spice

本文介绍了SPICE协议的基本概念及其在红帽企业虚拟化桌面版中的应用。SPICE是一种高效的远程显示协议,支持高质量的视频和音频传输,提供接近物理桌面的用户体验。文中还对比了SPICE与VNC的不同之处,并提供了在Linux环境下配置SPICE服务器的详细步骤。

【51CTO独家特稿】SPICE(独立计算环境简单协议)是红帽企业虚拟化桌面版的三大主要技术组件之一,具有自适应能力的远程提交协议,能够提供与物理桌面完全相同的最终用户体验。它包含有3个组件:

SPICE Driver :SPICE驱动器 存在于每个虚拟桌面内的组件;

SPICE Device:SPICE设备 存在于红帽企业虚拟化Hypervisor内的组件;

SPICE Client:SPICE客户端 存在于终端设备上的组件,可以是瘦客户机或专用的PC,用于接入每个虚拟桌面。

这三个组件协作运行,确定处理图形的最高效位置,以能够最大程度改善用户体验并降低系统负荷。如果客户机足够强大,SPICE向客户机发送图形命令,并在客户机中对图形进行处理,显著减轻服务器的负荷。另一方面,如果客户机不够强大,SPICE在主机处理图形,从CPU的角度讲,图形处理并不需要太多费用。图-1是 SPICE三个组件示意图 。


图-1 SPICE三个组件

SPICE体系结构如图2 。


图2 SPICE体系结构

SPICE的工作原理是创建几个通用接口或“通道”,它们都高度抽象,所以能在各种平台上使用。通道主要包括六个:

  • 主通道
  • 显示通道
  • 输入通道
  • 鼠标控制通道
  • 播放通道
  • 记录通道

每个通道可以是一个单独的数据流。SPICE协议原为Qumranet公司的主要产品SolidICE所使用,提供了和真实PC相同的用户体验,通过spice我们可以直接在虚拟机里播放高清视频和音频,这点是vnc不能比的 。两者对比如表-1 。

 

SPICE

VNC

BIOS屏幕显示

全彩支持

更改分辨率

多显示器

多显示器支持(高达4画面)

只有一个屏幕

图像传输

图像和图形传输

图像传输

视频播放支持

GPU加速支持

不能

音频传输

双向语音可以控制

不能

鼠标控制

客户端服务器都可以控制

服务器端控制

USB传输

USB可以通过网络传输

不能

加密

通讯可以使用SSL进行加密

不能

Spice的未来的功能:

  • 直接借助对DirectX和API来实现一个虚拟视频卡。加快CAD应用和多媒体应用。更快的切换与游戏画面直接绘制过程减少闪烁。
  • 视频加速(DXVA)视频播放应用程序支持DXVA,如Windows媒体播放器,可以减少对客户端的CPU利用率。
  • 3D加速 会更快地运行在一个虚拟的桌面,如OpenGL和3D应用程序,
  • Windows Aero的支持,使用虚拟桌面时可以使用Windows Vista和7现在不可以。 可以动态地改变虚拟桌面分辨率。
  • 兼容iPhone 和 ipad 通过智能手机,如iPhone 和 iPad等设备控制。
  • 剪贴板共享你可以共享与虚拟桌面环境的剪贴板,数据将允许相互合作可用于无缝连接。
  • 网络打印机共享:打印机被允许从网络访问,提高可用性。

Linux下有三种方式配置SPICE服务器:命令行、virt-manager、直接修改配置文件。下面分别介绍。

CentOS 6、RHEL 6安装配置SPICE服务器的方法

这里是直接修改配置文件方式,首先安装软件包:

#yum -y install spice-server

首先建立一个普通名称是web的虚拟机,可以使用virt-manager虚拟机管理工具和命令行两种方法。

下面编辑虚拟机文件添加spice参数:

~# virsh edit web
<domain type='kvm'>
  <name>www</name>
  <uuid>93702ee2-f5fc-8e29-18f5-7098b7f1afa0</uuid>
  <memory>1048576</memory>
  <currentMemory>1048576</currentMemory>
  <vcpu>2</vcpu>
  <os>
    <type arch='x86_64' machine='rhel6.0.0'>hvm</type>
    <boot dev='hd'/>
  </os>
  <features>
    <acpi/>
    <apic/>
    <pae/>
  </features>
  <clock offset='utc'/>
  <on_poweroff>destroy</on_poweroff>
  <on_reboot>restart</on_reboot>
  <on_crash>restart</on_crash>
  <devices>
    <emulator>/usr/libexec/qemu-kvm</emulator>
    <disk type='file' device='disk'>
      <driver name='qemu' type='raw' cache='none'/>
      <source file='/var/kvm/images/www.img'/>
      <target dev='vda' bus='virtio'/>
      <address type='pci' domain='0x0000' bus='0x00' slot='0x03' function='0x0'/>
    </disk>
    <interface type='bridge'>
      <mac address='52:54:00:bc:8f:f3'/>
      <source bridge='br0'/>
      <model type='virtio'/>
      <address type='pci' domain='0x0000' bus='0x00' slot='0x05' function='0x0'/>
    </interface>
    <serial type='pty'>
      <target port='0'/>
    </serial>
    <console type='pty'>
      <target port='0'/>
    </console>
    <input type='tablet' bus='usb'/>
# add
<graphics type='spice' port='5930' autoport='no' listen='192.168.0.13 ' passwd='password'/>  
  <video>
    <model type='qxl' vram='32768' heads='1'/>
    <address type='pci' domain='0x0000' bus='0x00' slot='0x02' function='0x0'/>
    </video>
    <memballoon model='virtio'>
      <address type='pci' domain='0x0000' bus='0x00' slot='0x04' function='0x0'/>
    </memballoon>
  </devices>
</domain>

#add之后是需要添加的部分。然后保存文件。

启动虚拟机:

#virsh start web
Domain web started

启动声音方法

修改配置文件,添加#add之后的内容:

virsh edit web
# add following lines
# for slot='xxxx', set an empty number
<sound model='ac97'>
  <address type='pci' domain='0x0000' bus='0x00' slot='0x06' function='0x0'/>
</sound>

重启web虚拟机

# virsh start web
Domain www started

Fedora 16安装配置SPICE服务器的方法

这里是使用命令行的方式,首先安装软件包:

#yum -y install spice-protocol spice-server xorg-x11-drv-qxl

这里使用命令行方式,下面是一个windows的例子

#virt-install \
-n windows \
-r 2048 \
-f /var/kvm/images/windows.img \
-s 50 \
--vcpus=2 \
--os-type windows \
--os-variant=win7 \
--network bridge=br0 \
--graphics spice,port=5930,listen=192.168.0.13,password=password \
--video qxl \
--channel spicevmc \
--cdrom /dev/cdrom

使用virt-manager配置Spice的方法

virt-manager是基于libvirt 的图像化虚拟机管理软件,请注意不同的发行版上 virt-manager的版本可能不同,图形界面和操作方法也可能不同。本文使用了 CentOS 6上的virt-manager。首先建立一个虚拟机,最后一步选择“在安装前自定义配置”选项提供一些高级自定义配置。


图3 在安装前自定义配置

启动virt-manager打开你的虚拟机。单击虚拟硬件的详细信息。删除VNC。然后选择添加硬件新增一个图形设备,类型选择spice server,端口号可以在增加spice server的时候设置。如果选择自动分配,那么会从5900开始递增分配。


图 4 改变VNC显示模式修改为Spice

下面将原来视频中使用的虚拟显卡换成我们需要的视频卡QXL设备。点击视频并在型号下拉选择QXL类型。


图 5选择QXL类型

这样启动虚拟机之后,就可以使用spice了。

Linux下使用SPICE客户机

#yum -y install spice-client

Linux 下使用spicec命令连接:

# /usr/libexec/spicec -h 192.168.0.13 -p 5930 -w password

-h 参数是kvm虚拟机ip地址

-p参数是kvm虚拟机端口

-w参数是密码

图6 spice工作界面
图6 spice工作界面

Windows下使用SPICE客户机

http://www.spice-space.org/download.html下载两个文件:"spice-client-win32-0.6.3.zip" 和"spice_libs_win32_063_and_earlier.zip",然后解压缩。spicec.exe文件复制到spice_libs_win32_063_and_earlier\lib目录下,运行spicec.exe即可。


图7spicec.exe工作界面

图8 连接成功后工作界面
图8 连接成功后工作界面

03-17
<think>好的,用户让我介绍一下SPICE,我需要先确认他们指的是哪个领域的SPICE。因为SPICE有几个不同的含义,最常见的是电子电路仿真软件,也可能是其他领域的术语,比如食品香料或者项目管理的SPICE模型。 首先,用户之前的对话是关于FLASH闪存的,属于电子技术领域,所以很可能他们现在问的SPICE是电子设计自动化(EDA)中的仿真工具。这种情况下,我需要详细说明SPICE的用途、发展历史、核心功能、应用场景以及优缺点。 接下来,我需要考虑用户的背景。他们可能对电子电路设计有一定了解,可能是学生、工程师或者爱好者。因此,解释需要既专业又不失通俗易懂,避免过于晦涩的技术术语,但也要确保关键概念准确无误。 用户的需求可能包括了解SPICE的基本功能、如何使用它进行电路仿真、与其他工具的区别以及实际应用案例。此外,他们可能还想知道SPICE的优缺点和未来发展趋势,以便评估是否适合他们的项目。 需要确保回答结构清晰,按照原理、功能、应用、优缺点等模块组织,类似于之前的FLASH闪存介绍,这样用户容易对比和理解。同时,注意使用中文,避免使用Markdown格式,但按照之前的例子,可能需要分点说明,使用标题和子标题来组织内容。 还要检查是否有遗漏的重要信息,例如SPICE的不同版本(如SPICE2、SPICE3)、支持的元件类型、仿真算法(如牛顿-拉夫森方法)以及与现代EDA工具的关系。此外,提到开源版本如NGSPICE和商业版本如LTspice、PSpice可能对用户有帮助,特别是如果他们需要选择工具的话。 需要确保技术细节的准确性,例如SPICE的输入文件结构、分析类型(直流、交流、瞬态等),以及收敛性问题等常见挑战。同时,强调SPICE在集成电路设计中的重要性,尤其是在验证电路性能方面的作用。 最后,总结SPICE的价值和未来趋势,比如与人工智能结合、云端仿真和开源社区的发展,以展示其持续的影响力和发展方向。这样用户不仅能了解现状,还能预见其未来应用。</think>以下从原理、功能、应用和发展历程等方面系统介绍SPICE: --- ### 1. **SPICE的基本定义** SPICE(**Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis**)是1973年由加州大学伯克利分校开发的**电路仿真程序**,主要用于电子电路的数学建模与性能分析。 - **核心目标**:验证电路设计在制造前的可行性,避免物理原型的高成本。 - **数学基础**:基于基尔霍夫定律和半导体器件方程,通过数值方法求解非线性微分方程。 --- ### 2. **核心功能与仿真类型** #### (1) **基本分析模式** - **直流分析(DC Analysis)** 计算静态工作点,例如晶体管偏置电压$V_{BE}$。 - **交流分析(AC Analysis)** 分析频域响应,输出幅频特性曲线(如放大器带宽$f_{-3dB}$)。 - **瞬态分析(Transient Analysis)** 模拟时域行为,例如电容充放电波形$v_C(t)=V_0(1-e^{-t/RC})$。 #### (2) **高级分析功能** - **参数扫描(Parametric Sweep)**:研究电阻$R$或电容$C$变化对电路的影响。 - **蒙特卡洛分析(Monte Carlo)**:评估元件容差导致的性能波动。 - **傅里叶分析(Fourier)**:量化信号谐波失真(THD)。 --- ### 3. **SPICE的输入与输出** #### (1) **输入文件结构(Netlist)** ```spice * 示例:RC低通滤波器 V1 in 0 DC 1 AC 1 ; 电压源 R1 in out 1k ; 电阻 C1 out 0 1u ; 电容 .AC DEC 10 1 1Meg ; 交流扫描 .TRAN 1u 1m ; 瞬态分析 .END ``` #### (2) **输出结果** - **波形图**:电压/电流随时间或频率的变化(如使用Probe工具)。 - **文本报告**:节点电压、功耗、噪声系数等参数。 --- ### 4. **半导体器件模型** SPICE内置关键器件物理模型: - **二极管**:Shockley方程 $I_D = I_S(e^{V_D/(nV_T)} - 1)$ - **MOSFET**:BSIM模型,包含阈值电压$V_{th}$和跨导$g_m$的精确建模。 - **BJT**:Ebers-Moll模型,描述基极电流$I_B$与集电极电流$I_C$关系。 --- ### 5. **应用领域** | **场景** | **典型应用** | |-------------------------|---------------------------------| | 模拟电路设计 | 运算放大器稳定性分析、滤波器设计 | | 数字电路验证 | 门级电路时序仿真、功耗估算 | | 混合信号系统 | ADC/DAC接口噪声分析 | | 电源管理芯片 | DC-DC转换器效率与纹波优化 | --- ### 6. **SPICE衍生版本** - **开源版本**:NGSPICE(支持XSPICE扩展)、QUCS(图形化界面)。 - **商业版本**:Cadence PSpice、LTspice(以快速仿真著称)、Synopsys HSPICE(高频IC设计)。 --- ### 7. **优势与局限** | **优势** | **挑战** | |-----------------------------|------------------------------| | 高精度器件建模 | 仿真速度与电路规模成指数关系 | | 支持复杂非线性分析 | 收敛性问题(需调整Gmin、步长等参数) | | 跨平台兼容性 | 高频/射频电路需结合电磁仿真工具 | --- ### 8. **未来发展** - **AI加速**:利用机器学习预测收敛路径,减少计算时间。 - **云端仿真**:通过分布式计算处理超大规模电路(如SoC芯片)。 - **开源生态**:PySPICE等工具将SPICE与Python结合,支持自动化设计流程。 --- 通过SPICE,工程师可在硅前阶段验证从简单RC电路到GHz级射频系统的性能,其开源与商业生态共同推动了近50年集成电路设计的革命。
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