Přepínač KVM - KVM switch

Symbolické znázornění přepínače KVM. Počítač vpravo je aktuálně ovládán periferiemi.

Enterprise 1U rack KVM pro montáž do racku zobrazující porty konzoly a počítače pro DVI a USB (klávesnice/myš)

KVM přepínač (s KVM je zkratka pro „klávesnice, video a myš“) je hardwarové zařízení, které umožňuje uživateli ovládat více počítačů z jednoho nebo více souborů klávesnice , videomonitorů a myší .

Etymologie

Než se myš stala relevantní v aplikacích pro přepínání serverů, byl pro popis přepínacích zařízení klávesnice a monitoru používán termín Keyboard Video Switch (KVS). Se zvýšeným přijetím systému Microsoft Windows začala převládat myš a další I/O porty v periferním přepínání. Remigius Shatas, zakladatel společnosti Cybex (v té době populární výrobce periferních přepínačů) rozšířil v roce 1995 initialism na Keyboard, Video and Mouse (KVM). O několik let později se Universal Serial Bus (USB) začala stávat novým průmyslovým standardem pro připojení počítačových periferií.

V důsledku rostoucí potřeby přepínat kromě klávesnice, myši a monitoru také periferní zařízení (například dotykové obrazovky), některé společnosti nyní prodávají spínací zařízení „KVMP“ (zkratka pro klávesnici, video, myš a periferie).

Typy

S popularitou USB - klávesnice, myši a I/O zařízení jsou stále nejběžnější zařízení připojená k přepínači KVM. Přezkoumané třídy přepínačů KVM vycházejí z různých typů základních technologií, pokud jde o to, jak přepínač KVM zpracovává zařízení USB I/O-včetně klávesnic, myší, dotykových displejů atd. (USB-HID = USB Human Interface Device )

KVM na bázi USB rozbočovače

Také se nazývá výčtový přepínač KVM nebo přepínač USB , připojené/sdílené zařízení USB musí projít úplným iniciačním procesem (výčet USB) pokaždé, když je KVM přepnut na jiný cílový systém/port. Přepínání na různé porty je stejné, jako byste fyzicky připojovali a odpojovali zařízení USB k cílenému systému.

Emulovaný USB KVM

Vyhrazené porty konzoly USB jsou přiřazeny k emulaci speciálních sad informací o ovládání přepínání klávesnice nebo myši USB každému připojenému/cílenému systému. Emulované USB poskytuje okamžitou a spolehlivou akci přepínání, která umožňuje přepínání klávesových zkratek a myší. Tato třída přepínačů KVM však používá pouze obecné emulace a v důsledku toho byla schopna podporovat pouze nejzákladnější funkce klávesnice a myši. Existují také zařízení USB KVM, která umožňují multiplatformní operační systémy a základní sdílení klávesnice a myši.

Semi-DDM USB KVM

Vyhrazené porty konzoly USB fungují se všemi USB-HID (včetně klávesnice a myši), ale nezachovávají přítomnost připojených zařízení ve všech cílených systémech současně. Tato třída KVM využívá technologii DDM (Dynamic Device Mapping).

DDM USB KVM

Vyhrazené dynamické mapování zařízení Porty konzoly USB fungují se všemi USB-HID (včetně klávesnice a myši) a udržují speciální funkce a vlastnosti připojených zařízení pro každý připojený/cílený systém. Tato třída přepínače KVM překonává frustrující omezení emulovaného USB třídy KVM emulací skutečných znaků připojených zařízení do všech počítačů současně. To znamená, že nyní můžete používat další funkční klávesy, kolečka, tlačítka a ovládací prvky, které se běžně vyskytují na moderních klávesnicích a myších.

Omezený*

podporováno, ale neumožňuje přepočítání USB, což způsobuje nejen dlouhé prodlevy při přepínání, ale také někdy způsobuje chyby systému HPD (Hot-Plug Device) v systémech OS.

Ano*

Doba latence do 1 sekundy při přepínání mezi kanály/porty.

Použití

KVM Switch je hardwarové zařízení používané v datových centrech , které umožňuje ovládání více počítačů z jediné klávesnice, monitoru a myši (KVM). Tento přepínač pak umožňuje pracovníkům datového centra připojit se k jakémukoli serveru v racku. Běžným příkladem domácího použití je umožnění použití klávesnice, myši a monitoru domácího počítače v plné velikosti s přenosným zařízením, jako je notebook, tablet PC nebo PDA , nebo počítač s jiným operačním systémem.

Přepínače KVM nabízejí různé způsoby připojení počítačů. V závislosti na produktu může přepínač obsahovat nativní konektory na zařízení, kam lze připojit standardní kabely klávesnice, monitoru a myši. Další způsob, jak mít jeden konektor DB25 nebo podobný, který agregoval připojení na přepínači se třemi nezávislými kabely klávesnice, monitoru a myši k počítačům. Následně byly tyto nahrazeny speciálním kabelem KVM, který kombinoval kabely klávesnice, videa a myši v jednom zabaleném prodlužovacím kabelu. Výhoda posledního přístupu je ve snížení počtu kabelů mezi přepínačem KVM a připojenými počítači. Nevýhodou jsou náklady na tyto kabely.

Způsob přepnutí z jednoho počítače na druhý závisí na přepínači. Původní periferní přepínače (Rose, kolem roku 1988) používaly otočný přepínač, zatímco aktivní elektronické spínače (Cybex, zhruba 1990) používaly tlačítka na zařízení KVM. V obou případech KVM sladí provoz mezi různými počítači a uživatelskou klávesnicí, monitorem a myší (uživatelská konzola).

V letech 1992–1993 vyvinula společnost Cybex Corporation klávesové zkratkové příkazy. Dnes je většina KVM ovládána pomocí neinvazivních příkazů horkých kláves (např. Ctrl+Ctrl, Scroll Lock+Scroll Lock a klávesy Print Screen). Přepínání pomocí horkých kláves je často doplněno o systém na obrazovce, který zobrazuje seznam připojených počítačů.

Přepínače KVM se liší v počtu počítačů, které lze připojit. Tradiční konfigurace přepínání se pohybují od 2 do 64 možných počítačů připojených k jednomu zařízení. Zařízení podnikové úrovně propojená řetězcovými a/nebo kaskádovými metodami mohou podporovat celkem 512 počítačů, ke kterým má stejný přístup jakákoli uživatelská konzola.

Šířka pásma videa

Zatímco přepínače HDMI , DisplayPort a DVI byly vyrobeny, VGA je stále nejběžnějším video konektorem, který najdete u přepínačů KVM, ačkoli mnoho přepínačů je nyní kompatibilní s konektory DVI. Analogové přepínače mohou být postaveny s různými kapacitami pro šířku pásma videa, což ovlivňuje celkové náklady a kvalitu jednotky. Typický spotřebitelský přepínač poskytuje šířku pásma až 200 MHz, což umožňuje rozlišení s vysokým rozlišením při 60 Hz.

U analogového videa jsou rozlišení a obnovovací frekvence primárními faktory při určování velikosti šířky pásma potřebné pro signál. Metoda převodu těchto faktorů na požadavky na šířku pásma je bodem nejednoznačnosti, částečně proto, že závisí na analogové povaze a stavu hardwaru. Stejné zařízení může vyžadovat větší šířku pásma, protože stárne kvůli zvýšené degradaci zdrojového signálu. Většina převodních vzorců se pokouší přiblížit potřebnou šířku pásma, včetně bezpečnostní rezervy. Obecně platí, že spínací obvody by měly poskytovat až trojnásobek šířky pásma požadované původní specifikací signálu, protože to umožňuje, aby většina případů ztráty signálu byla obsažena mimo rozsah signálu, který je relevantní pro kvalitu obrazu.

Jelikož displeje založené na CRT jsou závislé na obnovovací frekvenci, aby se zabránilo blikání, obecně vyžadují větší šířku pásma než srovnatelné ploché displeje.

Monitor

Monitor používá k identifikaci do systému DDC a EDID přenášené přes konkrétní piny. Přepínače KVM mohou mít různé způsoby zpracování těchto datových přenosů:

• Žádný: přepínač KVM postrádá obvody pro zpracování těchto dat a monitor není pro systém „viditelný“. Systém může předpokládat, že je připojen obecný monitor, a výchozí nastavení je bezpečné. Vyšší rozlišení a obnovovací frekvence mohou být z bezpečnostních důvodů nutné ručně odemknout pomocí ovladače videa. Některé aplikace (zejména hry), které závisí na načítání informací DDC/EDID, však nebudou moci správně fungovat.
• Falešný: Přepínač KVM generuje vlastní informace DDC/EDID, které mohou, ale nemusí být vhodné pro připojený monitor. Problémy mohou nastat, pokud existuje nesrovnalost mezi specifikacemi KVM a monitorem, například když není možné vybrat požadovaná rozlišení.
• Pass-through: přepínač KVM se pokouší zprůhlednit komunikaci mezi monitorem a systémem. To se však nemusí podařit následujícími způsoby:
  • generování událostí HPD (Hot Plug Detect) pro příchod nebo odebrání monitoru po přepnutí nebo neprojití stavů napájení monitoru - může způsobit, že OS znovu detekuje monitor a resetuje rozlišení a obnovovací frekvenci, nebo může způsobit vstup monitoru do opustit úsporný režim;
  • nepředávání nebo pozměňování příkazů MCSS - může mít za následek nesprávnou orientaci displeje nebo nesprávnou kalibraci barev.

Pokyny společnosti Microsoft doporučují, aby přepínače KVM prošly nezměněným jakýmkoli I ² C provozem mezi monitorem a PC hostiteli a negenerovaly události HPD po přepnutí na jiný port při zachování stabilního nehlučného signálu na neaktivních portech.

Pasivní a aktivní (elektronické) spínače

Mechanický přepínač pro klávesnici (sériový, konektor PS/2) a video (konektor VGA , DE-15)

Přepínače KVM byly původně pasivní, mechanická zařízení založená na vícepólových přepínačích a některá z nejlevnějších zařízení na trhu tuto technologii stále používají. Mechanické spínače mají obvykle otočný knoflík pro výběr mezi počítači. KVM obvykle umožňují sdílení dvou nebo čtyř počítačů s praktickým limitem asi dvanácti počítačů uložených omezeními dostupných konfigurací přepínačů. Moderní hardwarové návrhy používají spíše aktivní elektroniku než fyzické spínací kontakty s potenciálem ovládat mnoho počítačů na společné páteři systému.

Jedním omezením mechanických přepínačů KVM je, že jakýkoli počítač, který není aktuálně vybrán přepínačem KVM, „nevidí“ klávesnici nebo myš, která je k němu připojena. V normálním provozu to není problém, ale během spouštění počítače se pokusí detekovat jeho klávesnici a myš a buď selže, nebo se spustí s nechtěnou (např. Bez myši) konfigurací. Podobně může selhání detekce monitoru způsobit, že se počítač vrátí k nízkému rozlišení, například (obvykle) 640 x 480. Mechanické přepínače KVM tedy mohou být nevhodné pro ovládání strojů, které se mohou automaticky restartovat (např. Po výpadku napájení).

Dalším problémem, se kterým se setkáváme u mechanických zařízení, je selhání jednoho nebo více kontaktů spínače při vytváření pevných elektrických kontaktů s nízkým odporem, což často vyžaduje určité kroutení nebo úpravu knoflíku, aby se opravily nerovnoměrné barvy na obrazovce nebo nespolehlivá periferní odezva. Pozlacené kontakty zlepšují tento aspekt výkonu přepínačů, ale zvyšují náklady na zařízení.

Nejaktivnější (spíše elektronická než mechanická) zařízení KVM poskytují emulaci periferií a odesílají signály do počítačů, které nejsou aktuálně vybrány, aby simulovaly připojení klávesnice, myši a monitoru. Ty se používají k ovládání strojů, které se mohou restartovat v bezobslužném provozu. Služby emulace periferií zabudované v hardwaru také poskytují nepřetržitou podporu tam, kde počítače vyžadují neustálou komunikaci s periferiemi.

Některé typy aktivních přepínačů KVM nevydávají signály, které se přesně shodují s fyzickou klávesnicí, monitorem a myší, což může mít za následek nežádoucí chování ovládaných strojů. Například uživatel multimediální klávesnice připojené k přepínači KVM může zjistit, že multimediální klávesy klávesnice nemají žádný vliv na ovládané počítače.

Softwarové alternativy

K některým funkcím hardwarového přepínače KVM existují softwarové alternativy , například Multiplicity , Input Director a Synergy , které provádějí přepínání softwaru a předávají vstup přes standardní síťová připojení. To má tu výhodu, že se sníží počet potřebných vodičů. Přepínání na okraji obrazovky umožňuje myši fungovat na obou monitorech dvou počítačů.

Vzdálená zařízení KVM

Existují dva typy vzdálených zařízení KVM, které lze nejlépe popsat jako místní vzdálené a KVM přes IP.

Místní dálkové ovládání (včetně KVM přes USB)

Lokální vzdálený design zařízení KVM umožňuje uživatelům ovládat počítačové vybavení až do vzdálenosti 300 m od uživatelských konzolí (klávesnice, monitoru a myši). Vždy potřebují přímé kabelové připojení z počítače do přepínače KVM ke konzole a obsahují podporu pro standardní kabeláž kategorie 5 mezi počítači a uživateli propojenými přepínacím zařízením. Naproti tomu zařízení KVM napájená přes USB jsou schopna ovládat počítačová zařízení pomocí kombinace kabelů USB, klávesnice, myši a monitoru až do vzdálenosti 5 metrů (16 stop).

KVM přes IP (IPKVM)

Přepínač KVM přes zařízení IP využívá vyhrazený mikrořadič a potenciálně specializovaný hardware pro zachycení videa k zachycení signálů videa, klávesnice a myši, jejich kompresi a převodu na pakety a jejich odeslání přes ethernetový odkaz do aplikace vzdálené konzoly, která vybaluje a rekonstituuje dynamický grafický obraz. Subsystém KVM over IP je obvykle připojen k pohotovostní napájecí rovině systému, takže je k dispozici během celého procesu spouštění systému BIOS. Tato zařízení umožňují lokální nebo globální ovládání více počítačů pomocí připojení IP. S hardwarem LAN/WAN, standardními protokoly a latencí sítě souvisejí problémy s výkonem, takže správa uživatelů se běžně označuje jako „téměř v reálném čase“.

Přístup k většině vzdálených zařízení nebo zařízení „KVM“ přes IP dnes používá webový prohlížeč , ačkoli mnoho aplikací samostatného prohlížeče poskytovaných mnoha výrobci závisí také na ActiveX nebo Javě .

Whitelisting

Některé čipové sady nebo výrobci KVM vyžadují implicitní povolení připojení „whitelisting“ nebo oprávnění k připojení. Bez přidání seznamu povolených zařízení zařízení nebude fungovat. Toto je záměrné a nutné pro připojení nestandardních zařízení USB k KVM. To je dokončeno zaznamenáním ID zařízení (obvykle zkopírováno ze Správce zařízení ve Windows) nebo dokumentací od výrobce zařízení USB.

Obecně jsou osvobozeny všechny periferie USB HID nebo spotřebitelské třídy, ale exotičtější zařízení, jako jsou tablety nebo digitizéry nebo USB přepínače, vyžadují ruční přidání do bílé listiny KVM.

Implementace

Ve srovnání s konvenčními metodami vzdálené správy (například in-band Virtual Network Computing nebo Terminal Services ) má přepínač KVM tu výhodu, že nezávisí na softwarové komponentě běžící na vzdáleném počítači, což umožňuje vzdálenou interakci se základnou úroveň nastavení systému BIOS a monitorování celého procesu spouštění před, během a po načtení operačního systému. Moderní KVM přes IP zařízení nebo přepínače obvykle používají alespoň 128bitové šifrování dat zabezpečující konfiguraci KVM přes WAN nebo LAN (pomocí SSL ).

Zařízení KVM přes IP lze implementovat různými způsoby. Pokud jde o video, karty PCI KVM přes IP používají formu škrábání obrazovky, kde by hlavní karta sběrnice PCI KVM přes IP přistupovala a kopírovala obrazovku přímo z vyrovnávací paměti grafické paměti, a v důsledku toho musí vědět, který grafický čip pracuje a v jakém grafickém režimu se tento čip aktuálně nachází, aby obsah vyrovnávací paměti mohl být správně interpretován jako obrazová data. Novější techniky na kartách subsystému správy OPMA a dalších implementacích získávají obrazová data přímo pomocí sběrnice DVI . Implementace mohou emulovat klávesnice a myši na bázi PS/2 nebo USB . Integrovaný server VNC se obvykle používá pro video protokol v implementacích IPMI a Intel AMT .

Zařízení pro sdílení počítačů

Přepínače KVM se nazývají zařízení pro sdílení KVM, protože dva nebo více počítačů může sdílet jednu sadu periferií KVM. Zařízení pro sdílení počítače fungují ve srovnání s přepínači KVM obráceně; to znamená, že jeden počítač může sdílet více monitorů, klávesnic a myší. Zařízení pro sdílení počítače je někdy označováno jako KVM Splitter nebo reverzní KVM přepínač. I když to není tak běžné, tato konfigurace je užitečná, když chce operátor přistupovat k jednomu počítači ze dvou nebo více (obvykle blízkých) míst - například z veřejného kiosku, který má také rozhraní pro údržbu personálu za pultem, nebo z domácí kanceláře počítač, který slouží zároveň jako domácí kino .

Viz také

• Konzolový server
• Technologie aktivní správy Intel
• Rozhraní pro inteligentní správu platforem
• Vzdálená grafická jednotka
• Dynamické mapování zařízení
• Ovládací kanál displeje
• Reverzní DDM
• Synergie (software)

Reference