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1、KVM交换机的优化设计研究1?KVM交换机的需求背景分析随着信息技术和网络应用的普及及规模化,服务器的数量增长迅猛,相关投入人员、场地、经费等大量增加,大型企业由于业务需要,成本大量增加。如何节约相关投入和管理成本,成为各行各业的当务之急。上述问题和现实需求,对服务器和计算机管理提出了如下要求:集中管理、远程控制、节约成本、安全稳妥。1.1?KVM产品和其发展状况介绍1.1.1?KVM系统的概念和类型KVM系统是指通过硬件设备连接被控制计算机的键盘、鼠标和显卡的接口,利用一套设备控制多台计算机的系统。KVM是键盘
2、(Keyboard)、显示器(Video)和鼠标(Mouse)的首字母。KVM设备能够对被控制计算机实现如CMOS设置、重启操作系统等操作,不用考虑操作系统的种类。KVM技术是20世纪80年代在美国兴起的。当时的美国信息技术发展迅猛,服务器数量增长迅速,对服务器的远距离、集中化管理需求迫切。这样催生了KVM的第一代KVM切换器!KVM切换器通过专用线将服务器的键盘、视频和鼠标接口与KVM切换器的对应接口相连接,将一套键盘、显示器和鼠标连接到KVM切换器的控制接口上,通过选路开关实现对被控制计算机的选择,由此实现一
3、套输入输出设备控制多台服务器。KVMoverIP交换机是2000年出现的KVM的升级产品。KVM交换机采用数字技术实现服务器的信息采集和键盘、鼠标的输入模拟,通过嵌入式系统来处理相关信息和传输。操作者通过远端计算机上的软件实现对被控服务器的控制。借助网络通信技术,KVM交换机实现了真正意义上的远程传输和数字监控。1.2?KVM交换机的体系结构文中设计的KVMoverIP系统由服务器接口硬件、嵌入式计算机子系统、服务器(软件)子系统、客户端(软件)子系统等4个子系统构成。服务器接口硬件由服务器接口和服务器PCI接口
4、卡2个硬件设备构成。这2个设备之间通过CAT-5线缆、RJ45接口相连接。服务器接口硬件!是研究实现的基础。服务器接口和服务器PCI接口卡的具体功能如下:(1)KVM服务器PCI接口卡。负责将服务器接口采集并传送的视频模拟信号经过模数转化形成数字图像,存储在卡上的SDRAM内存中;负责在客户端和服务器端传送数据;负责读写服务器接口标记字符串。(2)服务器接口。由单片机系统组成。该设备负责采集服务器显示适配器输出的模拟信号,并将该信号发送到KVM交换机内服务器PCI接口卡。嵌入式计算机子系统(KVM交换机):由主板
5、、CPU、内存、固态盘、1块网卡和多块服务器PCI接口卡组成一台嵌入式计算机系统。它以Linux系统作为嵌入式操作系统,内置服务器子系统。服务器子系统负责在嵌入式系统中通过程序实现对服务器PCI接口卡的控制,以获取视频图像,发送编码;并对视频图像进行压缩。客户端子系统完成接收视频压缩码、解码并显示视频图像,采集键盘和鼠标编码,并通过网络发送到数据处理子系统。文中所设计的KVM系统的基础是服务器接口硬件!,核心是KVM交换机这个嵌入式系统。服务器接口硬件!使得整个系统成为可能。2?方案设计2.1?方案说明整个系统的
6、设计和实现包括3部分工作:实现KVM交换机的硬件配置;实现嵌入式操作系统和设备驱动程序;整个软件系统的设计和实现。整个设计内容如下:(1)KVM交换机。用工控机主板作为KVM交换机的硬件基础;采用奔腾处理器,256MB内存,采用电子盘DOM(DiskonModule)作为存储器;该设备内置8块服务器PCI接口卡,一块网卡;操作系统采用Linux的REDHAT9操作系统作为嵌入式系统,内核版本为2.4.20。(2)Linux操作系统的嵌入式处理。包括内核剪裁、系统剪裁,引导。(3)服务器PCI接口卡的驱动程序。该设
7、备驱动程序是Linux系统下的PCI设备驱动程序,负责实现功能为:向服务器PCI接口卡发送键盘鼠标命令;实现视频图像的采集;实现基于PLX9054的DMA数据传输;实现标准设备驱动文件接口。(4)KVM交换机的服务程序。通过标准设备驱动文件接口获取视频图像信息,实现键盘、鼠标编码的传送,通过XVID实现视频图像的压缩;通过OPENSSL和Socket实现数据的安全网络通信;实现用户的身份检查。(5)客户端程序。通过OPENSSL和Socket接收服务器软件发送的视频压缩数据,并解压缩;显示解压缩之后的视频图像。2
8、.2?技术要点在KVM交换机的硬件选配上,主板、CPU和内存等采用普通PC计算机的设备。KVM交换机的嵌入式操作系统采用经过重新编译内核且经过删减的REDHAT9系统。整个设计的实现重点是服务器接口硬件的设备驱动程序和键盘、鼠标命令的网络传输系统。3?软件设计的主要问题和技术分析KVMoverIP的嵌入式系统的软件包括服务器和客户端两部分。服务器程序在Linux环境下用标
