lvfengfree/serverRoom
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serverRoom/.kiro/specs/screen-monitoring-optimization/design.md
lvfengfree ed9d1d7325 feat: 屏幕监控大规模优化 - 支持60台设备同时监控 
- Agent端优化:
  * 添加质量档位定义 (Low: 320x180@3fps, High: 1280x720@15fps)
  * H.264编码器支持动态质量切换
  * 屏幕流服务支持按需推流和质量控制
  * 添加SignalR信令客户端连接服务器

- 服务器端优化:
  * 添加StreamSignalingHub处理质量控制信令
  * 支持设备注册/注销和监控状态管理
  * 支持教师端监控控制和设备选中

- 前端组件:
  * 创建H264VideoPlayer组件支持H.264和JPEG模式
  * 更新学生屏幕监控页面使用新组件

- 性能提升:
  * 带宽从120Mbps降至6-7Mbps (降低95%)
  * 监控墙模式: 60台100kbps=6Mbps
  * 单机放大模式: 1台1Mbps+59台100kbps=6.9Mbps
  * 无人观看时停止推流节省带宽
2026-01-23 15:37:37 +08:00

3.9 KiB
Raw Permalink Blame History

大规模屏幕监控优化设计

1. 整体架构

┌─────────────┐         ┌─────────────┐         ┌─────────────┐
│  学生端     │         │  服务器     │         │  教师端     │
│  (Agent)    │◄───────►│  (信令)     │◄───────►│  (Web)      │
│             │         │             │         │             │
│ DXGI采集    │         │ WebSocket   │         │ 监控墙      │
│ H.264编码   │         │ 信令转发    │         │ 视频解码    │
│ WebSocket   │         │ 质量控制    │         │ 动态切换    │
└─────────────┘         └─────────────┘         └─────────────┘
       │                                               │
       └───────────────────────────────────────────────┘
                    直连 WebSocket (视频流)

2. 质量档位设计

低质量模式（监控墙）

  • 分辨率：320x180
  • 帧率：3 fps
  • 码率：100 kbps
  • 用途：60台总览

高质量模式（单机放大）

  • 分辨率：1280x720
  • 帧率：15 fps
  • 码率：1000 kbps
  • 用途：单台详细查看

3. 核心流程

学生端流程

1. Agent启动 → 初始化DXGI采集器
2. 等待服务器信令 → 收到"开始推流"指令
3. 根据质量参数 → 配置编码器
4. 开始采集编码 → 通过WebSocket推送
5. 收到"停止推流" → 立即停止
6. 收到"切换质量" → 动态调整编码参数

教师端流程

1. 打开监控墙 → 向服务器请求所有设备列表
2. 服务器通知所有Agent → 开始低质量推流
3. 教师点击某设备 → 通知该设备切换高质量
4. 其他设备保持低质量 → 节省带宽
5. 教师关闭监控墙 → 通知所有Agent停止推流

4. 带宽控制策略

策略1：按需推流

  • 只有教师打开监控墙时，学生端才推流
  • 教师离开页面，所有推流立即停止

策略2：质量分级

  • 默认所有设备低质量（100kbps）
  • 被选中设备切换高质量（1Mbps）
  • 取消选中立即降回低质量

策略3：动态调整

  • 检测网络拥塞 → 自动降低码率
  • 网络恢复 → 恢复正常码率

5. 关键技术点

DXGI Desktop Duplication

  • 优势：只捕获变化区域，CPU占用低
  • 支持硬件加速
  • Windows 8+ 原生支持

Media Foundation H.264编码

  • 优势：支持硬件编码（QuickSync/NVENC）
  • 动态调整码率和分辨率
  • 低延迟

WebSocket直连

  • 学生端直接推送到教师端浏览器
  • 服务器只转发信令，不处理视频数据
  • 降低服务器压力

6. 性能保证

60台设备流畅运行的原因

  1. 低质量模式带宽可控

    • 60台 × 100kbps = 6Mbps
    • 远低于千兆网络容量

  2. 硬件编码降低CPU占用

    • 使用GPU编码，CPU占用<5%
    • 每台学生机可轻松支持

  3. 差分捕获减少数据量

    • DXGI只捕获变化区域
    • 静止画面几乎不占带宽

  4. 按需推流避免浪费

    • 无人观看时不推流
    • 节省网络和CPU资源

  5. 服务器仅转发信令

    • 不解码视频
    • 可支持数百台设备

7. 实现模块

Agent端模块

  • DxgiScreenCaptureService.cs - DXGI屏幕采集
  • AdaptiveH264EncoderService.cs - 自适应H.264编码
  • StreamQualityController.cs - 质量控制
  • SignalingClient.cs - 信令客户端

服务器端模块

  • StreamSignalingHub.cs - SignalR信令中心
  • StreamQualityManager.cs - 质量管理
  • DeviceStreamController.cs - 设备流控制

教师端模块

  • MonitorWall.vue - 监控墙组件
  • AdaptiveVideoPlayer.vue - 自适应视频播放器
  • StreamQualitySelector.vue - 质量选择器