本發(fā)明涉及圖像處理領域，具體涉及一種基于異構(gòu)資源調(diào)度的jpeg編解碼方法及系統(tǒng)。

背景技術：

1、jpeg是一種廣泛使用的圖像編碼格式，它可以將原始圖像壓縮成較小的文件，同時保持較高的圖像質(zhì)量。所以大部分圖片依然是jpeg格式，十分流行。然而，jpeg編解碼需要使用大量的計算資源，如果只用cpu資源對其進行編解碼，會導致占用大量的cpu資源。現(xiàn)在的計算機系統(tǒng)中資源越來越豐富，異構(gòu)資源也越來越多，如gpu、硬件編解碼器、tpu等。越來越多的研究員使用cpu和各種異構(gòu)資源解決各種問題，因此利用異構(gòu)資源對jpeg進行編解碼已經(jīng)成為一個熱門研究的領域。現(xiàn)有研究都是單獨只用一種異構(gòu)資源，如何共同使用多種異構(gòu)資源的研究較少，并且沒有考慮基于異構(gòu)資源調(diào)度的jpeg編解碼問題。如利用cpu加一種異構(gòu)資源對jpeg進行編解碼，或者使用gpu（cuda或者opencl）的并行計算能力對jpeg進行編解碼，或者只用jpeg硬件編解碼器對其進行編解碼。但是現(xiàn)在計算機系統(tǒng)硬件資源越來越豐富，異構(gòu)資源越來越多。比如一個顯卡中通常包含gpu、硬件編解碼器。除此之外，cpu?simd加速指令也可以加速jpeg編解碼。然而現(xiàn)在系統(tǒng)中往往只會用一種資源對其編解碼，并沒充分利用硬件資源。

2、申請?zhí)枮閏n201510531805.3的中國專利申請文獻公開了一種基于cpu和gpu的圖像協(xié)同解碼方法及裝置。方法包括：接收圖像編碼碼流，調(diào)用cpu對圖像編碼碼流進行頭信息解析及tier-2算法處理，得到第一處理結(jié)果；提取圖像分辨率值，判斷分辨率值是否高于預設的分辨率閾值，如果是，調(diào)用gpu對第一處理結(jié)果進行tier-1算法處理，得到第二處理結(jié)果；調(diào)用gpu對第二處理結(jié)果順序進行反量化處理、小波逆變換及dc電平變換，得到解碼后的圖像數(shù)據(jù)。由此可見，一方面在不影響解碼速度的前提下減輕了cpu的負荷，另一方面充分利用的空閑的gpu資源，從而實現(xiàn)了cpu、gpu的負載均衡，增加系統(tǒng)的總體吞吐率。雖然該方案通過設計了基于cpu和gpu的圖像協(xié)同解碼滿足了使用gpu異構(gòu)資源的要求，也只是調(diào)用gpu對第一處理結(jié)果進行tier-1算法處理，并沒有涉及到基于異構(gòu)資源調(diào)度的jpeg編解碼的問題。

3、申請?zhí)枮閏n201710031852.0的中國專利申請文獻提出了一種面向異構(gòu)資源的多維調(diào)度系統(tǒng)，包括：集群管理模塊、容器管理模塊、資源統(tǒng)調(diào)模塊、硬件抽象模塊、關系數(shù)據(jù)庫以及組件通信模塊；所述資源統(tǒng)調(diào)模塊分別與集群管理模塊、容器管理模塊、硬件抽象模塊、關系數(shù)據(jù)庫、組件通信模塊連接；所述資源統(tǒng)調(diào)模塊包括集群資源分配組件、主機資源管理組件；且所述集群資源分配組件用于管理接入集群的各個二級調(diào)度框架和主機資源管理組件，并將主機資源管理組件上的資源按照預設的策略分配給二級調(diào)度框架；所述主機資源管理組件用于接收并執(zhí)行來自集群資源分配組件的命令、管理節(jié)點上的容器任務，并為各個容器分配資源；所述集群管理模塊用于管理系統(tǒng)中的集群資源；所述容器管理模塊用于管理系統(tǒng)中的容器資源；硬件抽象模塊用于為系統(tǒng)提供硬件支撐，包括物理服務器和虛擬服務器；所述組件通信模塊用于為系統(tǒng)提供通信。雖然該方案通過設計了一種面向異構(gòu)資源的多維調(diào)度系統(tǒng)滿足針對集群的異構(gòu)資源調(diào)度，但是并沒有涉及到基于異構(gòu)資源調(diào)度的jpeg編解碼的問題。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明要解決的技術問題：針對現(xiàn)有技術的上述問題，提供一種基于異構(gòu)資源調(diào)度的jpeg編解碼方法及系統(tǒng)，本發(fā)明旨在針對系統(tǒng)中可用的多種異構(gòu)硬件資源如cpu、gpu和硬件編解碼器等實現(xiàn)根據(jù)異構(gòu)資源使用情況進行合理調(diào)度，充分利用系統(tǒng)的異構(gòu)資源，提升jpeg編解碼的效率，避免資源空閑或過度使用。

2、為了解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案為：

3、一種基于異構(gòu)資源調(diào)度的jpeg編解碼方法，包括下述步驟：

4、s101，獲取系統(tǒng)中所有的jpeg編解碼硬件資源；

5、s102，實現(xiàn)給定的每一種調(diào)度策略下所有的jpeg編解碼硬件資源的優(yōu)先級劃分；

6、s103，獲取jpeg編解碼任務，根據(jù)jpeg編解碼任務的調(diào)度策略確定jpeg編解碼任務調(diào)用jpeg編解碼硬件資源的優(yōu)先級；

7、s104，使用確定的優(yōu)先級調(diào)用jpeg編解碼硬件資源執(zhí)行jpeg編解碼任務。

8、進一步的，步驟s101中的jpeg編解碼硬件資源包括cpu、gpu和硬件編解碼器中的部分或全部。

9、進一步的，所述cpu執(zhí)行jpeg編解碼任務時為調(diào)用simd指令進行jpeg編解碼，所述gpu執(zhí)行jpeg編解碼任務時為利用cuda或者opencl進行多路并行jpeg編解碼，所述硬件編解碼器執(zhí)行jpeg編解碼任務時為利用自身硬件編解碼器進行jpeg編解碼。

10、進一步的，步驟s102中的調(diào)度策略包括高實時性調(diào)度策略和高吞吐率調(diào)度策略兩種，高實時性調(diào)度策略下cpu、gpu和硬件編解碼器三者的優(yōu)先級排序為：硬件編解碼器>cpu>gpu；高吞吐率調(diào)度策略下cpu、gpu和硬件編解碼器三者的優(yōu)先級排序為：gpu>cpu>硬件編解碼器。

11、進一步的，步驟s103中根據(jù)jpeg編解碼任務的調(diào)度策略確定jpeg編解碼任務調(diào)用jpeg編解碼硬件資源的優(yōu)先級時，若jpeg編解碼任務的調(diào)度策略為高實時性調(diào)度策略，則確定jpeg編解碼任務調(diào)用jpeg編解碼硬件資源的優(yōu)先級為硬件編解碼器、cpu、gpu；若jpeg編解碼任務的調(diào)度策略為高吞吐率調(diào)度策略，則確定jpeg編解碼任務調(diào)用jpeg編解碼硬件資源的優(yōu)先級為gpu、cpu、硬件編解碼器。

12、進一步的，步驟s104?中使用確定的優(yōu)先級調(diào)用jpeg編解碼硬件資源執(zhí)行jpeg編解碼任務包括：將jpeg編解碼任務分解為批次任務，針對每一批次任務，分別獲取系統(tǒng)中所有的jpeg編解碼硬件資源的利用率；判斷所有的jpeg編解碼硬件資源的利用率是否均超過對應的預設閾值，若均未超過對應的預設閾值，則直接按照確定jpeg編解碼任務調(diào)用jpeg編解碼硬件資源的優(yōu)先級調(diào)度執(zhí)行本批次任務，否則將本批次任務作為下一批次任務、并在延時一個預設的周期或者等待到所有的jpeg編解碼硬件資源的利用率均未超過對應的預設閾值時才使用確定的優(yōu)先級調(diào)用jpeg編解碼硬件資源執(zhí)行jpeg編解碼任務。

13、進一步的，步驟s104?中使用確定的優(yōu)先級調(diào)用jpeg編解碼硬件資源執(zhí)行jpeg編解碼任務時，包括：首先將jpeg編解碼任務的圖片讀入共享內(nèi)存中，然后將共享內(nèi)存中的圖片使用確定的優(yōu)先級調(diào)用jpeg編解碼硬件資源執(zhí)行jpeg編解碼任務，具體包括：

14、s201，初始化jpeg編解碼硬件資源的編解碼硬件資源集合并按照優(yōu)先級從高到低排序，創(chuàng)建高實時性圖片數(shù)據(jù)隊列；

15、s202，將共享內(nèi)存中高實時性的圖片數(shù)據(jù)放入高實時性圖片數(shù)據(jù)隊列中；

16、s203，獲取硬件編解碼器利用率，若硬件編解碼器利用率未超過對應的閾值，則將高實時性圖片數(shù)據(jù)隊列調(diào)度到硬件編解碼器中進行編解碼；

17、若硬件編解碼器的利用率超過設定的閾值，查看cpu利用率，若cpu利用率未超過對應的閾值，則將高實時性圖片數(shù)據(jù)隊列調(diào)度到cpu中利用simd指令進行編解碼；

18、若cpu利用率超過對應的閾值，查看gpu利用率，若gpu利用率未超過對應的閾值，則將高實時性圖片數(shù)據(jù)隊列調(diào)度到gpu中進行編解碼；

19、若硬件編解碼器利用率、cpu利用率和gpu利用率都超過閾值，則在隊列中等待直到硬件資源利用率符合其要求；

20、s206，當圖片數(shù)據(jù)編解碼結(jié)束，則釋放對應的jpeg編解碼硬件資源，等待下一次jpeg編解碼任務，跳轉(zhuǎn)至步驟s201。

21、進一步的，步驟s201中還包括：創(chuàng)建高吞吐率圖片數(shù)據(jù)隊列，步驟s202還包括：將共享內(nèi)存中多批量圖片數(shù)據(jù)放入高吞吐率圖片數(shù)據(jù)隊列中，跳轉(zhuǎn)步驟s204；步驟s202之后還包括：

22、s204，獲取gpu硬件核心數(shù)并根據(jù)gpu硬件核心數(shù)計算得到gpu的總算力線程數(shù)，查看gpu利用率，根據(jù)gpu的總算力線程數(shù)和利用率計算得到剩余總線程數(shù)，若剩余總線程數(shù)大于0，則將高吞吐率圖片數(shù)據(jù)隊列調(diào)度到gpu中進行編解碼；

23、若剩余總線程數(shù)小于或等于0則延時等待，若等待時間未超過最大等待時間，再次重復本步驟的流程，若等待時間超過最大等待時間，則跳轉(zhuǎn)執(zhí)行步驟s205；

24、s205，獲取cpu的利用率，若cpu的利用率未超過對應的閾值，則將高吞吐率圖片數(shù)據(jù)隊列調(diào)度到cpu中利用simd指令進行編解碼；

25、若cpu利用率超過對應的閾值，查看硬件解碼器利用率，若硬件解碼器利用率未超過對應的閾值，則將高吞吐率圖片數(shù)據(jù)隊列調(diào)度到硬件編解碼器中進行編解碼；

26、若cpu利用率和硬件編解碼器利用率都超過對應的閾值，則在隊列中等待直到硬件資源利用率符合其要求。

27、本發(fā)明還提出一種基于異構(gòu)資源調(diào)度的jpeg編解碼系統(tǒng)，包括相互連接的微處理器和存儲器，所述微處理器被編程或配置以執(zhí)行任意一項所述基于異構(gòu)資源調(diào)度的jpeg編解碼方法。

28、本發(fā)明還提出一種計算機可讀存儲介質(zhì)，該計算機可讀存儲介質(zhì)中存儲有計算機程序/指令，該計算機程序/指令被編程或配置以通過處理器執(zhí)行任意一項所述基于異構(gòu)資源調(diào)度的jpeg編解碼方法。

29、本發(fā)明還提出一種計算機程序產(chǎn)品，包括計算機程序/指令，該計算機程序/指令被編程或配置以通過處理器執(zhí)行任意一項所述基于異構(gòu)資源調(diào)度的jpeg編解碼方法。

30、相比現(xiàn)有技術，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：

31、本發(fā)明對給定的每一種調(diào)度策略下所有的jpeg編解碼硬件資源的優(yōu)先級進行劃分，根據(jù)jpeg編解碼任務的調(diào)度策略確定jpeg編解碼任務調(diào)用jpeg編解碼硬件資源的優(yōu)先級之后，使用確定的優(yōu)先級調(diào)用jpeg編解碼硬件資源執(zhí)行jpeg編解碼任務，相比目前系統(tǒng)中只用一種資源進行編解碼的方法，充分的利用了系統(tǒng)中的硬件資源，并且通過調(diào)度策略確定jpeg編解碼硬件資源的優(yōu)先級，可以更有效地分配和利用硬件資源，避免資源空閑或過度使用，優(yōu)化了系統(tǒng)性能。