CN102158682A - 一种多物理访问通道在kvm-over-ip中的实现方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种多物理访问通道在KVM-OVER-IP中的实现方法，适用于对系统访问速度要求高、视频流畅性要求好、KVM会话访问可靠性高的KVM-OVER-IP产品设计。包括视频信号和键盘鼠标信号，均可实现2路、4路、8路物理访问通道在KVM-OVER-IP的功能。本发明在多人并发访问KVM-OVER-IP装置并进行多个KVM会话的时候，能够保证KVM会话访问的速度、KVM会话视频的流畅度、KVM会话访问的可靠性，使得通过KVM-OVER-IP产品远程操作服务器的时候，能够有如同在服务器边上操作的感觉；每路物理访问通道由该路视频信号独享，是真正的物理IP通道。

Description

一种多物理访问通道在KVM-OVER-IP中的实现方法
技术领域
本发明涉及一种多物理访问通道在KVM-OVER-IP中的实现方法，适用于对系统访问速度要求高、视频流畅性要求好、KVM会话访问可靠性高的KVM-OVER-IP产品设计。
背景技术
所谓KVM，就是键盘(Keyboard)、显示器(Video)、滑鼠(Mouse)三个英文字首的缩写。目前KVM的种类相当多，若以网路环境来分，则划分成基于IP(远端控制)和非IP(一般应用)两大类。
网络时代，数据中心运营管理不断面临新的挑战：机房服务器密度加大，管理复杂，运营成本增加和安全管理需求。IP式KVM为 IT 管理人员提供访问和控制多台服务器和网络数据中心设备的能力。
参见图1，单个IP通道均通过视频选路、视频采集、视频编码、信号处理传输来实现，视频信号11先传送到视频选路器12，视频选路器12再把该信号发送给视频采集模块13，完成采集后再送至视频编码模块14，最后再通过信号处理传输模块15向客户端发送。
在KVM提供了方便的访问途径的时候，对KVM会话访问的速度、KVM会话视频的流畅度、KVM会话访问的可靠性也有着更高的要求，而伪多通道KVM在这几个方面的性能上却得不到保障。国内同类的KVM产品大多是采用视频处理通道复用（伪多通道）的策略，用一个视频处理----通道对被访问服务器的视频信号分时地进行编码压缩。
中国专利号200620158593.5，公开了一种基于IP的数字化KVM系统，提出的是基于物理拓扑结构上的实现方式，即“节点”被连接成菊花链结构，形成总线结构，再经由“多路器”与“终端”接口相连，从而达到一台KVM设备控制多台服务器的目标，重点是放在总线的实现方式及“多路器”的选择与切换上，并为提及“终端”内部对多通道并发访问的处理方法与机制。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中所存在的上述不足，而提供一种多物理访问通道在KVM-OVER-IP中的实现方法，使得要多人并发访问KVM-OVER-IP装置并进行多个KVM会话的时候，能够保证KVM会话访问的速度、KVM会话视频的流畅度、KVM会话访问的可靠性，使得通过KVM-OVER-IP产品远程操作服务器的时候，能够有如同在服务器边上操作的感觉。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种多物理访问通道在KVM-OVER-IP中的实现方法，其特征在于：它包括视频信号和键盘鼠标信号，均可实现2路、4路、8路物理访问通道在KVM-OVER-IP的功能；所述的视频信号的多路物理通道实现包括：视频选路器、高清视频ADC、FPGA视频编码单元和处理器，实现方法为视频信号经由视频选路器，经高清视频ADC采集后送至FPGA视频编码单元，完成图像的差异比较和无损视频压缩后，传送至处理器，最后通过以太网接口向访问客户端传输；所述的键盘鼠标信号的多路物理通道实现包括：RS485接收模块、FPGA编码器和处理器，实现方法为键盘鼠标信号通过RS485协议向RS485接收模块传输数据，再通过FPGA编码器往处理器传送，经处理器处理后发送出去。
本发明所述的视频选路器包括16进3出、16进5出和16进9出三种。
本发明所述的每路物理访问通道由该路视频信号独享。
本发明所述的多物理访问通道的软件处理分为三部分：FPGA软件部分、PowerPC软件部分和PC客户端软件部分。
本发明与现有技术相比，具有以下明显效果：在多人并发访问KVM-OVER-IP装置并进行多个KVM会话的时候，能够保证KVM会话访问的速度、KVM会话视频的流畅度、KVM会话访问的可靠性，使得通过KVM-OVER-IP产品远程操作服务器的时候，能够有如同在服务器边上操作的感觉；每路物理访问通道由该路视频信号独享，是真正的物理IP通道。
附图说明
图1为一般单IP通道在KVM-OVER-IP中的实现的示意图。
图2为本发明实现方法的示意图。
图3为本发明软件处理的示意图。
图4为PowerPC功能模块实现方式的示意图。
具体实施方式
下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步说明。
实施例：
参见图2，本实施例包括视频信号211和键盘鼠标信号221，均可实现2路、4路、8路物理访问通道在KVM-OVER-IP的功能；所述的视频信号211的多路物理通道实现包括：视频选路器212、高清视频ADC213、FPGA视频编码单元214和处理器231，实现方法为视频信号211经由视频选路器212，经高清视频ADC213采集后送至FPGA视频编码单元214，完成图像的差异比较和无损视频压缩后，传送至处理器231，最后通过以太网接口233向访问客户端传输；所述的键盘鼠标信号221的多路物理通道实现包括：RS485接收模块222、FPGA编码器223和处理器231，实现方法为键盘鼠标信号221通过RS485协议向RS485接收模块222传输数据，再通过FPGA编码器223往处理器231传送，经处理器231处理后发送出去。
本实施例中，视频选路器212是一个可控的视频矩阵，可以选择某一路输入的视频对应哪一路输出，包括16进3出、16进5出和16进9出三种，可以分别做到1本地通道2物理IP通道、4物理IP通道和8物理IP通道的KVM-OVER-IP产品。
本实施例中，高清视频ADC213是一种高分辨率视频的模数转换器，用于把模拟视频转换成数字信号。
本实施例中，FPGA视频编码单元214为现场可编程门阵列，这里用来做视频编码。
本实施例中，处理器231即CPU，是整个系统的运算核心和控制核心。
本发明所述的每路物理访问通道由该路视频信号独享，是真正的物理IP通道，可以提高系统访问的速度、视频预览的流畅性以及访问的可靠性。不是采用视频处理通道复用（伪多通道）的策略，用一个视频处理通道对被访问服务器的视频信号分时地进行编码压缩。
参见图3，本发明所述的多物理访问通道的软件处理分为三部分：FPGA软件部分31、PowerPC软件部分32和PC客户端软件部分33。
FPGA软件部分：实现音视频数据采集与前处理，H.264无损压缩算法以及保证高压缩率、低时延的优化策略。
PowerPC软件部分：移植Linux 2.6.x内核的操作系统，实现USB、FPGA交互、VGA等模块驱动，并进行接口层封装；在此基础上，实现数据加密、虚拟媒体功能、键盘数据及数据同步功能等KVM系统的应用。
PC客户端软件部分：实现128位AES、DES、3DES和SSL数据解密，视频数据H.264解码、播放功能，以及对KVM系统进行管理等功能。
参见图4，为PowerPC功能模块实现方式。其中PowerPC端移植Linux 2.6.x内核的操作系统，针对KVM应用需要设计并实现如下几个部分：
1)      驱动模块41：包括I2C驱动、VGA驱动、采集AD驱动、GPIO驱动、FPGA交互驱动、485驱动、USB驱动、视频切换器驱动等；
2)      设备接口层42：针对每个驱动封装一个设备接口库。尤其对EID通信模块和FPGA通信接口模块，进行通信逻辑的封装，在封装库内部实现尽可能多的逻辑，提供给应用层使用，减少各模块之间的耦合度；
3)      应用层43，包括：虚拟媒体功能模块、数据加密引擎、键盘鼠标及鼠标同步功能模块、认证模块、权限管理模块、本地UI、WEB Server、SNMP、固件升级/启动模块、诊断/LOG日志管理以及DHCP/NTP网络工具等。
本实施例中，FPGA驱动与网络发送驱动模块交互，实现8并发 IP通道。网络发送模块创建8个发送线程，对应8个FPGA设备。
PowerPC中断处理函数读取视频流数据，顺序放入相应FPGA码流缓冲BUF区，从第一个block开始存放，每存放一个block，置位该block消息头部的flag标志，并维护数据长度和属性，然后发送线程；FPGA驱动模块中维护当前BUF写入位置，以后每读取一个BLOCK都顺序存放；网络发送线程被唤醒后，读取第一个block消息头部，并处理第一个block中码流数据，发送完成后，清除block消息头部的flag标志；网络发送模块维护当前BUF读取位置，以后每次被唤醒都顺序读取，直到读到flag标志为0处，即没有码流数据的block为止。
这样网络发送不用等到一帧数据全部到来后才进行加密及发送，系统可以以block为单位进行流水作业，减小延时；码流缓冲区通过EXPORT方式导出给网络发送模块进行处理。
FPGA驱动和网络发送间设置状态变量，用于处理异常。当所有block被写满，此时FPGA驱动停止FPGA编码，清空block，直到网络模块通过状态变量通知FPGA驱动，恢复正常状态后，重启FPGA编码，开始新的流程。
虽然本发明已以实施例公开如上，但其并非用以限定本发明的保护范围，任何熟悉该项技术的技术人员，在不脱离本发明的构思和范围内所作的更动与润饰，均应属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1. 一种多物理访问通道在KVM-OVER-IP中的实现方法，其特征在于：它包括视频信号和键盘鼠标信号，均可实现2路、4路、8路物理访问通道在KVM-OVER-IP的功能；所述的视频信号的多路物理通道实现包括：视频选路器、高清视频ADC、FPGA视频编码单元和处理器，实现方法为视频信号经由视频选路器，经高清视频ADC采集后送至FPGA视频编码单元，完成图像的差异比较和无损视频压缩后，传送至处理器，最后通过以太网接口向访问客户端传输；所述的键盘鼠标信号的多路物理通道实现包括：RS485接收模块、FPGA编码器和处理器，实现方法为键盘鼠标信号通过RS485协议向RS485接收模块传输数据，再通过FPGA编码器往处理器传送，经处理器处理后发送出去。
2.根据权利要求1所述的多物理访问通道在KVM-OVER-IP中的实现方法，其特征在于：所述的视频选路器包括16进3出、16进5出和16进9出三种。
3.根据权利要求1或2所述的多物理访问通道在KVM-OVER-IP中的实现方法，其特征在于：所述的每路物理访问通道由该路视频信号独享。
4.根据权利要求1或2所述的多物理访问通道在KVM-OVER-IP中的实现方法，其特征在于：所述的多物理访问通道的软件处理分为三部分：FPGA软件部分、PowerPC软件部分和PC客户端软件部分。
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