CN114880035A - 一种开关机系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种开关机系统，涉及计算机设备领域，该系统包括开关键单元、控制模块、KVM设备、外设、若干主机及主机电源，控制模块与开关键单元、主机、主机电源及KVM设备连接，开关键单元还与主机电源连接，KVM设备还与主机及外设连接，主机包括主机A及主机B，主机A表示一台通过KVM设备占用外设的主机，主机B表示一台待操作的主机，该系统包括运行场景1：所有主机同时开机；场景2：所有主机同时强制关机；场景3：主机A对主机B进行关机操作；场景4：主机A对主机B进行开机操作。该系统解决了当前多主机系统开关机过程繁琐复杂及相互独立操作问题，该系统提高了多主机共享KVM设备时，开机、关机的便捷性及可操作性。

Description

一种开关机系统

技术领域

本发明涉及计算机设备领域，具体涉及一种开关机系统。

背景技术

随着计算机技术的快速发展，电子计算机性能也变得越来越强大，随之而来，人们需要处理的业务复杂度也在不断增加。单一计算机的使用已不能为人们提供高速、高效的保障，尤其是技术及科研领域，科学计算或者复杂算法运行需要消耗大量的计算机资源，如CPU、内存等，这些资源若占用率过高，就会使得计算机卡顿甚至停止工作，严重影响人们工作生产效率。KVM设备的出现，在一定程度上缓解了计算机效率问题，KVM设备帮助整合了多台计算机的设备资源，实现了“多业务多线同时操作”，保证了设备计算及应用的效率。

尽管KVM设备帮助整合了设备资源，但每一台计算机在开关机问题上依旧表现为独立的个体，对于不同设备的开关机依然需要独立操作，特别是同时开机或关机操作。同时开机或关机操作都需要对多台计算机进行操作，这增加了人力操作成本，且有时候人力成本的减少，也意味着更多电力资源的浪费，例如：多计算机组成的服务器终端存在的关机困难问题，只能让没有业务运载的计算机依旧处于运行状态，随着系统计算机数量的增多，就会造成很大电力资源的浪费。此外，复杂的开关机操作时，对操作人员也有着更高的要求，如：主机A通过KVM设备占用显示器、鼠标、键盘等外设的条件下，要关闭主机B，则需要通过KVM设备先行切换到主机B，而后主机B进行关闭；同样的条件下，需要开启已经关闭的主机C，则需要操作主机C开机键，并操作KVM设备切换到主机C，确认开机正常后，若需再对主机A操作，则需要再次切换到主机A。复杂的开关机操作时，操作人员需要了解待操作的目标主机，在计算机没有特别区分度的情况下，很容易出现操作错误等问题，且如果发生错误操作，需关闭正在运行业务的主机，这会带来巨大的损失。

发明内容

发明目的：本发明目的是提供一种开关机系统，解决了当前多主机系统开关机过程繁琐复杂及相互独立操作问题，该系统提高了多主机共享KVM设备时，开机、关机的便捷性及可操作性。

技术方案：一种开关机系统，该系统包括开关键单元、控制模块、KVM设备、外设、若干主机及每台主机自带的主机电源，控制模块与开关键单元、主机、主机电源及KVM设备连接，开关键单元还与主机电源连接，KVM设备还与主机及外设连接。

进一步：主机包括主机A及主机B，主机A表示一台通过KVM设备占用外设的主机，主机B表示一台待操作的主机，该系统包括以下运行场景：

场景1：所有主机同时开机；

场景2：所有主机同时强制关机；

场景3：主机A对主机B进行关机操作；

场景4：主机A对主机B进行开机操作。

进一步：开关键单元包括开关按钮、双向二极管、单向二极管、电容及电阻，单向二极管与主机数量一致，且一一对应，开关按钮一端接地、另一端与电阻的一端、双向二极管的一端、电容的一端及各个单向二极管的阴极相连接，电阻的另一端连接电压端，双向二极管及电容的另一端接地，控制模块上存在若干个电力控制端，电力控制端与主机一一对应，电力控制端与相对应主机的主机电源及单向二极管阳极连接，单向二极管阳极与相对应主机的主机电源连接，控制模块上存在若干个电源状态检测端，电源状态检测端与主机电源一一对应，且相互连接，开关按钮闭合即为开关键单元闭合，开关按钮断开即为开关键单元断开。

进一步：每台主机均会写入一个可调用的关机函数，关机函数是编程语言写成的一个有延时关机的程序或指令。

进一步：主机开机时间记为C，主机强制关机时间记为D。

进一步：场景1中，原先所有主机均处于关机状态，开关键单元闭合并持续时长C，与开关键单元连接的主机电源会呈低电平状态并持续时长C，则所有主机同时开机。

进一步：场景2中，原先所有主机均处于开机状态，开关键单元闭合并持续时长D，与开关键单元连接的主机电源会呈低电平状态并持续时长D，则所有主机同时强制关机。

进一步：场景3中，开关键单元断开，主机A对开启状态的主机B进行关机操作，关机流程如下：

1：主机A向控制模块发送信号S1；

2：控制模块对S1进行解析，得到主机B信息及关机指令；

3：控制模块向主机A发送信号S2，S2为控制模块正常接收S1的反馈信号；

4：控制模块记录主机A信息，而后向KVM设备发送信号S3，并同时向主机B发送信号S4，S3为KVM设备切换至主机B的信号，S4为流程2中的关机指令；

5：主机B进行关机过程，并同时向控制模块发送信号S5，S5为主机B接收到S4的反馈信号；

6：主机B关机完成，控制模块上与主机B的主机电源对应的电源状态检测端在检测到主机B的主机电源呈低电平状态后，控制模块会向KVM设备发送信号S6，S6为KVM设备切换至主机A的信号。

进一步：主机B关机过程中，可通过当前占用的外设而取消关机，若控制模块与主机B连接故障，主机A对主机B的关机流程5中，控制模块将接收不到S5，则控制模块上与主机B的主机电源连接的电力控制端将输出低电平，并持续时长D，这样会使得主机B强制关机，主机B强制关机完成后，控制模块在检测到主机B的主机电源呈低电平状态后，会向KVM设备发送信号S6。

进一步：场景4中，开关键单元断开，主机A对关机状态的主机B进行开机操作，开机流程如下：

1：主机A向控制模块发送信号Y1；

2：控制模块对Y1进行解析，得到主机B信息及开机指令；

3：控制模块向主机A发送信号Y2，Y2为控制模块正常接收Y1的反馈信号；

4：控制模块记录主机A信息，而后向KVM设备发送信号Y3，并同时控制模块上与主机B的主机电源连接的电力控制端将输出低电平，且持续时长C，Y3为KVM设备切换至主机B的信号；

5：主机B开机，而后向控制模块发送信号Y4，Y4为主机B的正常开机信号；

6：控制模块上与主机B的主机电源对应的电源状态检测端在检测到主机B的主机电源呈高电平状态后，控制模块会向KVM设备发送信号Y5，Y5为KVM设备切换至主机A的信号。

本发明的有益效果：

1、本发明通过一个开关机键同时进行主机的开关机功能；

2、本发明能够实现通过当前主机指令控制其他主机开关机的功能，并在完成业务后自动完成切换；

3、本发明提供了简单便捷的开关机方法，提高了KVM设备的使用效率。

附图说明

图1为一种开关机系统整体示意图；

图2为一种开关机系统运行场景3示意图；

图3为一种开关机系统运行场景4示意图

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步描述：

附图中弧线表示两电路不相连，箭头表示指令或信号传输，GND表示接地端。

如图1、图2、图3所示，该系统包括开关键单元、控制模块、KVM设备、外设、若干主机及每台主机自带的主机电源，控制模块与开关键单元、主机、主机电源及KVM设备连接，开关键单元还与主机电源连接，KVM设备还与主机及外设连接。

外设包括显示器、鼠标及键盘。控制模块，可以由FPGA芯片、CPLD芯片、单片机芯片编程设计而成，本发明中可采用FPGA实现控制模块。

如图1、图2、图3所示，开关键单元包括开关按钮、双向二极管、单向二极管、电容及电阻，单向二极管与主机数量一致，且一一对应，开关按钮一端接地、另一端与电阻的一端、双向二极管的一端、电容的一端及各个单向二极管的阴极相连接，电阻的另一端连接电压端，电压端可选为3.3V，双向二极管及电容的另一端接地。

双向二极管为双向瞬态二极管，用于防止静电及瞬间脉冲电压。

控制模块上存在若干个与单向二极管阳极及主机电源I/O接口连接的电力控制端，电力控制端可以为引脚、串口等，本申请中电力控制端标记为PWR_CTR，电力控制端与主机一一对应，因电力控制端数量若干，故可用PWR_CTR1、PWR_CTR2……依次标记。

单向二极管阳极与相对应主机的主机电源连接。

控制模块存在若干个电源状态检测端，电源状态检测端可以为GPIO端口、引脚等，本申请中电源状态检测端为GPIO端口，该些端口与主机电源一一对应，GPIO端口与主机电源相互连接，用于检测主机电源的状态，因电源状态检测端数量若干，故可用GPIO1、GPIO2……依次标记。

控制模块的UART端口与主机外设接口连接，因主机数量若干，故可用UART1、UART2……依次标记。

本系统中外设接口不限于GPIO端口、UART端口，USB、网口等都可以搭载在本系统上。

控制模块上存在与KVM设备连接的引脚，用于控制KVM设备的切换，对该引脚命名为KVM_CTR，本申请中控制模块与KVM设备连接不限于引脚，还可以是GPIO端口、UART端口、网口等接口。

如图1、图2、图3所示，主机包括主机A及主机B，主机A表示一台通过KVM设备占用外设的主机，主机B表示一台待操作的主机，本申请中主机A与控制模块上的PWR_CTR1端、GPIO1端、UART1端相对应，主机B与控制模块上的PWR_CTR2端、GPIO2端、UART2端相对应，该系统包括以下运行场景：

场景1：所有主机同时开机；

场景2：所有主机同时强制关机；

场景3：主机A对主机B进行关机操作；

场景4：主机A对主机B进行开机操作。

主机不单单包括主机A和主机B，还包括其他若干主机。

每台主机均会预先写入一个可调用的关机函数，关机函数是编程语言写成的一个有延时关机的程序或指令，功能类似于点击系统中的开关按钮，屏幕会显示关闭的业务进程及一个取消关机按钮键。

开关按钮闭合即为开关键单元闭合，开关按钮断开即为开关键单元断开。主机开机时间记为C，主机强制关机时间记为D。主机中的计时器记录开关机闭合时间，通过闭合时长来判断开机还是关机。主机开机时间为主机开机需要按键保持触发状态的时间，一般小于1秒；主机强制关机时间为主机强制关机需要按键保持触发状态的时间，一般大于5秒。本发明利用单向二极管的单向导通特性，在操作一台主机的开关机信号处于低电平时，其他主机开关机并不受影响。

如图1所示，场景1中，原先所有主机均处于关机状态，当需要同时开启所有主机时，需关闭开关键单元并持续时长C，这时所有单向二极管的阴极端均处于低电平状态，由于单向二极管的正向导通特性，则所有单向二极管的阳极端也均处于低电平状态，主机电源进而也处于低电平状态，并持续时长C，这时所有主机类似于同时触发开关机键并持续时长C，所有主机进行开机操作。

如图1所示，场景2中，原先所有主机均处于开机状态，当所有主机需要同时关机时，需关闭开关键单元并持续时长D，这时所有单向二极管的阴极端均处于低电平状态，由于单向二极管的正向导通特性，则所有单向二极管的阳极端也均处于低电平状态，主机电源进而也处于低电平状态，并持续时长D，这时所有主机类似于同时触发开关机键并持续时长D，所有主机进行强制关机操作。

如图2所示，场景3中，开关键单元断开，主机A对开启状态的主机B进行关机操作，关机流程如下：

1：主机A通过控制模块的UART1端口，并按照预定数据格式E向控制模块发送信号S1；

2：控制模块对S1进行解析，得到业务操作对象信息及操作内容，业务操作对象信息即为主机B的编号等信息，操作内容为开关机操作，例如：1表示开机操作，0表示关机操作，这边的操作内容为关机指令；

3：控制模块按照预定数据格式E向主机A发送信号S2，S2为控制模块正常接收S1的反馈信号；

4：控制模块记录当前主机A信息，例如：编号等，而后通过引脚KVM_CTR向KVM设备发送信号S3，并同时按照预定数据格式F向主机B发送信号S4，S3为KVM设备切换至主机B的信号，S4为流程2中的关机指令；

5：主机B进行关机过程，并同时通过UART2端口向控制模块发送信号S5，S5为主机B接收到S4的反馈信号；

6：主机B关机完成，控制模块GPIO2端口在检测到主机B的主机电源呈低电平状态后，会通过引脚KVM_CTR向KVM设备发送信号S6，S6为KVM设备切换至主机A的信号。

至此，主机A对开启状态的主机B关机操作完成，且KVM设备切换回主机A，数据格式E与数据格式F表示两种不同的数据格式。

主机B关机过程中，可通过当前占用的外设而取消关机。

若控制模块UART2端口与主机B连接故障，控制模块在发出关机指令后未收到主机B的回复，即控制模块未接收到S5，则控制模块PWR_CTR2端将输出低电平，并持续时长D，这样会使得主机B强制关机，主机B强制关机完成后，控制模块GPIO2端口在检测到主机B的主机电源呈低电平状态后，会通过引脚KVM_CTR向KVM设备发送信号S6。

如图3所示，场景4中，开关键单元断开，主机A对关机状态的主机B进行开机操作，开机流程如下：

1：主机A通过控制模块的UART1端口，并按照预定数据格式E向控制模块发送信号Y1；

2：控制模块对Y1进行解析，得到业务操作对象信息及操作内容，业务操作对象信息即为主机B的编号等信息，操作内容为开机指令；

3：控制模块按照预定数据格式E向主机A发送信号Y2，Y2为控制模块正常接收Y1的反馈信号；

4：控制模块记录主机A信息，例如：编号等，而后通过引脚KVM_CTR向KVM设备发送信号Y3，并同时控制模块上PWR_CTR2端口输出低电平，且持续时长C，Y3为KVM设备切换至主机B的信号，这时候，因单向二极管的单向导电性，主机B与主机电源I/O接口的低电平不会对其他主机造成影响；

5：主机B开机，而后通过UART2端口向控制模块发送信号Y4，Y4为主机B的正常开机信号；

6：控制模块在GPIO2端口在检测到主机B的主机电源呈高电平状态后，会通过引脚KVM_CTR向KVM设备发送信号Y5，Y5为KVM设备切换至主机A的信号。

至此，主机A对关机状态的主机B关机操作完成，且KVM设备切换回主机A。

Claims (10)

1.一种开关机系统，其特征在于，该系统包括开关键单元、控制模块、KVM设备、外设、若干主机及每台主机自带的主机电源，控制模块与开关键单元、主机、主机电源及KVM设备连接，开关键单元还与主机电源连接，KVM设备还与主机及外设连接。

2.根据权利要求1所述的一种开关机系统，其特征在于，主机包括主机A及主机B，主机A表示一台通过KVM设备占用外设的主机，主机B表示一台待操作的主机，该系统包括以下运行场景：

场景1：所有主机同时开机；

场景2：所有主机同时强制关机；

场景3：主机A对主机B进行关机操作；

场景4：主机A对主机B进行开机操作。

3.根据权利要求2所述的一种开关机系统，其特征在于，开关键单元包括开关按钮、双向二极管、单向二极管、电容及电阻，单向二极管与主机数量一致，且一一对应，开关按钮一端接地、另一端与电阻的一端、双向二极管的一端、电容的一端及各个单向二极管的阴极相连接，电阻的另一端连接电压端，双向二极管及电容的另一端接地，控制模块上存在若干个电力控制端，电力控制端与主机一一对应，电力控制端与相对应主机的主机电源及单向二极管阳极连接，单向二极管阳极与相对应主机的主机电源连接，控制模块上存在若干个电源状态检测端，电源状态检测端与主机电源一一对应，且相互连接，开关按钮闭合即为开关键单元闭合，开关按钮断开即为开关键单元断开。

4.根据权利要求1所述的一种开关机系统，其特征在于，每台主机均会写入一个可调用的关机函数，关机函数是编程语言写成的一个有延时关机的程序或指令。

5.根据权利要求3所述的一种开关机系统，其特征在于，主机开机时间记为C，主机强制关机时间记为D。

6.根据权利要求5所述的一种开关机系统，其特征在于，场景1中，原先所有主机均处于关机状态，开关键单元闭合并持续时长C，与开关键单元连接的主机电源会呈低电平状态并持续时长C，则所有主机同时开机。

7.根据权利要求5所述的一种开关机系统，其特征在于，场景2中，原先所有主机均处于开机状态，开关键单元闭合并持续时长D，与开关键单元连接的主机电源会呈低电平状态并持续时长D，则所有主机同时强制关机。

8.根据权利要求5所述的一种开关机系统，其特征在于，场景3中，开关键单元断开，主机A对开启状态的主机B进行关机操作，关机流程如下：

1：主机A向控制模块发送信号S1；

2：控制模块对S1进行解析，得到主机B信息及关机指令；

3：控制模块向主机A发送信号S2，S2为控制模块正常接收S1的反馈信号；

4：控制模块记录主机A信息，而后向KVM设备发送信号S3，并同时向主机B发送信号S4，S3为KVM设备切换至主机B的信号，S4为流程2中的关机指令；

5：主机B进行关机过程，并同时向控制模块发送信号S5，S5为主机B接收到S4的反馈信号；

6：主机B关机完成，控制模块上与主机B的主机电源对应的电源状态检测端在检测到主机B的主机电源呈低电平状态后，控制模块会向KVM设备发送信号S6，S6为KVM设备切换至主机A的信号。

9.根据权利要求8所述的一种开关机系统，其特征在于，主机B关机过程中，可通过当前占用的外设而取消关机，若控制模块与主机B连接故障，主机A对主机B的关机流程5中，控制模块将接收不到S5，则控制模块上与主机B的主机电源连接的电力控制端将输出低电平，并持续时长D，这样会使得主机B强制关机，主机B强制关机完成后，控制模块在检测到主机B的主机电源呈低电平状态后，会向KVM设备发送信号S6。

10.根据权利要求5所述的一种开关机系统，其特征在于，场景4中，开关键单元断开，主机A对关机状态的主机B进行开机操作，开机流程如下：

1：主机A向控制模块发送信号Y1；

2：控制模块对Y1进行解析，得到主机B信息及开机指令；

3：控制模块向主机A发送信号Y2，Y2为控制模块正常接收Y1的反馈信号；

4：控制模块记录主机A信息，而后向KVM设备发送信号Y3，并同时控制模块上与主机B的主机电源连接的电力控制端将输出低电平，且持续时长C，Y3为KVM设备切换至主机B的信号；

5：主机B开机，而后向控制模块发送信号Y4，Y4为主机B的正常开机信号；

6：控制模块上与主机B的主机电源对应的电源状态检测端在检测到主机B的主机电源呈高电平状态后，控制模块会向KVM设备发送信号Y5，Y5为KVM设备切换至主机A的信号。

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