一種快速精確的KVM遠程鼠標同步方法

表4 絕對鼠標同步的報告描述符

3 KVM 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

本文設(shè)計并實現(xiàn)了基于該鼠標同步方法的KVM 系統(tǒng)，主要分為3 個模塊：(1)運行于控制主機的客戶端;(2)連接多臺被控機的KVM 切換系統(tǒng);(3)通過USB 接口與被控機相連，并且能模擬HID 設(shè)備的控制模塊。KVM 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖2 所示。

圖2 KVM 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

KVM 系統(tǒng)3 個模塊功能定義如下：

(1)控制主機客戶端

本文設(shè)計的KVM 系統(tǒng)基于B/S 框架，控制主機組合鼠標、鍵盤、顯示器等I/O 設(shè)備，通過Web 頁面調(diào)用操作界面。

界面經(jīng)TCP/IP 網(wǎng)絡(luò)接收被控機屏幕畫面并解碼顯示，同時檢測本機鼠標、鍵盤事件，將數(shù)據(jù)發(fā)送至KVM 切換系統(tǒng)。由于被控機的視頻流發(fā)送負荷達5 Mb/s~10 Mb/s,為避免鼠標數(shù)據(jù)延遲，因此，本系統(tǒng)采用獨立的TCP/IP 連接發(fā)送鼠標鍵盤數(shù)據(jù)。

(2)KVM 切換系統(tǒng)

KVM 切換系統(tǒng)的核心是：運行主要內(nèi)核程序及服務(wù)器程序，并通過HPI 接口連接多臺被控機進行切換控制的嵌入式處理器。處理器網(wǎng)絡(luò)接收鼠標數(shù)據(jù)并完成坐標處理算法，并將數(shù)據(jù)發(fā)送至與相應(yīng)被控機連接的HID 設(shè)備控制模塊。

(3)HID 設(shè)備控制模塊

采用USB2.0 接口與被控機相連，支持480 Mb/s 的傳輸速率。經(jīng)HPI 接收KVM 切換系統(tǒng)的鼠標數(shù)據(jù)并對報告描述符結(jié)構(gòu)進行設(shè)置，通過中斷傳輸方式傳送至被控機，實現(xiàn)鼠標設(shè)備的模擬控制。該模塊是KVM 系統(tǒng)中完成HID 設(shè)備數(shù)據(jù)通信的核心模塊。

4 實驗與結(jié)果分析

4.1 延時測試

本文分別對KVM 鼠標操作總體的延遲時間，以及同步方法模塊的延遲時間進行測試，定義如下：

(1)總體延時

本文采用回環(huán)模式對總體延時進行測試?；丨h(huán)模式主要通過在主控機和被控機上形成對同一事件的循環(huán)響應(yīng)，獲取兩者的響應(yīng)時間差值，以得出延遲時間。具體實現(xiàn)方法為：在主控機和被控機上同時運行一個測試客戶端，鼠標單擊主控機的客戶端界面，界面響應(yīng)事件并發(fā)出UDP 數(shù)據(jù)包標識時間;事件傳遞至被控機客戶端后，被控機客戶端同樣響應(yīng)該事件并發(fā)出UDP 包。通過網(wǎng)絡(luò)工具捕捉這2 個UDP包，并計算兩者之間的時間差值，即得到總體的鼠標延時。

鼠標總體延時測試的實現(xiàn)流程如圖3 所示。

圖3 總體延時測試

(2)同步方法延時

考慮到控制主機性能和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境等不固定因素，本文同時對鼠標同步方法的延遲時間進行測試。同步方法延時測試主要采用硬件中斷方式。同樣在主控機和被控機上各運行一個客戶端，并對主控機客戶端進行鼠標單擊操作。當鼠標操作數(shù)據(jù)由主控機客戶端傳輸?shù)教幚砥鲿r，處理器產(chǎn)生中斷并拉高電平;被控機客戶端接收到鼠標操作數(shù)據(jù)，發(fā)出UDP 包作為回應(yīng)，當處理器接收到被控機端的UDP 包時拉低電平，從而形成一個時間脈沖。忽略UDP 包的網(wǎng)絡(luò)傳輸時間，則該時間脈沖寬度即可近似為同步方法的延遲時間。同步方法延時測試的實現(xiàn)流程如圖4 所示。

圖4 同步方法延時測試

回環(huán)模式測試最終所得的總體鼠標延時及同步方法延時測試結(jié)果如表5 所示。

表5 延時測試結(jié)果

4.2 同步精確度

KVM 測試運行12 h,并在被控機上播放MKV 視頻以增加網(wǎng)絡(luò)傳輸負荷。定期進行鼠標操作，且操作時間保持30 h以上。經(jīng)測試評估，在絕對鼠標同步模式下，長時間使用鼠標不會出現(xiàn)位置偏差;在相對鼠標同步模式下，正常狀態(tài)操作鼠標不會出現(xiàn)位置不同步現(xiàn)象，但在大范圍區(qū)間內(nèi)快速移動鼠標時會有約1 mm 的位置偏差，但鼠標可以在移動中自動更正重新達到重合。

5 結(jié)束語

本文提出一種快速精確的KVM 遠程鼠標同步方法。采用USB2.0 接口實現(xiàn)數(shù)據(jù)高速傳輸，通過加入自適應(yīng)殘差處理和雙字節(jié)坐標表示法改進傳統(tǒng)相對鼠標同步方式，即實現(xiàn)鼠標同步方式絕對化。測試結(jié)果表明，該方法能提高鼠標定位的精準度，系統(tǒng)能夠更快處理鼠標事務(wù)。以后將不斷對本文方法進行優(yōu)化，實現(xiàn)高速度與高精度更好的融合。