專利名稱：一種多物理訪問通道在kvm-over-ip中的實(shí)現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種多物理訪問通道在KVM-OVER-ΙΡ中的實(shí)現(xiàn)方法，適用于對系統(tǒng)訪問速度要求高、視頻流暢性要求好、KVM會(huì)話訪問可靠性高的KVM-OVER-IP產(chǎn)品設(shè)計(jì)。
背景技術(shù)：
所謂KVM，就是鍵盤(Keyboard)、顯示器(Video)、滑鼠(Mouse)三個(gè)英文字首的縮寫。目前KVM的種類相當(dāng)多，若以網(wǎng)路環(huán)境來分，則劃分成基于IP(遠(yuǎn)端控制)和非IP( — 般應(yīng)用)兩大類。網(wǎng)絡(luò)時(shí)代，數(shù)據(jù)中心運(yùn)營管理不斷面臨新的挑戰(zhàn)機(jī)房服務(wù)器密度加大，管理復(fù)雜，運(yùn)營成本增加和安全管理需求。IP式KVM為IT管理人員提供訪問和控制多臺(tái)服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)中心設(shè)備的能力。參見圖1，單個(gè)IP通道均通過視頻選路、視頻采集、視頻編碼、信號(hào)處理傳輸來實(shí)現(xiàn)，視頻信號(hào)11先傳送到視頻選路器12，視頻選路器12再把該信號(hào)發(fā)送給視頻采集模塊 13，完成采集后再送至視頻編碼模塊14，最后再通過信號(hào)處理傳輸模塊15向客戶端發(fā)送。在KVM提供了方便的訪問途徑的時(shí)候，對KVM會(huì)話訪問的速度、KVM會(huì)話視頻的流暢度、KVM會(huì)話訪問的可靠性也有著更高的要求，而偽多通道KVM在這幾個(gè)方面的性能上卻得不到保障。國內(nèi)同類的KVM產(chǎn)品大多是采用視頻處理通道復(fù)用(偽多通道)的策略，用一個(gè)視頻處理通道對被訪問服務(wù)器的視頻信號(hào)分時(shí)地進(jìn)行編碼壓縮。中國專利號(hào)200620158593. 5，公開了一種基于IP的數(shù)字化KVM系統(tǒng)，提出的是基于物理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上的實(shí)現(xiàn)方式，即“節(jié)點(diǎn)”被連接成菊花鏈結(jié)構(gòu)，形成總線結(jié)構(gòu)，再經(jīng)由“多路器”與“終端”接口相連，從而達(dá)到一臺(tái)KVM設(shè)備控制多臺(tái)服務(wù)器的目標(biāo)，重點(diǎn)是放在總線的實(shí)現(xiàn)方式及“多路器”的選擇與切換上，并為提及“終端”內(nèi)部對多通道并發(fā)訪問的處理方法與機(jī)制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)中所存在的上述不足，而提供一種多物理訪問通道在KVM-OVER-IP中的實(shí)現(xiàn)方法，使得要多人并發(fā)訪問KVM-OVER-IP裝置并進(jìn)行多個(gè)KVM會(huì)話的時(shí)候，能夠保證KVM會(huì)話訪問的速度、KVM會(huì)話視頻的流暢度、KVM會(huì)話訪問的可靠性，使得通過KVM-OVER-IP產(chǎn)品遠(yuǎn)程操作服務(wù)器的時(shí)候，能夠有如同在服務(wù)器邊上操作的感覺。本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種多物理訪問通道在 KVM-OVER-IP中的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于它包括視頻信號(hào)和鍵盤鼠標(biāo)信號(hào)，均可實(shí)現(xiàn)2路、 4路、8路物理訪問通道在KVM-OVER-IP的功能；所述的視頻信號(hào)的多路物理通道實(shí)現(xiàn)包括 視頻選路器、高清視頻ADC、FPGA視頻編碼單元和處理器，實(shí)現(xiàn)方法為視頻信號(hào)經(jīng)由視頻選路器，經(jīng)高清視頻ADC采集后送至FPGA視頻編碼單元，完成圖像的差異比較和無損視頻壓縮后，傳送至處理器，最后通過以太網(wǎng)接口向訪問客戶端傳輸；所述的鍵盤鼠標(biāo)信號(hào)的多路物理通道實(shí)現(xiàn)包括RS485接收模塊、FPGA編碼器和處理器，實(shí)現(xiàn)方法為鍵盤鼠標(biāo)信號(hào)通過 RS485協(xié)議向RS485接收模塊傳輸數(shù)據(jù)，再通過FPGA編碼器往處理器傳送，經(jīng)處理器處理后發(fā)送出去。本發(fā)明所述的視頻選路器包括16進(jìn)3出、16進(jìn)5出和16進(jìn)9出三種。本發(fā)明所述的每路物理訪問通道由該路視頻信號(hào)獨(dú)享。本發(fā)明所述的多物理訪問通道的軟件處理分為三部分FPGA軟件部分、PowerPC 軟件部分和PC客戶端軟件部分。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下明顯效果在多人并發(fā)訪問KVM-0VER-IP裝置并進(jìn)行多個(gè)KVM會(huì)話的時(shí)候，能夠保證KVM會(huì)話訪問的速度、KVM會(huì)話視頻的流暢度、KVM會(huì)話訪問的可靠性，使得通過KVM-0VER-IP產(chǎn)品遠(yuǎn)程操作服務(wù)器的時(shí)候，能夠有如同在服務(wù)器邊上操作的感覺；每路物理訪問通道由該路視頻信號(hào)獨(dú)享，是真正的物理IP通道。


圖1為一般單IP通道在KVM-0VER-IP中的實(shí)現(xiàn)的示意圖。圖2為本發(fā)明實(shí)現(xiàn)方法的示意圖。圖3為本發(fā)明軟件處理的示意圖。圖4為PowerPC功能模塊實(shí)現(xiàn)方式的示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖并通過實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。實(shí)施例
參見圖2，本實(shí)施例包括視頻信號(hào)211和鍵盤鼠標(biāo)信號(hào)221，均可實(shí)現(xiàn)2路、4路、8路物理訪問通道在KVM-0VER-IP的功能；所述的視頻信號(hào)211的多路物理通道實(shí)現(xiàn)包括視頻選路器212、高清視頻ADC213、FPGA視頻編碼單元214和處理器231，實(shí)現(xiàn)方法為視頻信號(hào) 211經(jīng)由視頻選路器212，經(jīng)高清視頻ADC213采集后送至FPGA視頻編碼單元214，完成圖像的差異比較和無損視頻壓縮后，傳送至處理器231，最后通過以太網(wǎng)接口 233向訪問客戶端傳輸；所述的鍵盤鼠標(biāo)信號(hào)221的多路物理通道實(shí)現(xiàn)包括RS485接收模塊222、FPGA編碼器223和處理器231，實(shí)現(xiàn)方法為鍵盤鼠標(biāo)信號(hào)221通過RS485協(xié)議向RS485接收模塊222 傳輸數(shù)據(jù)，再通過FPGA編碼器223往處理器231傳送，經(jīng)處理器231處理后發(fā)送出去。本實(shí)施例中，視頻選路器212是一個(gè)可控的視頻矩陣，可以選擇某一路輸入的視頻對應(yīng)哪一路輸出，包括16進(jìn)3出、16進(jìn)5出和16進(jìn)9出三種，可以分別做到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-0VER-IP產(chǎn)品。本實(shí)施例中，高清視頻ADC213是一種高分辨率視頻的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于把模擬視頻轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。本實(shí)施例中，F(xiàn)PGA視頻編碼單元214為現(xiàn)場可編程門陣列，這里用來做視頻編碼。本實(shí)施例中，處理器231即CPU，是整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)算核心和控制核心。本發(fā)明所述的每路物理訪問通道由該路視頻信號(hào)獨(dú)享，是真正的物理IP通道，可以提高系統(tǒng)訪問的速度、視頻預(yù)覽的流暢性以及訪問的可靠性。不是采用視頻處理通道復(fù)用(偽多通道)的策略，用一個(gè)視頻處理通道對被訪問服務(wù)器的視頻信號(hào)分時(shí)地進(jìn)行編碼壓縮。參見圖3，本發(fā)明所述的多物理訪問通道的軟件處理分為三部分FPGA軟件部分 31, PowerPC軟件部分32和PC客戶端軟件部分33。FPGA軟件部分實(shí)現(xiàn)音視頻數(shù)據(jù)采集與前處理，H. 264無損壓縮算法以及保證高壓縮率、低時(shí)延的優(yōu)化策略。PowerPC軟件部分移植Linux 2. 6. χ內(nèi)核的操作系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)USB、FPGA交互、VGA 等模塊驅(qū)動(dòng)，并進(jìn)行接口層封裝；在此基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)加密、虛擬媒體功能、鍵盤數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)同步功能等KVM系統(tǒng)的應(yīng)用。PC客戶端軟件部分實(shí)現(xiàn)128位AES、DES、3DES和SSL數(shù)據(jù)解密，視頻數(shù)據(jù)H. 264 解碼、播放功能，以及對KVM系統(tǒng)進(jìn)行管理等功能。參見圖4，為PowerPC功能模塊實(shí)現(xiàn)方式。其中PowerPC端移植Linux 2. 6. χ內(nèi)核的操作系統(tǒng)，針對KVM應(yīng)用需要設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)如下幾個(gè)部分
1)驅(qū)動(dòng)模塊41 包括I2C驅(qū)動(dòng)、VGA驅(qū)動(dòng)、采集AD驅(qū)動(dòng)、GPIO驅(qū)動(dòng)、FPGA交互驅(qū)動(dòng)、485驅(qū)動(dòng)、USB驅(qū)動(dòng)、視頻切換器驅(qū)動(dòng)等；
2)設(shè)備接口層42 針對每個(gè)驅(qū)動(dòng)封裝一個(gè)設(shè)備接口庫。尤其對EID通信模塊和 FPGA通信接口模塊，進(jìn)行通信邏輯的封裝，在封裝庫內(nèi)部實(shí)現(xiàn)盡可能多的邏輯，提供給應(yīng)用層使用，減少各模塊之間的耦合度；
3)應(yīng)用層43，包括虛擬媒體功能模塊、數(shù)據(jù)加密引擎、鍵盤鼠標(biāo)及鼠標(biāo)同步功能模塊、認(rèn)證模塊、權(quán)限管理模塊、本地UI、TOB Server, SNMP、固件升級(jí)/啟動(dòng)模塊、診斷/ LOG日志管理以及DHCP/NTP網(wǎng)絡(luò)工具等。本實(shí)施例中，F(xiàn)PGA驅(qū)動(dòng)與網(wǎng)絡(luò)發(fā)送驅(qū)動(dòng)模塊交互，實(shí)現(xiàn)8并發(fā)IP通道。網(wǎng)絡(luò)發(fā)送模塊創(chuàng)建8個(gè)發(fā)送線程，對應(yīng)8個(gè)FPGA設(shè)備。PowerPC中斷處理函數(shù)讀取視頻流數(shù)據(jù)，順序放入相應(yīng)FPGA碼流緩沖BUF區(qū)，從第一個(gè)block開始存放，每存放一個(gè)block，置位該block消息頭部的flag標(biāo)志，并維護(hù)數(shù)據(jù)長度和屬性，然后發(fā)送線程；FPGA驅(qū)動(dòng)模塊中維護(hù)當(dāng)前BUF寫入位置，以后每讀取一個(gè)BLOCK都順序存放；網(wǎng)絡(luò)發(fā)送線程被喚醒后，讀取第一個(gè)block消息頭部，并處理第一個(gè) block中碼流數(shù)據(jù)，發(fā)送完成后，清除block消息頭部的flag標(biāo)志；網(wǎng)絡(luò)發(fā)送模塊維護(hù)當(dāng)前 BUF讀取位置，以后每次被喚醒都順序讀取，直到讀到flag標(biāo)志為0處，即沒有碼流數(shù)據(jù)的 block為止。這樣網(wǎng)絡(luò)發(fā)送不用等到一幀數(shù)據(jù)全部到來后才進(jìn)行加密及發(fā)送，系統(tǒng)可以以 block為單位進(jìn)行流水作業(yè)，減小延時(shí)；碼流緩沖區(qū)通過EXPORT方式導(dǎo)出給網(wǎng)絡(luò)發(fā)送模塊進(jìn)行處理。FPGA驅(qū)動(dòng)和網(wǎng)絡(luò)發(fā)送間設(shè)置狀態(tài)變量，用于處理異常。當(dāng)所有block被寫滿，此時(shí) FPGA驅(qū)動(dòng)停止FPGA編碼，清空block，直到網(wǎng)絡(luò)模塊通過狀態(tài)變量通知FPGA驅(qū)動(dòng)，恢復(fù)正常狀態(tài)后，重啟FPGA編碼，開始新的流程。雖然本發(fā)明已以實(shí)施例公開如上，但其并非用以限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，任何熟悉該項(xiàng)技術(shù)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的構(gòu)思和范圍內(nèi)所作的更動(dòng)與潤飾，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種多物理訪問通道在KVM-OVER-IP中的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于它包括視頻信號(hào)和鍵盤鼠標(biāo)信號(hào)，均可實(shí)現(xiàn)2路、4路、8路物理訪問通道在KVM-0VER-IP的功能；所述的視頻信號(hào)的多路物理通道實(shí)現(xiàn)包括視頻選路器、高清視頻ADC、FPGA視頻編碼單元和處理器，實(shí)現(xiàn)方法為視頻信號(hào)經(jīng)由視頻選路器，經(jīng)高清視頻ADC采集后送至FPGA視頻編碼單元， 完成圖像的差異比較和無損視頻壓縮后，傳送至處理器，最后通過以太網(wǎng)接口向訪問客戶端傳輸；所述的鍵盤鼠標(biāo)信號(hào)的多路物理通道實(shí)現(xiàn)包括RS485接收模塊、FPGA編碼器和處理器，實(shí)現(xiàn)方法為鍵盤鼠標(biāo)信號(hào)通過RS485協(xié)議向RS485接收模塊傳輸數(shù)據(jù)，再通過FPGA 編碼器往處理器傳送，經(jīng)處理器處理后發(fā)送出去。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多物理訪問通道在KVM-0VER-IP中的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于 所述的視頻選路器包括16進(jìn)3出、16進(jìn)5出和16進(jìn)9出三種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的多物理訪問通道在KVM-0VER-IP中的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于所述的每路物理訪問通道由該路視頻信號(hào)獨(dú)享。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的多物理訪問通道在KVM-0VER-IP中的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于所述的多物理訪問通道的軟件處理分為三部分FPGA軟件部分、PowerPC軟件部分和 PC客戶端軟件部分。全文摘要
本發(fā)明涉及一種多物理訪問通道在KVM-OVER-IP中的實(shí)現(xiàn)方法，適用于對系統(tǒng)訪問速度要求高、視頻流暢性要求好、KVM會(huì)話訪問可靠性高的KVM-OVER-IP產(chǎn)品設(shè)計(jì)。包括視頻信號(hào)和鍵盤鼠標(biāo)信號(hào)，均可實(shí)現(xiàn)2路、4路、8路物理訪問通道在KVM-OVER-IP的功能。本發(fā)明在多人并發(fā)訪問KVM-OVER-IP裝置并進(jìn)行多個(gè)KVM會(huì)話的時(shí)候，能夠保證KVM會(huì)話訪問的速度、KVM會(huì)話視頻的流暢度、KVM會(huì)話訪問的可靠性，使得通過KVM-OVER-IP產(chǎn)品遠(yuǎn)程操作服務(wù)器的時(shí)候，能夠有如同在服務(wù)器邊上操作的感覺；每路物理訪問通道由該路視頻信號(hào)獨(dú)享，是真正的物理IP通道。
文檔編號(hào)G06F3/038GK102158682SQ201110102289
公開日2011年8月17日 申請日期2011年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月22日
發(fā)明者吳斌 申請人:杭州比特瑞旺電腦有限公司