КВМ-переключатель

Символическое изображение KVM-переключателя. Компьютер справа в настоящее время управляется периферийными устройствами.

KVM Enterprise высотой 1U для монтажа в стойку с указанием консольных и компьютерных портов для DVI и USB (клавиатура/мышь)

KVM -переключатель ( KVM — аббревиатура от «клавиатура, видео и мышь») — это аппаратное устройство, которое позволяет пользователю управлять несколькими компьютерами с одного или нескольких наборов клавиатур , видеомониторов и мыши . ^[1]

Имя

Переключатели для подключения нескольких компьютеров к одному или нескольким периферийным устройствам имеют несколько названий.

Самое раннее название — Keyboard Video Switch (KVS). ^[2] С появлением мыши стал популярным переключатель «Клавиатура, видео и мышь» (KVM). Название было введено Ремигиусом Шатасом, основателем Cybex (ныне Vertiv ), производителя периферийных переключателей, в 1995 году. ^[3] Некоторые компании называют свои переключатели «Клавиатура, видео, мышь и периферия» (KVMP).

Типы

USB-клавиатуры, мыши и устройства ввода-вывода — наиболее распространенные устройства, подключаемые к KVM-переключателю. Классы KVM-переключателей, обсуждаемые ниже, основаны на различных типах основных технологий, которые различаются в зависимости от того, как KVM-переключатель обрабатывает USB-устройства ввода-вывода, включая клавиатуры, мыши, сенсорные дисплеи и т. д. (USB-HID = USB-устройство пользовательского интерфейса).

KVM на базе USB-концентратора: Также называется нумерованным KVM-переключателем или селектором USB-переключателя . Подключенное/совместно используемое USB-устройство должно проходить полный процесс инициализации (перечисление USB) каждый раз, когда KVM переключается на другую целевую систему/порт. Переключение на разные порты аналогично процессу физического подключения и отключения USB-устройства к целевой системе.
Эмулируемый USB KVM: Выделенные консольные порты USB предназначены для эмуляции специальных наборов информации управления переключением клавиатуры или мыши USB для каждой подключенной/целевой системы. Эмулируемый USB обеспечивает мгновенное и надежное переключение, что делает возможным использование горячих клавиш клавиатуры и переключение мыши. Однако этот класс KVM-переключателей использует только общие эмуляции и, следовательно, может поддерживать только самые основные функции клавиатуры и мыши. Существуют также USB KVM-устройства, которые позволяют использовать кроссплатформенные операционные системы и использовать базовое совместное использование клавиатуры и мыши. ^[4]
Полу-DDM USB KVM: Выделенные консольные порты USB работают со всеми USB-HID (включая клавиатуру и мышь), но не обеспечивают присутствие подключенных устройств во всех целевых системах одновременно. Этот класс KVM использует преимущества технологии DDM (динамическое сопоставление устройств).
ДДМ USB КВМ: Выделенные консольные порты USB с динамическим сопоставлением устройств работают со всеми USB-HID (включая клавиатуру и мышь) и поддерживают специальные функции и характеристики подключенных устройств для каждой подключенной/целевой системы. Этот класс KVM-переключателей преодолевает неприятные ограничения эмулируемого USB-класса KVM, эмулируя истинные характеристики подключенных устройств на всех компьютерах одновременно. Это означает, что теперь вы можете использовать дополнительные функциональные клавиши, колесики, кнопки и элементы управления, которые обычно встречаются на современных клавиатурах и мышах. ^[5]
KVM+док-станция: KVM-переключатель со встроенной док-станцией. Он объединяет в себе два устройства: KVM-переключатель и док-станцию. Ожидания клиентов в отношении такого рода продуктов возросли из-за растущего числа домашних систем, требующих совместного использования пользовательских устройств ввода-вывода между персональным ПК и рабочим ноутбуком из-за ограничений, связанных с пандемией COVID.

Особенность	Базовый класс концентратора	Эмулируемый класс	Полу-DDM-класс	Класс ДДМ
Требуется перенумерация USB	Требуется на каждом переключателе порта	Нет, только для клавиатуры/мыши	Нет, для всех USB-HID	Нет, для всех USB-HID
Задержка при совместном использовании подключенных USB-устройств	Самое продолжительное, в зависимости от ОС подключенной системы (около 10–15 секунд)	Короткий	Короткий	Нет задержки
Поддерживает команды горячих клавиш	Нет	Да, только через выделенный порт для клавиатуры	Да, все консольные порты Semi-DDM	Да, все консольные порты DDM
Поддерживает специальные функции клавиатуры и мыши.	Ограничено*	Нет, действует только как стандартная клавиатура/мышь.	Да	Да
Windows 7/Windows 8 показывает правильные подключенные устройства	Ограничено*	Нет, отображается как стандартная клавиатура и мышь, независимо от того, какая клавиатура/мышь подключена к KVM.	Да	Да
Поддержка драйверов встроенного сенсорного монитора Windows7/Windows 8	Ограничено*	Нет	Да*	Да
Поддержка беспроводной комбинированной клавиатуры и мыши	Ограничено*	Нет	Да*	Да
Поддержка USB-HID (кроме клавиатуры/мыши)	Ограничено*	Нет	Да*	Да
Поддержка совместного использования сенсорного экрана USB	Ограничено*	Нет	Да*	Да
Поддержка планшета для рисования	Ограничено*	Нет	Да*	Да
Поддержка беспроводного объединяющего приемника USB	Ограничено*	Нет	Да*	Да
Плюсы	Передаёт все сигналы между USB-устройствами и целевой системой/компьютером(ами).	USB-управление переключением клавиатуры/мыши, более короткое время переключения, команды «горячих клавиш»	Полное управление переключением клавиатуры/мыши USB, порты DDM могут работать со всеми устройствами класса USB-HID, короткое время переключения (задержка: в пределах 1 секунды), команды с помощью горячих клавиш (применяются ко всем портам USB Semi-DDM), более низкая стоимость, чем Коммутаторы полного класса DDM	Полное управление переключением клавиатуры/мыши USB, порты DDM могут работать со всеми устройствами класса USB-HID, кратчайшее время переключения (без задержки), команды горячих клавиш (применяются ко всем портам USB DDM)
Минусы	Самая большая задержка, задержка доступности устройства, невозможно использовать USB-клавиатуру/мышь для управления процессом переключения KVM, нет команды горячих клавиш, генерирует ошибку HPD при переключении с определенной ОС	Поддерживает только ограниченные/фиксированные общие профили клавиатуры и мыши. Специальные функции клавиатуры и мыши не работают. Можно использовать только «стандартную» USB-клавиатуру/мышь. Нельзя использовать другие USB-HID, такие как монитор с сенсорным экраном, планшет для рисования и т. д. , Возникает ошибка HPD при использовании другого USB-HID	Все еще есть задержка при переключении	Более высокая стоимость

Ограничено*: поддерживается, но не допускает повторного перечисления USB, что не только вызывает длительные задержки при переключении, но также иногда вызывает ошибки HPD (устройство с возможностью горячей замены) в системе(ах) ОС.

Да*: Время задержки в пределах 1 секунды при переключении между каналами/портами.

KVM+док-станция: Двойной KVM-переключатель DP1.4 с док-станцией TB4 станет первой моделью, поддерживающей совместное использование полной шины DisplayPort 1.4 для игровых мониторов с разрешением 4K144 Гц.

Использовать

KVM-переключатель — это аппаратное устройство, используемое в центрах обработки данных , которое позволяет управлять несколькими компьютерами с помощью одной клавиатуры, монитора и мыши (KVM). ^[6] Коммутатор позволяет персоналу центра обработки данных подключаться к любому серверу в стойке. Типичным примером домашнего использования является возможность использования полноразмерной клавиатуры, мыши и монитора домашнего ПК с портативным устройством, таким как ноутбук, планшетный ПК или КПК , или компьютером, использующим другую операционную систему.

KVM-переключатели предлагают различные способы подключения компьютеров. В зависимости от продукта коммутатор может иметь собственные разъемы на устройстве, к которым можно подключать стандартные кабели клавиатуры, монитора и мыши. Другой способ использовать один разъем DB25 или аналогичный, который объединяет соединения коммутатора с тремя независимыми кабелями клавиатуры, монитора и мыши к компьютерам. Впоследствии они были заменены специальным KVM-кабелем, который объединил кабели клавиатуры, видео и мыши в один удлинительный кабель. Преимущество последнего подхода заключается в уменьшении количества кабелей между KVM-переключателем и подключенными компьютерами. Недостатком является стоимость этих кабелей.

Способ переключения с одного компьютера на другой зависит от коммутатора. В оригинальных периферийных переключателях (Rose, около 1988 г.) использовался поворотный переключатель, а в активных электронных переключателях (Cybex, около 1990 г.) использовались кнопки на устройстве KVM. В обоих случаях KVM согласовывает работу между различными компьютерами и пользовательской клавиатурой, монитором и мышью (пользовательской консолью).

В 1992–1993 годах корпорация Cybex разработала команды с помощью горячих клавиш. ^{[ нужна ссылка ]} Сегодня большинство KVM управляются с помощью неинвазивных команд «горячих клавиш» (например, Ctrl+ Ctrl, Scroll Lock+ Scroll Lock и Print Screen ключи). Переключение по горячим клавишам часто дополняется системой экранного отображения, отображающей список подключенных компьютеров.

KVM-переключатели различаются по количеству компьютеров, которые можно подключить. Традиционные конфигурации коммутации варьируются от 2 до 64 возможных компьютеров, подключенных к одному устройству. Устройства корпоративного уровня, соединенные последовательно и/или каскадно, могут поддерживать в общей сложности 512 компьютеров, к которым равный доступ осуществляется с любой пользовательской консоли. ^[7]

Пропускная способность видео

Хотя HDMI , DisplayPort и DVI уже производятся переключатели , VGA по-прежнему остается наиболее распространенным видеоразъемом, используемым в KVM-переключателях для промышленного и производственного применения, хотя многие переключатели теперь совместимы с разъемами HDMI и DisplayPort. Аналоговые коммутаторы могут иметь различную пропускную способность видеополосы, что влияет на общую стоимость и качество устройства. Типичный коммутатор потребительского класса обеспечивает полосу пропускания до 200 МГц, обеспечивая разрешение высокой четкости при частоте 60 Гц.

Для аналогового видео разрешение и частота обновления являются основными факторами, определяющими ширину полосы пропускания, необходимую для сигнала. Метод преобразования этих факторов в требования к полосе пропускания является неоднозначным, отчасти потому, что он зависит от аналоговой природы и состояния оборудования. Одному и тому же оборудованию может потребоваться большая полоса пропускания по мере его старения из-за увеличения ухудшения качества исходного сигнала. Большинство формул преобразования пытаются приблизительно определить необходимую величину полосы пропускания, включая запас прочности. Как правило, схема переключателя должна обеспечивать до трех раз большую полосу пропускания, требуемую исходной спецификацией сигнала, поскольку это позволяет удерживать большинство случаев потери сигнала за пределами диапазона сигнала, который имеет отношение к качеству изображения.

Поскольку дисплеи на основе ЭЛТ зависят от частоты обновления для предотвращения мерцания, они обычно требуют большей полосы пропускания, чем сопоставимые плоские дисплеи. Мониторы с высоким разрешением и высокой частотой обновления становятся стандартными настройками для современных KVM-переключателей высокого класса (особенно для игровых ПК).

2023 г.: самые высокие разрешения и частота обновления, поддерживаемые KVM-переключателем DisplayPort 1.4 класса Advanced DDM с частотой 4K144 Гц, 5K120/240 Гц, 8K60 Гц (с DSC) ^{[ нужна ссылка ]}

Монитор

Монитор использует DDC и EDID , передаваемые через определенные контакты, для идентификации себя в системе. KVM-переключатели могут иметь разные способы обработки передачи данных:

Нет: в KVM-переключателе отсутствует схема для обработки этих данных, и монитор не «видим» для системы. Система может предположить, что подключен универсальный монитор и по умолчанию установлены безопасные настройки. В целях безопасности может потребоваться разблокировать более высокие разрешения и частоты обновления вручную с помощью видеодрайвера. Однако некоторые приложения (особенно игры), которые зависят от получения информации DDC/EDID, не смогут работать правильно.
Подделка: KVM-переключатель генерирует собственную информацию DDC/EDID, которая может подходить или не подходить для подключенного монитора. Проблемы могут возникнуть в случае несоответствия характеристик KVM и монитора, например невозможности выбора желаемого разрешения.
Сквозное соединение: KVM-переключатель пытается сделать связь между монитором и системой прозрачной. Тем не менее, это может оказаться невозможным по следующим причинам:
- создание событий обнаружения горячего подключения (HPD) для прибытия или удаления монитора при переключении или отсутствия прохождения состояний питания монитора — может привести к тому, что ОС повторно обнаружит монитор и сбросит разрешение и частоту обновления, или может привести к входу или выходу монитора энергосберегающий режим;
- отсутствие передачи или изменения команд MCSS — может привести к неправильной ориентации дисплея или неправильной калибровке цвета.

Рекомендации Microsoft рекомендуют, чтобы KVM-переключатели без изменений проходили любые I ²C трафика между монитором и хостами ПК и не генерировать события HPD при переключении на другой порт, сохраняя при этом стабильный нешумовой сигнал на неактивных портах. ^[8]^[9]

Мониторы со встроенными функциями KVM-переключателя: Было включено больше мониторов и встроенный KVM-переключатель, позволяющий использовать две компьютерные системы (два восходящих системных подключения) для совместного использования монитора. Однако, поскольку в большинстве современных мониторов с функциями KVM-переключателя был установлен единственный KVM-переключатель концентраторного класса. Нет эмуляции HID или эмуляции/передачи EDID во все подключенные системы. Кроме того, они ограничены подключением к нему двух систем. И можно управлять только одним монитором (только самим монитором) с помощью встроенного KVM-переключателя. Встроенный KVM-переключатель НЕ МОЖЕТ поддерживать переключение и управление несколькими мониторами через него. ^{[ нужна ссылка ]}

Пассивные и активные (электронные) переключатели

KVM-переключатели изначально были пассивными механическими устройствами на основе многополюсных переключателей , и некоторые из самых дешевых устройств на рынке до сих пор используют эту технологию. Механические переключатели обычно имеют поворотную ручку для выбора между компьютерами. KVM обычно позволяют совместно использовать два или четыре компьютера, при этом практический предел составляет около двенадцати машин, налагаемый ограничениями на доступные конфигурации коммутаторов. В современных конструкциях аппаратного обеспечения используется активная электроника, а не физические контакты переключателя, что позволяет управлять многими компьютерами на общей магистральной сети.

Одним из ограничений механических KVM-переключателей является то, что любой компьютер, который в данный момент не выбран KVM-переключателем, не «видит» подключенную к нему клавиатуру или мышь. При нормальной работе это не проблема, но во время загрузки машина попытается обнаружить клавиатуру и мышь и либо не загрузится, либо загрузится с нежелательной (например, без мыши) конфигурацией. Аналогичным образом, неспособность обнаружить монитор может привести к тому, что компьютер вернется к низкому разрешению, например (обычно) 640x480. Таким образом, механические KVM-переключатели могут оказаться непригодными для управления машинами, которые могут автоматически перезагружаться (например, после сбоя питания).

Другая проблема, с которой сталкиваются механические устройства, - это неспособность одного или нескольких контактов переключателя обеспечить надежное электрическое соединение с низким сопротивлением, что часто требует некоторого покачивания или регулировки ручки для исправления неоднородных цветов на экране или ненадежного отклика периферийных устройств. Позолоченные контакты улучшают этот аспект работы переключателя, но увеличивают стоимость устройства.

Большинство активных (а электронных, а не механических) KVM-устройств обеспечивают эмуляцию периферийных устройств, отправляя сигналы на компьютеры, которые в данный момент не выбраны для имитации подключенных клавиатуры, мыши и монитора. Они используются для управления машинами, которые могут перезагружаться в автоматическом режиме. Службы эмуляции периферийных устройств, встроенные в аппаратное обеспечение, также обеспечивают непрерывную поддержку там, где компьютерам требуется постоянный обмен данными с периферийными устройствами.

Некоторые типы активных KVM-переключателей не излучают сигналы, точно соответствующие физической клавиатуре, монитору и мыши, что может привести к нежелательному поведению управляемых машин. Например, пользователь мультимедийной клавиатуры, подключенной к KVM-переключателю, может обнаружить, что мультимедийные клавиши клавиатуры не влияют на управляемые компьютеры.

Альтернативы программного обеспечения

Существуют программные альтернативы некоторым функциям аппаратного KVM-переключателя, такие как Multiplicity , Synergy и Barrier, которые выполняют программное переключение и пересылают входные данные через стандартные сетевые соединения. Преимущество этого заключается в уменьшении количества необходимых проводов. Переключение по краю экрана позволяет мыши работать на обоих мониторах двух компьютеров.

Удаленные KVM-устройства

Существует два типа удаленных KVM-устройств, которые лучше всего описать как локальные удаленные и KVM через IP.

Локальный пульт (включая KVM через USB)

Конструкция локального удаленного KVM-устройства позволяет пользователям управлять компьютерным оборудованием на расстоянии до 1000 футов (300 м) от пользовательских консолей (клавиатуры, монитора и мыши). Им всегда требуется прямое кабельное соединение от компьютера к KVM-переключателю и консоли. ^[10] и включать поддержку стандартных кабелей категории 5 между компьютерами и пользователями, соединенными между собой коммутатором. Напротив, KVM-устройства с питанием от USB могут управлять компьютерным оборудованием, используя комбинацию кабелей USB, клавиатуры, мыши и монитора длиной до 5 метров (16 футов). ^[11]

KVM через IP (IPKVM)

Устройства KVM-коммутации через IP используют выделенный микроконтроллер и потенциально специализированное оборудование для захвата видео для захвата сигналов видео, клавиатуры и мыши, сжатия и преобразования их в пакеты и отправки их по каналу Ethernet в приложение удаленной консоли, которое распаковывает и обрабатывает их. воссоздает динамическое графическое изображение. Подсистема KVM over IP обычно подключается к резервной панели питания системы, поэтому она доступна в течение всего процесса загрузки BIOS. Эти устройства позволяют управлять несколькими компьютерами локально или глобально с использованием IP-соединения. ^[10] Существуют проблемы с производительностью, связанные с оборудованием LAN/WAN, стандартными протоколами и задержками в сети, поэтому управление пользователями обычно называют «почти в реальном времени».

Для доступа к большинству удаленных или KVM-устройств по IP сегодня используется веб-браузер , хотя многие из автономных программ просмотра, предоставляемых многими производителями, также полагаются на ActiveX или Java .

Белый список

Некоторые наборы микросхем или производители KVM требуют, чтобы «белый список» или полномочия на подключение были неявно включены. Без добавления белого списка устройство работать не будет. Это сделано специально и необходимо для подключения нестандартных USB-устройств к KVM. Для этого запишите идентификатор устройства (обычно скопированный из диспетчера устройств в Windows) или документацию от производителя USB-устройства.

Как правило, все периферийные устройства USB HID или потребительского уровня освобождаются от налога, но более экзотические устройства, такие как планшеты, дигитайзеры или USB-переключатели, требуют ручного добавления в таблицу белого списка KVM.

Выполнение

По сравнению с традиционными методами удаленного администрирования (например, внутриполосными виртуальными сетевыми вычислениями или службами терминалов ), KVM-переключатель имеет то преимущество, что он не зависит от программного компонента, работающего на удаленном компьютере, что позволяет удаленно взаимодействовать с базой. настройки уровня BIOS и мониторинг всего процесса загрузки до, во время и после загрузки операционной системы. Современные устройства или коммутаторы KVM over IP обычно используют как минимум 128-битное шифрование данных, обеспечивающее безопасность конфигурации KVM через глобальную или локальную сеть (с использованием SSL ).

Устройства KVM over IP могут быть реализованы по-разному. Что касается видео, карты PCI KVM over IP используют форму очистки экрана PCI , при которой главная карта KVM over IP шины получает доступ к экрану и копирует его непосредственно из буфера графической памяти, и в результате он должен знать, какой графический чип он использует. в каком графическом режиме работает этот чип, чтобы содержимое буфера можно было правильно интерпретировать как данные изображения. Новые технологии в картах подсистемы управления OPMA и других реализациях получают видеоданные напрямую через шину DVI . Реализации могут эмулировать клавиатуры и мыши на базе PS/2 или USB . Встроенный сервер VNC обычно используется для видеопротокола в реализациях IPMI и Intel AMT .

Устройства для совместного использования компьютера

KVM-переключатели называются устройствами совместного использования KVM, поскольку два или более компьютеров могут совместно использовать один набор периферийных устройств KVM. Устройства совместного использования компьютера работают в обратном порядке по сравнению с KVM-переключателями; то есть один компьютер может использоваться несколькими мониторами, клавиатурами и мышами. Устройство совместного использования компьютера иногда называют KVM-сплиттером или обратным KVM-переключателем. Хотя эта конфигурация не так распространена, она полезна, когда оператор хочет получить доступ к одному компьютеру из двух или более (обычно близких) мест — например, из общественного киоска, который также имеет интерфейс обслуживания персонала за прилавком, или из домашнего офиса. компьютер, который можно использовать и как домашний кинотеатр .

См. также

Ссылки

^ «Внимательный взгляд на современное переключение клавиатуры/видео/мыши» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 14 марта 2013 года . Проверено 25 июня 2012 г.
^ Тони ДеКерф, Гэри Д. Дэвис. «Информационный документ по переключателю клавиатуры/видео» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 14 марта 2013 года . Проверено 25 июня 2012 г.
^ «KVM-переключатели» . Автозапуск . Проверено 13 марта 2023 г.
^ «Кроссплатформенное USB KVM-устройство Semi-DDM» .
^ «Технологии: USB DDM, DCC, KVMX, DualCoreKVM, FullTime DDC» . КоннектПРО .
^ «Руководство по выбору KVM-переключателя» . www.raritan.com .
^ «Tripp Lite: Руководство по покупке KVM» . Архивировано из оригинала 4 марта 2016 г.
^ «WHDC: Графическое руководство для Windows 7» . Майкрософт. 12 июня 2009 г.
^ «WHDC: Рекомендации по отображению KVM-переключателей в Windows 7» . Майкрософт. 18 июня 2009 г.
^ Перейти обратно: ^а ^б «Понимание четырех категорий KVM-переключателей — Raritan» . www.raritan.com .
^ «КВМ2USB» .

[1] «Внимательный взгляд на современное переключение клавиатуры/видео/мыши» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 14 марта 2013 года . Проверено 25 июня 2012 г.

[2] Тони ДеКерф, Гэри Д. Дэвис. «Информационный документ по переключателю клавиатуры/видео» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 14 марта 2013 года . Проверено 25 июня 2012 г.

[3] «KVM-переключатели» . Автозапуск . Проверено 13 марта 2023 г.

[4] «Кроссплатформенное USB KVM-устройство Semi-DDM» .

[5] «Технологии: USB DDM, DCC, KVMX, DualCoreKVM, FullTime DDC» . КоннектПРО .

[6] «Руководство по выбору KVM-переключателя» . www.raritan.com .

[7] «Tripp Lite: Руководство по покупке KVM» . Архивировано из оригинала 4 марта 2016 г.

[W7DisplayGuide-8] «WHDC: Графическое руководство для Windows 7» . Майкрософт. 12 июня 2009 г.

[W7KVMGuidelines-9] «WHDC: Рекомендации по отображению KVM-переключателей в Windows 7» . Майкрософт. 18 июня 2009 г.

[understanding-the-four-categories-of-kvm-switches-10] Перейти обратно: ^а ^б «Понимание четырех категорий KVM-переключателей — Raritan» . www.raritan.com .

[11] «КВМ2USB» .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]