一種快速精確的KVM遠程鼠標同步方法
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3 KVM 系統總體結構
本文設計并實(shí)現了基于該鼠標同步方法的KVM 系統，主要分為3 個(gè)模塊：(1)運行于控制主機的客戶(hù)端;(2)連接多臺被控機的KVM 切換系統;(3)通過(guò)USB 接口與被控機相連，并且能模擬HID 設備的控制模塊。KVM 系統總體結構如圖2 所示。
圖2 KVM 系統總體結構
KVM 系統3 個(gè)模塊功能定義如下：
(1)控制主機客戶(hù)端
本文設計的KVM 系統基于B/S 框架，控制主機組合鼠標、鍵盤(pán)、顯示器等I/O 設備，通過(guò)Web 頁(yè)面調用操作界面。
界面經(jīng)TCP/IP 網(wǎng)絡(luò )接收被控機屏幕畫(huà)面并解碼顯示，同時(shí)檢測本機鼠標、鍵盤(pán)事件，將數據發(fā)送至KVM 切換系統。由于被控機的視頻流發(fā)送負荷達5 Mb/s~10 Mb/s,為避免鼠標數據延遲，因此，本系統采用獨立的TCP/IP 連接發(fā)送鼠標鍵盤(pán)數據。
(2)KVM 切換系統
KVM 切換系統的核心是：運行主要內核程序及服務(wù)器程序，并通過(guò)HPI 接口連接多臺被控機進(jìn)行切換控制的嵌入式處理器。處理器網(wǎng)絡(luò )接收鼠標數據并完成坐標處理算法，并將數據發(fā)送至與相應被控機連接的HID 設備控制模塊。
(3)HID 設備控制模塊
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 切換系統的鼠標數據并對報告描述符結構進(jìn)行設置，通過(guò)中斷傳輸方式傳送至被控機，實(shí)現鼠標設備的模擬控制。該模塊是KVM 系統中完成HID 設備數據通信的核心模塊。
4 實(shí)驗與結果分析
4.1 延時(shí)測試
本文分別對KVM 鼠標操作總體的延遲時(shí)間，以及同步方法模塊的延遲時(shí)間進(jìn)行測試，定義如下：
(1)總體延時(shí)
本文采用回環(huán)模式對總體延時(shí)進(jìn)行測試?；丨h(huán)模式主要通過(guò)在主控機和被控機上形成對同一事件的循環(huán)響應，獲取兩者的響應時(shí)間差值，以得出延遲時(shí)間。具體實(shí)現方法為：在主控機和被控機上同時(shí)運行一個(gè)測試客戶(hù)端，鼠標單擊主控機的客戶(hù)端界面，界面響應事件并發(fā)出UDP 數據包標識時(shí)間;事件傳遞至被控機客戶(hù)端后，被控機客戶(hù)端同樣響應該事件并發(fā)出UDP 包。通過(guò)網(wǎng)絡(luò )工具捕捉這2 個(gè)UDP包，并計算兩者之間的時(shí)間差值，即得到總體的鼠標延時(shí)。
鼠標總體延時(shí)測試的實(shí)現流程如圖3 所示。
圖3 總體延時(shí)測試
(2)同步方法延時(shí)
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(shí)對鼠標同步方法的延遲時(shí)間進(jìn)行測試。同步方法延時(shí)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(gè)客戶(hù)端，并對主控機客戶(hù)端進(jìn)行鼠標單擊操作。當鼠標操作數據由主控機客戶(hù)端傳輸到處理器時(shí)，處理器產(chǎn)生中斷并拉高電平;被控機客戶(hù)端接收到鼠標操作數據，發(fā)出UDP 包作為回應，當處理器接收到被控機端的UDP 包時(shí)拉低電平，從而形成一個(gè)時(shí)間脈沖。忽略UDP 包的網(wǎng)絡(luò )傳輸時(shí)間，則該時(shí)間脈沖寬度即可近似為同步方法的延遲時(shí)間。同步方法延時(shí)測試的實(shí)現流程如圖4 所示。
圖4 同步方法延時(shí)測試
回環(huán)模式測試最終所得的總體鼠標延時(shí)及同步方法延時(shí)測試結果如表5 所示。
表5 延時(shí)測試結果
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(jìn)行鼠標操作，且操作時(shí)間保持30 h以上。經(jīng)測試評估，在絕對鼠標同步模式下，長(cháng)時(shí)間使用鼠標不會(huì )出現位置偏差;在相對鼠標同步模式下，正常狀態(tài)操作鼠標不會(huì )出現位置不同步現象，但在大范圍區間內快速移動(dòng)鼠標時(shí)會(huì )有約1 mm 的位置偏差，但鼠標可以在移動(dòng)中自動(dòng)更正重新達到重合。
5 結束語(yǔ)
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(shí)現數據高速傳輸，通過(guò)加入自適應殘差處理和雙字節坐標表示法改進(jìn)傳統相對鼠標同步方式，即實(shí)現鼠標同步方式絕對化。測試結果表明，該方法能提高鼠標定位的精準度，系統能夠更快處理鼠標事務(wù)。以后將不斷對本文方法進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)現高速度與高精度更好的融合。
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