一种基于虚拟化主机的广告展示方法与系统

1.一种基于虚拟化主机的广告展示方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
A、虚拟机监视器层广告投放器连接至广告管理端；
B、广告管理端配置广告展示方式，存储于广告数据库中；
C、根据广告管理端需要，投放广告，虚拟机监视器层广告投放器接收并解析将要展示的广告内容，并存储于存储器中；
D、虚拟机监视器层广告投放器从存储器选取要展示广告内容；
E、虚拟机监视器层广告投放器向虚拟机显示设备投放广告；
其中，步骤E包括：
E1虚拟机监视器层广告投放器的显示单元获取硬件和PCI总线的配置，并找到虚拟机用于显示使用的显存地址区域；
E2当得到显存地址区域后，监控该区域的写入操作，若判断为应覆盖的帧缓冲区域，则使用广告图像数据替换该部分显存区域内容。
2.根据权利要求1所述的一种基于虚拟化主机的广告展示方法，其特征在于，所述的步骤A进一步包括如下：
A1、通过网络通信单元不依赖操作系统通信栈，独立完成通信连接；
A2、网络通信单元能够支持正向连接与反向连接，当配置连接方式为正向连接时，网络通信单元监听设定的IP地址的网络端口等待管理端接入；当配置为反向连接时，网络通信单元将主动发起向管理端地址的连接；
A3、广告管理端可运行于本地局域网中的主机之上，广告管理端也可运行于广域网中的主机上。
3.根据权利要求1所述的一种基于虚拟化主机的广告展示方法，其特征在于，所述的步骤B进一步包括如下：
B1、广告管理端通过A1中建立的连接，能够加密传送广告及配置信息至虚拟机监视器层广告投放器；
B2、广告管理端将原始广告图像或动画，进行编码压缩，如果配置中需要加密，则完成编码压缩后，进行加密操作，并将处理结果置于广告数据库中。
4.根据权利要求1所述的一种基于虚拟化主机的广告展示方法，其特征在于，所述的步骤D进一步包括如下：
虚拟机监视器层广告投放器从存储器取得解析来自步骤C中的广告后，
D1、虚拟机监视器层广告投放器按照配置的显示方式中的显示时间长短，将广告进行计时显示；
D2、虚拟机监视器层广告投放器按照配置的显示方式中的显示坐标，即显示相对于屏幕位置，将广告定点显示；
D3、虚拟机监视器层广告投放器按照配置的显示方式中的显示类型，将广告按照动画或者静态图片进行显示。
5.根据权利要求1所述的一种基于虚拟化主机的广告展示方法，其特征在于，步骤E中的投放实现方式，所述的步骤还包括如下：
E3显示单元设置一个定时器，当定时器达到配置时间间隔以后，取消对该操作系统显存区域的更新写入操作，完成广告显示过程。
6.根据权利要求4所述的一种基于虚拟化主机的广告展示方法，其特征在于，步骤E2所述替换显存区域内容具体是指以下情况：
显示单元在虚拟机监视器层捕获运行于其上层的操作系统内存I/O操作,在操作系统写入步骤B所配置的区域内的显存内容时，按照显存在屏幕上的对应关系，修改配置的显存地址内容为广告图像；更新显存VRAM的方式可以有多种，所以实现不仅限于在I/O端口捕获并修改写入操作的 方式，也包括捕获Vt-d技术、IOMMU技术所支持的直接映射快速读写方法。
7.根据权利要求5所述的一种基于虚拟化主机的广告展示方法，其特征在于，步骤E3是指以下步骤：
显示单元通过系统的VMEXIT计数，结合CPU硬件RDTSC计数完成定时判断，展示时间达到步骤B中配置以后，显示单元停止替换步骤E2所监控显存区域的显存写入内容。
8.一种基于虚拟化主机的广告展示系统，其特征在于，所述的系统包括：
F、广告管理端
G、虚拟机监视器层广告投放器
所述的系统还包括
G1位于虚拟机监视器层的网络通信单元，用于实现虚拟机监视器层广告投放器接入网络从广告管理端获取广告配置信息；
G2位于虚拟机监视器层的存储器，用于保存该次启动后接收到的广告信息；
G3位于虚拟机监视器层的广告解析单元，用于实现安全的加密广告内容以及可指定时间指定位置的广告展示的功能；
G4位于虚拟机监视器层的显示单元，用于获取硬件和PCI总线的配置，并找到虚拟机用于显示使用的显存地址区域，当得到显存地址区域后，监控该区域的写入操作，若判断为应覆盖的帧缓冲区域，则使用广告图像数据替换该部分显存区域内容，在虚拟化主机中显示广告；
F1位于广告管理端的网络通信单元，用于连接虚拟机监视器层广告投放器；
F2位于广告管理端的广告数据库，用于存储广告内容与配置信息；
F3位于广告管理端的广告展示条件设置单元，用于给用户提供配置管 理的接口；
F4位于广告管理端的广告发送单元，用于编码与加密投送至虚拟机监视器层广告投放器的广告内容。
9.根据权利要求8所述的一种基于虚拟化主机的广告展示系统，其特征在于，所述的G虚拟机监视器层广告投放器，运行于虚拟机监视器层(Virtual Machine Monitor)，位于计算机硬件层之上，位于操作系统层之下。

一种基于虚拟化主机的广告展示方法与系统\n技术领域\n[0001] 本发明涉及广告投放技术领域与计算机虚拟化平台技术领域，尤其涉及一种基于虚拟化主机的广告展示方法与系统。\n背景技术\n[0002] 广告展示已经成为当今互联网的一项重要增值服务。各种投放广告方式被广泛地应用于视频网站，如：土豆、优酷等。这些广告的投放手段分为内容前后放置和播放过程叠加。叠加广告即将广告直接放置在当前信息内容区域层之上，让使用者在观看播放内容时，必须看到广告。\n[0003] 在移动应用中投放广告，横幅式广告以及屏幕弹出广告也得到了广泛地应用。对于这些投放方法，均存在以下问题。\n[0004] 一，以视频网站广告为例，这些广告只能在浏览器观看该网页的时候被看到。\n[0005] 二，广告的投放依赖于显示设备分辨率，操作系统版本，浏览器版本等条件。\n[0006] 三，由于广告的弹出会造成用户体验的下降，使得大量的反广告软件、插件的出现从而阻止广告的正常投放。\n[0007] 同时，随着硬件虚拟化技术的成熟以及云平台的普及，虚拟主机资源将变得越来越廉价，应用也将越来越广泛，可以通过引入广告投放的方式来为虚拟平台运转提供收入。\n因此，需要研究一种方法，能够克服以上三种问题，提出一种完全不同于现有的广告投放方法，向用户发送广告信息。\n发明内容\n[0008] “一种基于虚拟化主机的广告展示方法与系统”是在虚拟化平台研究与实践过程中针对现有技术问题基础上所提出的发明。本发明的一个目标是提供一个基于虚拟化平台的广告投放方法，它可以根据用户配置，向虚拟主机使用者提供相应的广告信息。所投放的广告图像与文字将直接位于显卡显存当中，不依赖于浏览器，操作系统，显示器分辨率。并且不需要在投放机中加装任何代理程序。\n[0009] 为了实现上述目标，本发明提供了一种基于虚拟化平台的广告展示系统,该系统运行于支持虚拟化硬件设备之上，能与远程或本地计算机网络相连，能够投递广告至运行于该系统之上的宾客操作系统之中。该系统包含了：一个配置端，用于管理广告投放器，可设置广告内容、持续时间和广告投放目标宾客操作系统(GUEST OS)；多个虚拟机监视器层(VMM)广告投放器，即轻量级的虚拟机监视器(Hypervisor)，用于在配置端发出显示广告指令后绘制和显示宾客操作系统的广告图像；多个宾客操作系统(GUEST OS)，即用户使用的可以接收显示广告图像的虚拟主机。\n[0010] 为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：\n[0011] 第一方面，本发明实施例提供了一种基于虚拟化主机的广告展示方法，所述方法包括如下步骤：\n[0012] A、虚拟机监视器层广告投放器连接至广告管理端；\n[0013] B、广告管理端配置广告展示方式，存储于广告数据库中；\n[0014] C、根据广告管理端需要，投放广告，虚拟机监视器层广告投放器接收并解析将要展示的广告内容，并存储于存储器中；\n[0015] D、虚拟机监视器层广告投放器从存储器选取要展示广告内容；\n[0016] E、虚拟机监视器层广告投放器向虚拟机显示设备投放广告；\n[0017] 其中，步骤E包括：\n[0018] E1虚拟机监视器层广告投放器的显示单元获取硬件和PCI总线的配置，并找到虚拟机用于显示使用的显存地址区域；\n[0019] E2当得到显存地址区域后，监控该区域的写入操作，若判断为应覆盖的帧缓冲区域，则使用广告图像数据替换该部分显存区域内容。\n[0020] 结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述的步骤A进一步包括如下：\n[0021] A1、通过网络通信单元不依赖操作系统通信栈，独立完成通信连接；\n[0022] A2、网络通信单元能够支持正向连接与反向连接，当配置连接方式为正向连接时，网络通信单元监听设定的IP地址的网络端口等待管理端接入；当配置为反向连接时，网络通信单元将主动发起向管理端地址的连接；\n[0023] A3、广告管理端可运行于本地局域网中的主机之上，广告管理端也可运行于广域网中的主机上。\n[0024] 结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述的步骤B进一步包括如下：\n[0025] B1、广告管理端通过A1中建立的连接，能够加密传送广告及配置信息至虚拟机监视器层广告投放器；\n[0026] B2、广告管理端将原始广告图像或动画，进行编码压缩，如果配置中需要加密，则完成编码压缩后，进行加密操作，并将处理结果置于广告数据库中。\n[0027] 结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述的步骤D进一步包括如下：\n[0028] 虚拟机监视器层广告投放器从存储器取得解析来自步骤C中的广告后，[0029] D1、虚拟机监视器层广告投放器按照配置的显示方式中的显示时间长短，将广告进行计时显示；\n[0030] D2、虚拟机监视器层广告投放器按照配置的显示方式中的显示坐标，即显示相对于屏幕位置，将广告定点显示；\n[0031] D3、虚拟机监视器层广告投放器按照配置的显示方式中的显示类型，将广告按照动画或者静态图片进行显示。\n[0032] 结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，步骤E中的投放实现方式，所述的步骤还包括如下：\n[0033] E3显示单元设置一个定时器，当定时器达到配置时间间隔以后，取消对该操作系统显存区域的更新写入操作，完成广告显示过程。\n[0034] 结合第一方面的第三种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，步骤E2所述替换内存区域内容具体是指以下情况：\n[0035] 显示单元在虚拟机监视器层捕获运行于其上层的操作系统内存I/O操作,在操作系统写入步骤B所配置的区域内的显存内容时，按照显存在屏幕上的对应关系，修改配置的显存地址内容为广告图像；更新显存VRAM的方式可以有多种，所以实现不仅限于在I/O端口捕获并修改写入操作的方式，也包括捕获Vt-d技术、IOMMU技术所支持的直接映射快速读写方法。\n[0036] 结合第一方面的第四种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，步骤E3是指以下步骤：\n[0037] 显示单元通过系统的VMEXIT计数，结合CPU硬件RDTSC计数完成定时判断，展示时间达到步骤B中配置以后，显示单元停止替换步骤E2所监控显存区域的显存写入内容。\n[0038] 第二方面，本发明实施例提供了一种基于虚拟化主机的广告展示系统，所述的系统包括：\n[0039] F、广告管理端\n[0040] G、虚拟机监视器层广告投放器\n[0041] 所述的系统还包括\n[0042] G1位于虚拟机监视器层的网络通信单元，用于实现虚拟机监视器层广告投放器接入网络从广告管理端获取广告配置信息；\n[0043] G2位于虚拟机监视器层的存储器，用于保存该次启动后接收到的广告信息；\n[0044] G3位于虚拟机监视器层的广告解析单元，用于实现安全的加密广告内容以及可指定时间指定位置的广告展示的功能；\n[0045] G4位于虚拟机监视器层的显示单元，用于获取硬件和PCI总线的配置，并找到虚拟机用于显示使用的显存地址区域，当得到显存地址区域后，监控该区域的写入操作，若判断为应覆盖的帧缓冲区域，则使用广告图像数据替换该部分显存区域内容，在虚拟化主机中显示广告；\n[0046] F1位于广告管理端的网络通信单元，用于连接虚拟机监视器层广告投放器；\n[0047] F2位于广告管理端的广告数据库，用于存储广告内容与配置信息；\n[0048] F3位于广告管理端的广告展示条件设置单元，用于给用户提供配置管理的接口；\n[0049] F4位于广告管理端的广告发送单元，用于编码与加密投送至虚拟机监视器层广告投放器的广告内容。\n[0050] 结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，所述的G虚拟机监视器层广告投放器，运行于虚拟机监视器层(Virtual Machine Monitor)，位于计算机硬件层之上，位于操作系统层之下。\n附图说明\n[0051] 从下面结合附图的详细描述中，将会更清楚地理解本发明的上述和其他目标、优点和特性，其中。\n[0052] 图1是展示本发明的一个虚拟机监视器层的广告投放器和一个管理端通信网络连接的图。\n[0053] 图2是一个展示本发明的虚拟机监视器层广告投放器架构层次图。\n[0054] 图3是一个展示本发明广告管理端的组成结构的方框图。\n[0055] 图4是一个展示本发明虚拟机监视层广告投放器的组成结构的方框图。\n[0056] 图5是一个说明了本发明提供的广告展示方式的示意图。\n[0057] 图6是一个说明了根据本发明的广告提供方法的流程图。\n具体实施方式\n[0058] 在本发明中披露的广告消息具有原始图像的格式，或者为点阵字符、包括文本，静态图像、动态图像中的任意一种或他们的组合。\n[0059] 下面将参考附图对本发明的一个实施例程进行详细描述。\n[0060] 图1是展示本发明在一个基于虚拟化主机的广告投放系统和一个管理端通信网络连接的图。\n[0061] 广告管理端从广告数据库中存储取出广告信息，通过网络连接发送至虚拟机监视器层的广告投放器，并支持用户对发送的广告进行条件配置，能够发送到指定虚拟机监视器层的广告投放器上的指定虚拟主机上。在此情况下，虚拟机监视器层广告投放器将接收到的广告图像以及配置信息存储于位于虚拟机监视器层广告投放器中的存储单元当中。每条广告信息具有独立的配置管理信息，其中有广告内容，持续时间，相对于屏幕的显示位置，投递后是否删除信息。虚拟监视器层广告投放器将根据配置显示广告。\n[0062] 图1中所示的广告管理端可以连接到多个位于局域网中的虚拟机监视器层广告投放器，也可以通过VPN或安全网络连接连接到广域网部署的虚拟机层广告投放器中。虚拟机监视器层广告投放器，可以是带有操作系统功能的独立的虚拟机监视器(VMM),也可以是开源虚拟机监视器的一个插件功能，同时也可以为非开源虚拟机监视器系统的一个功能。\n[0063] 图2是一个描述本发明系统的整体架构图。\n[0064] 如图2所示，虚拟机监视器层广告投放器，安装于系统硬件之上，位于操作系统之下。一个虚拟机监视器层广告投放器之上能够同时运行多个操作系统，操作系统不仅限于主流的Windows，也可以是Linux，MacOS以及Android操作系统。运行于其之上的操作系统，用户可以通过VNC，RDP等远程连接进行接入，也可以直接操作安装有虚拟机监视器层广告投放器的物理主机。\n[0065] 图3是一个详细示出了根据本发明的用于广告配置管理端的系统结构的方框图。\n[0066] 如图3中所示，广告管理端包括了一个网络通信单元，一个广告展示条件设置单元和一个广告数据库。\n[0067] 网络通信单元负责建立与远端虚拟机监视器层广告投放器的连接。连接通信支持安全加密方式，并且能够同时支持局域网与广域网的点到点连接。网络通信单元不依赖操作系统，由运行于虚拟机监视器层代码通过对网络设备直接进行I/O操作完成数据发送接收。网络通信单元实现了私有的TCP/IP协议栈，能够与广域网其他计算机进行通信。\n[0068] 广告展示条件设置单元从广告数据库中读取所有广告信息，其中附带有广告的配置信息以及定向投递目标的信息。通过用户设置，广告展示条件设置单元能够更改所有配置信息，并将信息保存入广告数据库中。\n[0069] 广告发送单元在广告展示条件设置单元完成设置以后，从广告数据库中获取当前条件下应发送的广告信息，并将这些广告信息进行编码压缩处理，如果配置中需要加密，则对广告内容进行加密处理，接下来调用网络通信单元将编码或加密后的广告信息发送到与广告管理端已经建立连接的虚拟机监视器层广告投放器。\n[0070] 图4示出了本发明用于投放广告的虚拟机监视器层广告投放器的结构的方框图。\n[0071] 如图4中所示，虚拟机监视器层广告投放器包括了一个网络通信单元，一个广告解析单元，一个广告显示单元和一个存储单元。\n[0072] 网络通信单元负责与广告管理端建立连接。连接通信支持安全加密方式，能够支持局域网与广域网的点到点连接。该网络通信单元独立实现了TCP/IP协议栈,支持由广告管理端发起的连接，也支持由该广告投放器通过IP或域名反向连接到广告管理端建立的连接。\n[0073] 广告解析单元从与广告管理端建立的通信信道获取编码或加密的广告数据，然后通过解密解码过程，将原始广告数据还原。之后，广告解析单元将广告和其相应的配置信息置于存储器当中。\n[0074] 存储器单元用于存储广告信息，存储器分为磁盘存储与内存存储。根据广告条目的配置，依据广告显示的频率来选择存储位置。\n[0075] 显示单元，为该发明主要功能部件。首先，显示单元判断当前状态是否需要显示广告，然后从存储中按照预先配置的广告显示列表中选取第一条广告。首先获取硬件和PCI总线的配置，找到用于显卡使用的内存地址区域与寄存器区段。当得到显存(帧缓冲内存，VRAM)区域以后，监控该区域的I/O(输入输出)操作，判断为帧缓冲区域，则直接将广告替换写在指定的VRAM中。该过程仅依赖于内存操作，与操作系统本身无关。通过以上步骤能够得到一个叠加于屏幕之上的广告图像，并且操作系统本身无法通过重绘或关闭手段终止显示。显示单元通过系统的VMEXIT(虚拟机退出事件)次数，与CPU硬件RDTSC计数完成定时判断。展示时间达到以后，显示单元停止写入VRAM，广告在操作系统再次刷新VRAM时消失。\n[0076] 图5是一个示出了系统展示方式的图。展示广告按照设置可以位于屏幕任意位置，并且广告位于操作系统显示界面之上。广告展示方式可以为带底色图像、透明图像、动态图像。\n[0077] 图6是一个说明了更具本发明提供的广告展示方法的流程图。\n[0078] 在步骤1，广告管理端初始化网络，方法有两种：一是用户指定虚拟机监视器层广告投放器网络位置发起连接；二是等待虚拟机监视器层广告投放器回连至广告管理端。此后，广告管理端从用户处获得待发送的广告内容及配置信息，通过广告展示条件设置单元配置并保存信息至广告数据库。此后，管理端按照立即发送和定时发送分类，将立即与即将发出的广告进行编码，如有需要，之后则进行加密处理。\n[0079] 在步骤2，广告发送单元通过已经建立连接的网络通信单元将当前广告信息发送至虚拟机监视器层广告投放器。\n[0080] 在步骤3，虚拟机监视器层广告投放器通过网络通信单元，获得来自广告管理端的广告数据以及广告配置数据。根据配置数据，将接收到的数据交由广告解析单元。广告解析单元经过对收到数据进行解密(如果设置)后再进行解码操作，得到原始广告图像和配置信息数据。广告解析单元将数据存入位于虚拟机监视器层广告投放器的存储单元中。\n[0081] 在步骤4，显示单元通过读取配置信息，选择将要显示的广告图像。显示单元将通过读取配置信息，选取运行于其上的将要展示广告的操作系统信息。此后，显示单元将在系统I/O的触发条件下,将该操作系统的显存地址空间VRAM直接写入广告图像的位图像素。\n同时，显示单元设置一个定时器，当定时器达到配置时间间隔以后，取消对该操作系统显存区域的更新写入操作。由于从虚拟机监视器层(VMM)更新显存VRAM的方式可以有多种，所以如权利要求5所述，不仅限于在I/O端口捕获并修改写入操作的方式，也包括Vt-d技术、IOMMU技术支持的直接映射内存进行快速读写的实现方法。\n[0082] 如上所述，该发明通过直接在虚拟机监视器层对运行于其上的虚拟操作系统进行广告投放，使其优点在于，可以不同于现有的互联网广告形式，不依赖于操作系统，不依赖于浏览器，并且对于广告受众，无法通过关闭操作或者加装屏蔽插件或破解软件屏蔽广告服务器IP地址等手段干扰广告投放，因此能够大大提高广告效果。\n[0083] 尽管出于说明的目的描述了本发明的优选实施例子，本领域人员将理解，在不脱离如附属权利要求所披露的本发明的范围和精神的情况下，各种修改、增加和替换都是可能的。