一种适用于边缘云的音频接口管理方法及系统与流程

1.本发明属于边缘云计算技术领域，具体涉及一种适用于边缘云的音频接口管理方法及系统。


背景技术：

2.边缘云是分布在网络边缘侧，提供实时数处理、分析决策的小规模云数据中心，相对于中心云，边缘云是低时延、自组织、可定义、可调度、高安全、标准开放的分布式云服务。随着边缘云技术的发展，边缘云和中心云成为了当前热门的云解决方案，广泛应用于军事、工控等行业。
3.在传统应用场景中，通常在机房里使用机架式服务器构建数据中心，而在车载、舰载以及机载等场景中，往往定制空间占用率小的全加固服务器进行数据处理，同时满足用户的特殊需求，如音频播放，但目前还无法通过边缘云实现音频网络化，更无法实现共享音频及独立音频的模式切换。
4.此为现有技术的不足，因此，针对现有技术中的上述缺陷，提供一种适用于边缘云的音频接口管理方法及系统，是非常有必要的。


技术实现要素：

5.针对现有技术的上述目前还无法通过边缘云实现音频网络化，更无法实现共享音频及独立音频的模式切换的缺陷，本发明提供一种适用于边缘云的音频接口管理方法及系统，以解决上述技术问题。
6.第一方面，本发明提供一种适用于边缘云的音频接口管理方法，包括如下步骤：
7.s1.搭建音频接口管理平台的全加固服务器硬件，并在全加固服务器硬件上安装音频接口管理平台的边缘云操作系统、虚拟机以及用户应用；
8.s2.基于音频接口管理平台创建播放组件、录音组件以及虚拟声卡，设置播放及录音组件使用实时传输协议进行音频播放及音频录音，实现音频网络化；
9.s3.用户使用bmc切换音频模式，在共享音频模式下，多个虚拟机借助虚拟机声卡并通过音频网络化模式传输音频数据，并共用一对音频输入输出接口，进行音频接口复用，而在独立音频模式下，多个虚拟机直接使用物理声卡，并使用各自的音频输入输出接口以及音频接口独立进行音频数据传输。
10.进一步地，步骤s1具体步骤如下：
11.s11.选取两个计算板，一个管理板、一个交换板以及一个用户盘控板；
12.s12.将管理板、交换板、用户盘控板及两个计算板插接到背板上，并设置管理板、用户盘控板及两个计算板通过交换板进行网络互连；
13.s13.在管理板上设置物理声卡和音频接口，并设置音频接口连接前面板的航插接口，完成音频接口管理平台的全加固服务器硬件搭建；
14.s14.在每个计算板上均安装边缘云操作系统；
15.s15.在边缘云操作系统上安装windows虚拟机；
16.s16.在windows虚拟机中安装用户应用。搭建音频接口管理平台的硬件和软件。
17.进一步地，音频接口包括第一麦克接口、第二麦克接口、第一扬声接口以及第二扬声接口。
18.进一步地，步骤s2具体步骤如下：
19.s21.在每个计算板的windows虚拟机中部署播放客户端组件和录音客户端组件；
20.s22.在管理板部署播放服务端组件和录音服务端组件；
21.s23.在每个windows虚拟机中安装虚拟声卡；
22.s24.当需要播放音频时，播放服务端组件接收播放客户端组件使用实时传输协议发送的音频数据，再通过物理声卡、音频接口以及扬声器将音频数据转换为声音进行播放；
23.s25.当需要进行录音时，录音服务端组件通过麦克风、音频接口及物理声卡将声音转换为音频数据，再使用实时传输协议将音频数据发送到录音客户端组件，实现录音。部署于windows虚拟机中的播放客户端组件和录音客户端组件，以及部署于管理板的播放服务端组件和录音服务端组件均为网络音频化组件。每个windows虚拟机中的用户应用通过虚拟声卡进行播放时，播放客户端将音频数据通过实时传输协议发往播放服务端，播放服务端通过物理声卡、音频接口及扬声器将音频数据转化为声音并播放；进行录音时，录音服务端通过麦克风、音频接口、物理声卡将声音转化为音频数据，通过实时传输协议发往录音客户端，由用户应用实现录音。
24.进一步地，步骤s24中，用户应用接收音频数据，并通过虚拟声卡将音频数据发送到播放客户端组件，播放客户端组件使用实时传输协议将音频数据发送到播放服务端组件；
25.步骤s25中，录音客户端组件将接收的音频数据通过虚拟声卡发送到用户应用进行保存，实现录音。
26.进一步地，步骤s3具体步骤如下：
27.s31.在管理板上设置bmc，并在每个计算板的windows虚拟机中设置bmc的web管理界面；
28.s32.当bmc的web管理界面接收到用户的音频模式切换请求时，bmc通过单片机改变音频数据传输通道；
29.s33.在共享音频模式下，第一麦克接口为两个计算板共用的音频输入通道，第一扬声接口为两个计算板共用的音频输出通道；
30.s34.两个计算板上的虚拟机通过音频网络化方式，借助虚拟声卡，通过各自的录音客户端组件连接录音服务端组件，复用第一麦克接口进行录音，而通过各自的播放客户端组件连接播放服务端组件复用第一扬声接口进行音频播放；
31.s35.在独立音频模式下，第一麦克接口、第一扬声接口分别为一个计算板的音频输入通道和音频输出通道，第二麦克接口、第二扬声接口分别为另一个计算板的音频输入通道和音频输出通道；
32.s36.管理板的物理声卡直接与计算板连接，并通过边缘云操作系统将物理声卡透传到虚拟机；
33.s37.两个计算板分别通过各自音频输入通道的麦克接口进行录音，以及分别通过
各自音频输出通道的扬声接口进行音频播放。bmc默认的音频模式为共享音频模式，此种模式下，虚拟机向bmc发送音频切换指令，bmc接收到音频切换指令后会通过单片机更改音频数据传输通道，进行音频模式切换。共享音频模式多个虚拟机复用音频接口，进行音频网络化，独立音频模式，各虚拟机单独使用一套音频接口，不再进行音频网络化。
34.第二方面，本发明提供一种适用于边缘云的音频接口管理系统，包括全加固服务器，全加固服务器内设有背板；
35.背板连接有管理板、第一计算板、第二计算板、交换板以及用户盘控板；
36.第一计算板上设有第一虚拟机，第一虚拟机上部署有第一用户应用、第一虚拟声卡、第一播放客户端组件以及第一录音客户端组件；
37.第二计算板上设有第二虚拟机，第二虚拟机上部署有第二用户应用、第二虚拟声卡、第二播放客户端组件以及第二录音客户端组件；
38.管理板上设有物理声卡、播放服务端组件、录音服务端组件以及音频接口；
39.交换板用于实现背板处连接各板卡的网络互连；
40.管理板的播放服务端组件、录音服务端组件搭配各计算板的播放客户端组件和录音客户端组件使用实时传输协议进行音频播放及音频录音，实现音频网络化。
41.进一步地，还包括前面板，前面板上设有四个航插接口；
42.音频接口包括第一麦克接口、第二麦克接口、第一扬声接口以及第二扬声接口；
43.物理声卡与四个音频接口均连接，第一麦克接口通过一个航插接口连接有第一麦克风，第二麦克接口通过一个航插接口连接有第二麦克风，第一扬声接口通过一根航插接口连接有第一扬声器，第二扬声接口通过一根航插接口连接有第二扬声器。
44.进一步地，管理板上还设有bmc；
45.第一虚拟机和第二虚拟机中均设有bmc的web管理界面；
46.bmc，用于接收用于通过两个虚拟机发送的模式切换指令，通过单片机更改音频数据传输通道，进行共享音频模式和独立音频模式的切换；
47.在共享音频模式下，第一虚拟机通过音频网络化方式，借助第一虚拟声卡，通过第一录音客户端组件连接录音服务端组件，第二虚拟机通过音频网络化方式，借助第二虚拟声卡，通过第二录音客户端组件连接录音服务端组件，两虚拟机通过录音服务端组件复用第一麦克接口进行录音；
48.第一虚拟机通过第一播放客户端组件连接播放服务端组件，第二虚拟机通过第二播放客户端组件连接播放服务端组件，两虚拟机通过播放服务端组件复用第一扬声接口进行音频播放；
49.在独立音频模式下，第一虚拟机连接物理声卡通过第一麦克接口进行录音，以及通过第一扬声接口进行音频播放；第二虚拟机连接物理声卡通过第二麦克接口进行录音，以及通过第二扬声接口进行音频播放。在共享模式下，第一麦克接口为第一计算板和第二计算板共用的音频输入通道，第一扬声接口为第一计算板和第二计算板共用的音频输出通道；在独立音频模式下，第一麦克接口、第一扬声接口分别为一个计算板的音频输入通道和音频输出通道，第二麦克接口、第二扬声接口分别为另一个计算板的音频输入通道和音频输出通道，管理板的物理声卡直接与计算板连接，并通过边缘云操作系统将物理声卡透传到虚拟机。
50.进一步地，背板还连接有扩展板、风扇、存储板、图像处理卡、第一电源板以及第二电源板。
51.本发明的有益效果在于：
52.本发明提供的适用于边缘云的音频接口管理方法及系统，基于边缘云操作系统能够进行共享音频和独立音频的模式切换，并在独立音频模式各计算板单独使用各自音频接口，不进行音频网络化，而在共享音频模式多个计算板复用音频接口，实现音频网络化，满足不同用户的需求。
53.此外，本发明设计原理可靠，结构简单，具有非常广泛的应用前景。
54.由此可见，本发明与现有技术相比，具有突出的实质性特点和显著的进步，其实施的有益效果也是显而易见的。
附图说明
55.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
56.图1是本发明的适用于边缘云的音频接口管理方法实施例1流程示意图。
57.图2是本发明的适用于边缘云的音频接口管理方法实施例2流程示意图。
58.图3是本发明的适用于边缘云的音频接口管理系统的全加固服务器结构示意图。
59.图4是本发明的适用于边缘云的音频接口管理系统的音频网络化示意图。
60.图5是本发明的适用于边缘云的音频接口管理系统的音频模式切换示意图。
61.图中，1-背板；2-管理板；3.1-第一计算板；3.2-第二计算板；4-交换板；5-用户盘控板；6-扩展板；7-风扇；8-存储板；9-图像处理卡；10-第一电源板；11-第二电源板；12.1-第一虚拟机；12.2-第二虚拟机；13.1-第一用户应用；13.2-第二用户应用；14.1-第一虚拟机声卡；14.2-第二虚拟声卡；15.1-第一播放客户端组件；15.2-第二播放客户端组件；16.1-第一录音客户端组件；16.2-第二录音客户端组件；bmc-17；18-物理声卡；19-播放服务端组件；20-录音服务端组件；21-航插接口；22.1-第一麦克接口；22.2-第二麦克接口；23.1-第一扬声接口；23.2-第二扬声接口；24.1-第一麦克风；24.2-第二麦克风；25.1-第一扬声器；25.2-第二扬声器.
具体实施方式
62.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
63.实施例1：
64.如图1所示，本发明提供一种适用于边缘云的音频接口管理方法，包括如下步骤：
65.s1.搭建音频接口管理平台的全加固服务器硬件，并在全加固服务器硬件上安装音频接口管理平台的边缘云操作系统、虚拟机以及用户应用；
66.s2.基于音频接口管理平台创建播放组件、录音组件以及虚拟声卡，设置播放及录音组件使用实时传输协议进行音频播放及音频录音，实现音频网络化；
67.s3.用户使用bmc切换音频模式，在共享音频模式下，多个虚拟机借助虚拟机声卡并通过音频网络化模式传输音频数据，并共用一对音频输入输出接口，进行音频接口复用，而在独立音频模式下，多个虚拟机直接使用物理声卡，并使用各自的音频输入输出接口以及音频接口独立进行音频数据传输。
68.实施例2：
69.如图2所示，本发明提供一种适用于边缘云的音频接口管理方法，包括如下步骤：
70.s1.搭建音频接口管理平台的全加固服务器硬件，并在全加固服务器硬件上安装音频接口管理平台的边缘云操作系统、虚拟机以及用户应用；具体步骤如下：
71.s11.选取两个计算板，一个管理板、一个交换板以及一个用户盘控板；
72.s12.将管理板、交换板、用户盘控板及两个计算板插接到背板上，并设置管理板、用户盘控板及两个计算板通过交换板进行网络互连；
73.s13.在管理板上设置物理声卡和音频接口，并设置音频接口连接前面板的航插接口，完成音频接口管理平台的全加固服务器硬件搭建；音频接口包括第一麦克接口、第二麦克接口、第一扬声接口以及第二扬声接口；
74.s14.在每个计算板上均安装边缘云操作系统；
75.s15.在边缘云操作系统上安装windows虚拟机；
76.s16.在windows虚拟机中安装用户应用；
77.s2.基于音频接口管理平台创建播放组件、录音组件以及虚拟声卡，设置播放及录音组件使用实时传输协议进行音频播放及音频录音，实现音频网络化；具体步骤如下：
78.s21.在每个计算板的windows虚拟机中部署播放客户端组件和录音客户端组件；
79.s22.在管理板部署播放服务端组件和录音服务端组件；
80.s23.在每个windows虚拟机中安装虚拟声卡；
81.s24.当需要播放音频时，播放服务端组件接收播放客户端组件使用实时传输协议发送的音频数据，再通过物理声卡、音频接口以及扬声器将音频数据转换为声音进行播放；步骤s24中，用户应用接收音频数据，并通过虚拟声卡将音频数据发送到播放客户端组件，播放客户端组件使用实时传输协议将音频数据发送到播放服务端组件；
82.s25.当需要进行录音时，录音服务端组件通过麦克风、音频接口及物理声卡将声音转换为音频数据，再使用实时传输协议将音频数据发送到录音客户端组件，实现录音；步骤s25中，录音客户端组件将接收的音频数据通过虚拟声卡发送到用户应用进行保存，实现录音；
83.s3.用户使用bmc切换音频模式，在共享音频模式下，多个虚拟机借助虚拟机声卡并通过音频网络化模式传输音频数据，并共用一对音频输入输出接口，进行音频接口复用，而在独立音频模式下，多个虚拟机直接使用物理声卡，并使用各自的音频输入输出接口以及音频接口独立进行音频数据传输；具体步骤如下：
84.s31.在管理板上设置bmc，并在每个计算板的windows虚拟机中设置bmc的web管理界面；
85.s32.当bmc的web管理界面接收到用户的音频模式切换请求时，bmc通过单片机改
变音频数据传输通道；
86.s33.在共享音频模式下，第一麦克接口为两个计算板共用的音频输入通道，第一扬声接口为两个计算板共用的音频输出通道；
87.s34.两个计算板上的虚拟机通过音频网络化方式，借助虚拟声卡，通过各自的录音客户端组件连接录音服务端组件，复用第一麦克接口进行录音，而通过各自的播放客户端组件连接播放服务端组件复用第一扬声接口进行音频播放；
88.s35.在独立音频模式下，第一麦克接口、第一扬声接口分别为一个计算板的音频输入通道和音频输出通道，第二麦克接口、第二扬声接口分别为另一个计算板的音频输入通道和音频输出通道；
89.s36.管理板的物理声卡直接与计算板连接，并通过边缘云操作系统将物理声卡透传到虚拟机；
90.s37.两个计算板分别通过各自音频输入通道的麦克接口进行录音，以及分别通过各自音频输出通道的扬声接口进行音频播放。
91.实施例3：
92.如图3和图4所示，本发明提供一种适用于边缘云的音频接口管理系统，包括全加固服务器，全加固服务器内设有背板1；
93.背板1连接有管理板2、第一计算板3.1、第二计算板3.2、交换板4以及用户盘控板5；
94.背板1还连接有扩展板6、风扇7、存储板8、图像处理卡9、第一电源板10以及第二电源板11；
95.第一计算板3.1上设有第一虚拟机12.1，第一虚拟机12.1上部署有第一用户应用13.1、第一虚拟声卡14.1、第一播放客户端组件15.1以及第一录音客户端组件16.1；
96.第二计算板3.2上设有第二虚拟机12.2，第二虚拟机12.2上部署有第二用户应用13.2、第二虚拟声卡14.2、第二播放客户端组件15.2以及第二录音客户端组件16.2；第一虚拟机12.1及第二虚拟机12.2均采用windows虚拟机；
97.管理板2上设有物理声卡18、播放服务端组件19、录音服务端组件20以及音频接口；
98.交换板4用于实现背板1处连接各板卡的网络互连；
99.管理板2的播放服务端组件19、录音服务端组件20搭配各计算板的播放客户端组件和录音客户端组件使用实时传输协议进行音频播放及音频录音，实现音频网络化。
100.实施例4：
101.如图3、图4及图5所示，本发明提供一种适用于边缘云的音频接口管理系统，包括全加固服务器，全加固服务器内设有背板1；
102.背板1连接有管理板2、第一计算板3.1、第二计算板3.2、交换板4以及用户盘控板5；
103.背板1还连接有扩展板6、风扇7、存储板8、图像处理卡9、第一电源板10以及第二电源板11；
104.第一计算板3.1上设有第一虚拟机12.1，第一虚拟机12.1上部署有第一用户应用13.1、第一虚拟声卡14.1、第一播放客户端组件15.1以及第一录音客户端组件16.1；
105.第二计算板3.2上设有第二虚拟机12.2，第二虚拟机12.2上部署有第二用户应用13.2、第二虚拟声卡14.2、第二播放客户端组件15.2以及第二录音客户端组件16.2；
106.管理板2上设有物理声卡18、播放服务端组件19、录音服务端组件20以及音频接口；
107.交换板4用于实现背板1处连接各板卡的万兆网络互连；
108.管理板2的播放服务端组件19、录音服务端组件20搭配各计算板的播放客户端组件和录音客户端组件使用实时传输协议进行音频播放及音频录音，实现音频网络化；
109.还包括前面板，前面板上设有四个航插接口21；
110.音频接口包括第一麦克接口22.1、第二麦克接口22.2、第一扬声接口23.1以及第二扬声接口23.2；
111.物理声卡18与四个音频接口均连接，第一麦克接口22.1通过一个航插接口21连接有第一麦克风24.1，第二麦克接口22.2通过一个航插接口21连接有第二麦克风24.2，第一扬声接口23.1通过一根航插接口21连接有第一扬声器25.1，第二扬声接口23.2通过一根航插接口21连接有第二扬声器25.2；
112.管理板2上还设有bmc 17；
113.第一虚拟机12.1和第二虚拟机12.2中均设有bmc 17的web管理界面；
114.bmc 17，用于接收用于通过两个虚拟机发送的模式切换指令，通过单片机更改音频数据传输通道，进行共享音频模式和独立音频模式的切换；
115.在共享音频模式下，第一虚拟机12.1通过音频网络化方式，借助第一虚拟声卡14.1，通过第一录音客户端组件16.1连接录音服务端组件20，第二虚拟机12.2通过音频网络化方式，借助第二虚拟声卡14.2，通过第二录音客户端组件16.2连接录音服务端组件20，两虚拟机通过录音服务端组件20复用第一麦克接口22.1进行录音；
116.第一虚拟机12.1通过第一播放客户端组件15.1连接播放服务端组件19，第二虚拟机12.2通过第二播放客户端组件15.2连接播放服务端组件19，两虚拟机通过播放服务端组件19复用第一扬声接口23.1进行音频播放；
117.在共享模式下，第一麦克接口22.1为第一计算板3.1和第二计算板3.2共用的音频输入通道，第一扬声接口23.1为第一计算板3.1和第二计算板3.2共用的音频输出通道；
118.在独立音频模式下，第一虚拟机12.1连接物理声卡18通过第一麦克接口22.1进行录音，以及通过第一扬声接口23.1进行音频播放；第二虚拟机12.2连接物理声卡18通过第二麦克接口22.2进行录音，以及通过第二扬声接口23.2进行音频播放；
119.在独立音频模式下，第一麦克接口22.1、第一扬声接口23.1分别为一个计算板的音频输入通道和音频输出通道，第二麦克接口22.2、第二扬声接口23.2分别为另一个计算板的音频输入通道和音频输出通道，管理板2的物理声卡18直接与计算板连接，并通过边缘云操作系统将物理声卡18透传到虚拟机，而不再进行音频网络化。
120.尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。