KVM擴展器如何選擇，這些因素必須考慮!

馬開春

在計算機領域，KVM早就不是什么新鮮概念，它是鍵盤（Keyboard）、顯示器（Video）、鼠標（Mouse）的縮寫。KVM技術的核心思想是：通過適當?shù)逆I盤、鼠標、顯示器的配置，實現(xiàn)系統(tǒng)和網絡的集中管理，提高系統(tǒng)的可管理性，提高系統(tǒng)管理員的工作效率；節(jié)約機房的面積，降低網絡工程和服務器系統(tǒng)的總體擁有成本；避免使用多顯示器產生的輻射，營建健康環(huán)保的機房。

利用KVM多主機切換系統(tǒng)，系統(tǒng)管理員可以通過一套鍵盤、鼠標、顯示器在多個不同操作系統(tǒng)的主機或服務器之間進行切換并實施管理。

隨著坐席管理概念的興起，KVM也被越來越多地在我們專業(yè)音視頻行業(yè)被討論到。那么，KVM是怎么使用的，如何進行信號管理，怎樣才能選擇到何時的KVM系統(tǒng)。在這篇文章中，我們想把這些問題簡單化，與大家一一討論。

什么是KVM擴展器

鍵盤，視頻和鼠標（KVM）擴展器使用戶可以遠程操作計算機。通常，它是由發(fā)射器和接收器設備組成。KVM發(fā)送器單元連接到計算機系統(tǒng)并捕獲外圍信號，如用于鍵盤和鼠標，音頻和視頻的USB。這些信號被擴展到遠程用戶站，其中監(jiān)視器，鍵盤和鼠標由KVM接收器單元供電。KVM擴展器克服了HDMI，DisplayPort和USB電纜的距離限制，并將這些信號傳輸?shù)骄嚯x系統(tǒng)15英尺甚至幾英里的任何地方。

那么，我們在什么時候需要用到KVM擴展器呢？其實，需要遠程控制計算機的任何應用中，都可以使用KVM擴展器。在各領域應用中，大家使用KVM延長器的目的各異，但最常見的需求是改善用戶舒適性體驗和系統(tǒng)安全性，使得設備集中化管理后，有利于系統(tǒng)安全保障、易于維護，還能改善用戶在應用中的協(xié)同體驗。

符合人體工程學的工作場所

越來越多的工作場所都開始采用KVM擴展器來創(chuàng)建更符合人體工程學的工作環(huán)境。有了KVM擴展器，可以將產生熱量和噪音的工作站移走并將其放置在服務器機房中，以釋放更多的空間并改善工作環(huán)境。當用戶需要在多個系統(tǒng)上工作時，使用帶切換解決方案的KVM擴展系統(tǒng)可以整理并優(yōu)化桌面空間，因為使用一組顯示器，鍵盤和鼠標就可以控制多臺計算機。

資產和安全的集中化管理

另一個重要原因是將設備集中在一個位置，簡化了系統(tǒng)維護的同時一并提高了整體安全性。服務器機房為計算機提供了一個適宜的溫度控制和無塵環(huán)境，并保護設備免受環(huán)境中如潮濕或鹽分的腐蝕性元素的影響。將設備鎖定在服務器機房中有利于系統(tǒng)安全措施的管理，限制了對設備的訪問，并防止了硬件篡改行為和關鍵信息被盜，對系統(tǒng)安全來說可謂好處多多。

多用戶和多站點協(xié)作

當不同用戶需要訪問同一臺計算機，以在在同一建筑物內或校園內不同位置協(xié)同工作時，KVM擴展和交換解決方案是理想的選擇，這使得用戶能夠在視頻墻上共享桌面進行可視化協(xié)作，提高團隊合作效率和決策制定。

KVM擴展器在哪里使用？

KVM解決方案在各個行業(yè)中的應用范圍都很廣，從工業(yè)控制室到軍事和國防指揮中心、機場管理、運輸、急調度中心、后期制作、廣播、教育和醫(yī)療保健無處不在，控制室應用中也非常普遍，其使用大幅提高了系統(tǒng)安全性，改善了更符合人體工程學和協(xié)作的工作方式。

KVM擴展器如何工作？

KVM擴展器由發(fā)送器和接收器組成。發(fā)射器單元位于計算機系統(tǒng)旁邊，接收器單元位于遠程用戶站，這些設備通過銅纜（如CAT5e）或光纖布線相互通信。

KVM發(fā)射器單元捕獲來自計算機的輸入/輸出（I/O）信號，而最常見的信號是視頻、音頻和USB，某些型號還擴展了RS232和紅外（IR）信號。KVM擴展器對這些信號進行編碼，并使用專有或互聯(lián)網協(xié)議將它們傳輸?shù)終VM接收器單元，KVM接收器單元再對這些信號進行解碼并為遠程外圍設備（如顯示器，鍵盤，鼠標和揚聲器）供電。有了IP KVM擴展器，信息就可以作為網絡數(shù)據組包在標準網絡基礎上進行傳輸。

KVM信號管理

KVM擴展器可以作為點對點的設備運行，負責單個發(fā)送器單元與單個接收器單元通信。它還支持KVM矩陣系統(tǒng)的設計，可以從多個位置訪問和控制多個系統(tǒng)。

在點對點KVM配置中，發(fā)射器單元通過線纜直接連接到接收器單元，其中遠程接收器單元可以與單個發(fā)射器單元通信。與KVM切換器結合使用時，KVM擴展器可以字一個位置控制多個系統(tǒng)。

當KVM擴展器與KVM矩陣交換機結合使用時，需要設計更復雜的信號管理和路由解決方案，讓用戶能夠從多個遠程端點訪問多個信號源系統(tǒng)。

這些解決方案通?；趯Ｓ袇f(xié)議，將信息從A點傳輸?shù)紹點。這意味著來自一個廠商的KVM擴展器將無法與來自其他廠商的KVM矩陣交換機互操作，現(xiàn)代IP KVM產品通過用標準網絡交換機替換專有矩陣交換機來實現(xiàn)類似配置。

IP KVM

IP KVM產品使用互聯(lián)網協(xié)議將信息從A點傳輸?shù)紹點，將信號轉換為數(shù)據包并通過標準網絡交換機分發(fā)，這提供了比傳統(tǒng)KVM擴展技術更好的可擴展性。

商用現(xiàn)成品（COTS）網絡交換機有效地取代了專有協(xié)議的更高成本的KVM矩陣交換機，并使用KVM信號管理軟件，輕松地將任何信號源計算機信號路由到任何遠程站，不但降低了用戶成本，還提高了系統(tǒng)的標準化，因為它可以最大限度地利用已經在應用中使用的公共傳輸介質。另一個優(yōu)點是可擴展性，網絡本質上是可擴展的，使用IP KVM解決方案，不再受矩陣切換器上端口數(shù)量的固定限制，用戶可以通過添加更多系統(tǒng)和遠程用戶工作站輕松擴展，并輕松擴展KVM網絡。

選擇KVM擴展器的關鍵要素

以下是購買KVM擴展器時需要考慮的最重要事項：

確定視頻，USB和音頻要求：一般情況下，KVM產品規(guī)格嚴格遵從您需要從遠程訪問的外圍設備的要求，例如顯示器，鍵盤和鼠標以及其他USB或音頻設備。

評估視頻連接和分辨率：早期的模擬KVM擴展器型號支持模擬視頻信號（VGA）。但是，這些模擬信號產品的分辨率和距離受限，數(shù)字KVM擴展解決方案具有數(shù)字視頻接口（DVI），高清多媒體接口（HDMI）和DisplayPort連接功能，可克服早期模擬產品的局限性。

DisplayPort和HDMI是專業(yè)工作站圖形卡和顯示器上最常用的視頻連接標準。HDMI和DisplayPort規(guī)范規(guī)定了每個版本支持的最大分辨率，所需帶寬以及相應的高帶寬數(shù)字內容保護（HDCP）版本。HDCP是一種硬件加密規(guī)范，用于保護數(shù)字內容不被傳輸?shù)讲患嫒莸脑O備，并防止未經授權進行內容拷貝。

分辨率是可以在顯示器上顯示的水平和垂直像素（寬×高）的數(shù)量，分辨率越高顯示的圖像越清晰和清晰。例如，4K UHD分辨率是商業(yè)標準，支持3，840×2，160（創(chuàng)建大約4，000像素寬的圖像）的分辨率，還有支持1，920×1，080像素的全高清（FHD）和支持1，280×720的HD像素。檢查KVM擴展器是否能夠支持顯示器和信號源系統(tǒng)的分辨率。

右表1列出了最新DisplayPort和HDMI標準的詳細信息。

從表中可以看出，擴展以60Hz運行的4K UHD顯示器需要能夠支持兼容DisplayPort 1.2（或更高版本）或HDMI 2.0（或更高版本）視頻連接器的KVM擴展器。但是，對于2，560×1，600或更低的分辨率，與DisplayPort 1.1或HDMI 1.2兼容的KVM擴展器就可以了，適配器可用于將HDMI信號轉換為DisplayPort或DVI，反之亦然。

同時，還需要考慮每個系統(tǒng)擴展的視頻信號的數(shù)量，高性能KVM擴展器主要是要支持多顯示器配置時也不犧牲用戶體驗。某些產品可通過CATx電纜的單根光纖擴展多達四個視頻信號，從而降低基礎設施成本。

確保支持USB和其他外圍設備

KVM擴展器可以擴展各種USB設備，鍵盤和鼠標是主要的USB設備，USB拇指，硬盤或閃存驅動器以及USB音頻設備都可以擴展。

USB設備分為三類：

USB HID設備——USB人機接口設備（HID）是外圍設備USB規(guī)范的一部分。它定義了HID設備，如鍵盤，鼠標，操縱桿，觸摸屏和筆式平板電腦，這些設備通常都是低速運行，傳輸速率為1.5 Mbps。

USB2.0設備——此類包括拇指驅動器，通用訪問卡（CAC），音頻設備和攝像機。USB 2.0可以以480 Mbps的最大速率傳輸數(shù)據。

USB3.0設備——此類包括硬盤驅動器和閃存驅動器。USB 3.0以最高800 Mbps的速率進行數(shù)據傳輸。

USB 2.0和3.0設備可以根據它們支持的傳輸類型進一步分類：

批量傳輸——這些不會丟失數(shù)據并且可以達到更高的速度，因為它對最小帶寬沒有保證，屬于此類別的設備包括硬盤驅動器，拇指驅動器和觸摸屏。

等時傳輸——這些傳輸使用有保證的固定帶寬，用于音頻和視頻I/O設備的可靠，實時數(shù)據傳輸。音頻播放器和攝像機通常屬于這一類。

KVM擴展器可能支持部分或所有類型的USB設備。確保KVM擴展器能夠處理所有必需類型的USB和其他外圍設備信號以進行安裝。

驗證對音頻設備的支持：大多數(shù)KVM擴展器都具有連接器組合，以支持模擬和數(shù)字音頻設備。輸入連接器可用于連接放大的模擬音頻信號源，如音頻混合器，而3.5 mm插孔用于未放大的音頻信號如麥克風或耳機。具有同步數(shù)據傳輸支持的USB端口還可以連接數(shù)字音頻設備或USB耳機。DisplayPort和HDMI視頻連接器都可以將數(shù)字嵌入式音頻從系統(tǒng)傳輸?shù)斤@示器。

確定基礎架構需求：一旦確定了所有信號連接要求，下一步就是查看基礎設施要求。需要覆蓋多長的距離？什么類型的布線適合能滿足該距離？可以使用現(xiàn)有的基礎設施，還是需要安裝運行新的電纜？這些是需要做出的一些與基礎設施相關的主要決策。

確定傳輸介質：距離和帶寬

KVM擴展器通過CATx或光纜傳輸信號。使用的電纜類型決定了鏈路的帶寬以及所覆蓋的距離。

CATx：—些電纜由多股絞合在一起的銅線組成，每根電纜有四根雙絞線：兩根用于發(fā)送數(shù)據，兩根用于接收數(shù)據，數(shù)據通過銅纜發(fā)送的信號傳輸。CATx電纜通常用于千兆以太網（GigE或GbE）局域網（LAN）。通常，CAT5e電纜支持的點對點最大距離為100米（328英尺）。通過多個路由器和交換機，KVM over IP安裝可以通過CATx電纜實現(xiàn)更長的距離。

下表列出了點對點配置中支持的最大距離，IP操作支持更長的距離。

光纖：這些光纜由光學純玻璃纖維束組成，通過光線傳輸數(shù)字信息，而不是以太網使用的電信號，這樣它們免受電磁干擾（EMI）的影響。與點對點的CATx相比，光纖電纜還提供了支持距離內的量子跳躍，例如，光纖SFP +布線可以覆蓋長達10公里。

光纖電纜有兩種基本類型，即單模和多模。單模光纜使用激光發(fā)送信號，比多模光纜更薄。多模光纖電纜使用發(fā)光二極管（LED）發(fā)送信號。多模電纜通常適用于較短距離—— 最長550米傳輸。

傳輸介質具有帶寬限制，并且越高分辨率的視頻信號需要的帶寬越高。雖然CAT5e電纜為擴展未壓縮的1080p 60視頻提供了必要的帶寬支持，但高于1080p 60的分辨率將無法實現(xiàn)，因為它們需要的帶寬比這些電纜所能支持的帶寬更多。例如，未壓縮的4K UHD分辨率視頻（2160 p60）需要高達12 Gbps的帶寬，而CATx電纜支持的最大帶寬僅為10 Gbps。對此的解決方案是采用KVM擴展器，它使用某種程度的壓縮來減小數(shù)據大小，使其能夠適應可用帶寬。使用壓縮技術的替代方案包括運行多條電纜，或使用具有更高傳輸帶寬的KVM擴展器，這兩者都可能增加基礎設施成本。

其他需要重視的因素

以下是可能必須考慮的KVM擴展器的其他注意事項，具體取決于應用的要求。

性能

高質量圖像對于許多應用來說都是非常最重要的。對于桌面應用程序，選擇不執(zhí)行色度子采樣的KVM解決方案以減小視頻帶寬大小并保持4：4：4，是最佳的圖像質量，能夠提供清晰的文本和細線。KVM擴展器還可以提供對遠程系統(tǒng)的無縫訪問；鍵盤和鼠標的響應性必須非常出色，它需要感覺好像用戶正在系統(tǒng)旁邊工作一樣。

下面給出的圖像顯示真彩色4：4：4與4：2：0色度子采樣之間的質量差異。4：2：0圖像示例清楚地表明4：2：0色度子采樣使文本模糊不清，這個質量對桌面應用來說是不可接受的。

安全

在評估IP KVM擴展交換解決方案時，安全性是另一個需要考慮的主要因素，其中網絡設計和IP KVM擴展產品都發(fā)揮著至關重要的作用。例如，確保IP KVM產品支持加密，并能夠保護通過網絡傳輸?shù)男畔ⅰ?/p>