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曙光KVMOVERIP解决方案

摘要：KVM（Keyboard、Video、Mouse）目前是非常通用的计算机机房和信息中心的管理工具，而基于IP的数字化KVM（KVMOVERIP）是KVM的最新一代产品，它可以支持将KVM信号在IP网络上传输从而实现用户在Internet上对远端主机进行KVM控制的设想。本方案详细介绍了曙光公司的KVMOVERIP系统解决方案的特点和优势，为用户实现了跨平台、跨区间、跨行业的全面的KVM解决方案。
关键字：KVM、模拟、数字、SKVM

方案背景
引言
作为实现服务器控制集中化和标准化的重要设备，KVM（Keyboard、Video、Mouse）系统目前在绝大多数网络操作中心(NOC)以及互联网数据中心(IDC)中成为固定设备。在数字化KVM设备出现之前，模拟KVM切换设备作为实现KVM功能的标准设备，已被广泛应用。模拟式KVM切换器通过切换专用线缆上的模拟视频、鼠标与键盘信号实现服务器的集中管理。虽然模拟KVM装置有助于简化高密度服务器的管理，但其对使用距离的限制（需要将使用控制台放置在服务器附近），妨碍了模拟式KVM的使用范围；同时，模拟KVM能够支持的用户数有限。这些局限性限制了模拟KVM的控制范围和可扩展性。
基于IP的数字化KVM系统作为向标准化和灵活的集中化迈进的一部分，不仅克服了传统模拟KVM系统的局限性，也为管理不同种类的分布式网络提供了可能。KVMoverIP系统，充分利用了现有的以太网和其他IP网络，从而取代了对专用电缆和信号系统的依赖。为确保路由能力，KVM系统必须使用真正的IP协议，而不是仅仅将IP网络用来传输专用模拟信号。这种基于IP的连接有四大优点：1，它充分利用了现有的基础设施，不再需要覆盖专用连接以确保本地和远程管理的控制和通信。2，基于IP的连接消除了模拟KVM系统的距离和其他限制，并因此实现了灵活的集中化管理。3，由于数字KVM信令是基于IP协议的，网络管理员能够通过网页浏览器，在数据中心或全球的任何地方用任何一台电脑来控制服务器和其他设备。这也意味着无需进行复杂的重新配置即可添加或改变任何数量的用户和设备。4，客户端软件可以充分利用IP技术以提供丰富的管理控制，包括进程共享、服务器状态监控、模拟多平台键盘以及集中式日志记录。
为满足在分布式网络中控制多个设备的需求，一些用户选择在目标设备上安装远程控制软件。此类控制软件能够使管理员远程发布命令、检索性能和其他信息。远程控制软件方案存在几个缺点。首先，这些纯软件的解决方案要求目标设备上已经成功载入操作系统，如果操作系统没有正常载入，则远程控制软件无法正常工作。而最严重的问题通常是在没有载入操作系统时发生的，这种情况下软件解决方案几乎失去作用。其次，很多情况下，系统管理员或者远端操作者需要监视、控制甚至中断操作系统的启动过程，基于操作系统的远程控制软件无法实现这些需求。最后，远程控制软件必须安装于每个操作系统平台，从而产生了资源占用和计算负担。与之对照，KVMoverIP系统通过简单的Web或基于客户的软件控制台实现了电脑、网络硬件甚至串口设备的一对多控制，从而简化了远程服务器的管理。与在远程装置上的软件相反，所需的仅仅是一个IP地址。
KVMoverIP系统实现
在KVMoverIP系统中，最大的挑战来自于视频信号的压缩与传输。以分辨率1024x768，刷新率75Hz，32位真彩色视频显示输出为例，其信号传输带宽高达1.75Gb/sec，远远高于局域网及广域网所能提供的传输带宽。实用的KVMoverIP系统需要在局域网中，提供高于1500:1的视频压缩比率；在广域网中，提供高于6000:1的压缩比率；同时，KVMoverIP系统必须在实现高比率视频压缩的同时，在客户端提供足够清晰的视频还原。图1所示为KVMoverIP系统视频压缩流程示意图。其中，帧间比对与数据压缩算法通常是各公司的专有技术，也是直接决定客户端还原视频质量的重要因素。

此外，KVMoverIP系统客户端软件所能够提供的功能，对于管理员日常管理以及排除目标设备故障也至关重要。客户端软件需要提供的关键功能包括：
能够在所管理的不同目标设备间方便、快速切换。
在客户端操作窗口中，快速准确的校准目标设备的鼠标。
提供客户端键盘操作“宏定义”，取代客户端操作时所需要发送的组合键，例如Ctrl+Alt+Del。实际上，客户端计算机会将Ctrl+Alt+Del组合键截获，从而无法将其发送给目标设备。同时，客户端软件需要提供给使用者录制键盘“宏定义”的功能，以便用户定制特定的组合键操作。
基于IP的KVM解决方案所需考虑的另一项关键因素是安全性。实际上，不同于模拟KVM所使用的专用封闭电缆，KVMoverIP系统通过共享网络进行传输这一特性使得系统安全