一種數(shù)字式kvm主控端與受控端之間同步狀態(tài)信息的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種數(shù)字式KVM切換器的主控端與受控端之間同步狀態(tài)信息的協(xié)議與實現(xiàn)方式。日常應用中，數(shù)字式KVM的主控端與受控端會不斷收到來自外部設備(鍵盤、顯示器、鼠標)及自身設備的控制信號、狀態(tài)信號。為了能夠?qū)崿F(xiàn)遠程控制，主控端與受控端必須及時有效的同步這些信息，并更新各自的內(nèi)部狀態(tài)。本發(fā)明通過提出一種能有效表達層次化結(jié)構(gòu)信息的，緊湊的編碼解碼方案來優(yōu)化主控端與受控端的狀態(tài)同步更新。
【專利說明】一種數(shù)字式KVM主控端與受控端之間同步狀態(tài)信息的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種KVM電腦切換器裝置，尤其涉及一種采用CAT5網(wǎng)線連接KVM主控端與受控端的數(shù)字式KVM切換器。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，計算機的應用已經(jīng)深入到人們生活的方方面面。面對越來越復雜的計算任務，就需要越來越多計算機的協(xié)同工作才能完成。例如，在中央機房或數(shù)據(jù)中心，往往需要部署了幾百甚至幾千臺計算機；甚至一般家庭都有可能配置三臺以上的計算機。一般說來，每一臺計算機都需要配置一套外圍設備(鍵盤、顯示器、鼠標)才能被管理員操控。不僅投資巨大，占用空間，而且管理員往往要穿梭于各臺計算機之間，十分不便。KVM電腦切換器(KVM Switch)正是用來解決此問題的關(guān)鍵設備。通過將每臺計算機的輸入輸出信號匯總到KVM，使用者僅使用一組鍵盤、顯示器、鼠標，就可以操控這些計算機。當需要切換信號線路時，只需要按一下KVM上的選路開關(guān)，即可切換去監(jiān)控另一臺計算機。
[0003]傳統(tǒng)KVM設備采用“三并線”(鍵盤、顯示器、鼠標的捆綁線)連接電腦主機與KVM設備。但三并線的線材價格較高，信號衰減很快，傳輸距離不超過20米。由于三并線的接頭較多，接線較寬，對于支持16路以上的KVM切換器，其三并線的合計直徑可達10厘米以上，線材粗重，容易互相纏結(jié)，顯得雜亂無章，給使用帶來很大不便。數(shù)字式KVM通過在每臺計算機后端添加一個小型KVM受控端設備，將鍵盤、顯示器、鼠標的信號轉(zhuǎn)化為差分信號，用CAT5網(wǎng)線與KVM切換器(即KVM主控端)連接進行通信，從而取代傳統(tǒng)的三并線連接方式。由于網(wǎng)線價格便宜，橫截面較小，每條控制線路只需一根網(wǎng)線，信號傳輸距離可達150米以上，大大降低了機房布線的難度。
[0004]為了實現(xiàn)即時的操作響應，數(shù)字式KVM的主控端與受控端要不斷的同步各種信號，其中包括鍵盤、鼠標、顯示器以及數(shù)字式KVM自身的控制信號與狀態(tài)信號。這些信號中有些具有很高的發(fā)送頻率，有些則是對復雜的結(jié)構(gòu)化信息的局部更新。如何利用有限的帶寬和計算能力受限的微控制器，提供穩(wěn)定的、高效的狀態(tài)同步更新機制，是數(shù)字式KVM性能優(yōu)化的一個重要組成部分。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]數(shù)字式KVM設備內(nèi)部一般都存儲著結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)(如C語言的結(jié)構(gòu)體)。這樣一個數(shù)據(jù)往往包含多個字段，字段可以是基本數(shù)據(jù)類型(如整數(shù))，也可以是另一個結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)，從而形成層級結(jié)構(gòu)。當數(shù)字式KVM要在主控端與受控端同步這些結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)時，往往只是更新結(jié)構(gòu)中的某個或某幾個字段。如果傳送整個結(jié)構(gòu)的全部信息，不但浪費帶寬，也增加了發(fā)生傳輸故障的風險。本發(fā)明的目的是給出一種有效的在數(shù)字式KVM主控端與受控端進行通信的協(xié)議及具體實現(xiàn)方式，此協(xié)議具有緊湊的數(shù)據(jù)表達，向后兼容，高容錯性，易于嵌入式處理器執(zhí)行的特性。
[0006]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:[0007]—種數(shù)字式KVM主控端與受控端之間同步狀態(tài)信息的方法，其特征在于:主控端與受控端均具有一套狀態(tài)更新收集器，執(zhí)行指定協(xié)議的編碼器，執(zhí)行指定協(xié)議的解碼器；所述更新收集器包括控制器，計時器，兩個狀態(tài)數(shù)據(jù)存儲區(qū)；所述編碼器與狀態(tài)更新收集器相連，將狀態(tài)更新收集器采集到的狀態(tài)變更編碼為字節(jié)流；所述解碼器與接收裝置相連，用于將編碼器編碼后的字節(jié)流轉(zhuǎn)化為狀態(tài)的更新；所述指定協(xié)議是一種編碼解碼方式，將數(shù)字式KVM主控端與受控端所存儲的結(jié)構(gòu)化狀態(tài)數(shù)據(jù)表達為多個“字段頭部信息+字段內(nèi)容”的直接拼接而成的字節(jié)流或?qū)⒆止?jié)流轉(zhuǎn)化為結(jié)構(gòu)化狀態(tài)數(shù)據(jù)的某個字段的變化；所述字段頭部信息為Sbits數(shù)據(jù)，其中高5bits用于編碼字段編號，低2bits用于編碼字段類型，剩余I個bit用于表示清空標志；所述字段類型包括變長整數(shù)、帶長度的字節(jié)流、32位定長字節(jié)流、64位定長字節(jié)流4個可能取值；所述字段內(nèi)容根據(jù)字段頭部信息指定的字段類型進行不同的編碼。
[0008]其中的編碼解碼方式為:當字段類型為變長整數(shù)時，字段內(nèi)容的編碼為約定大小端(Big-endian or Little-endian)的以7bits為單位的整數(shù)編碼,每個字節(jié)(8bits)的最高位用于表達是否還需要額外細節(jié)來存放整數(shù)編碼，剩余位用于存放7bits為單位的整數(shù)編碼。當字段類型為帶長度的字節(jié)流時，字段內(nèi)容的編碼為由變長整數(shù)表示的字節(jié)流長度+字節(jié)流原始內(nèi)容，且編碼器將結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)中的子結(jié)構(gòu)信息也用帶長度的字節(jié)流來進行編碼。當字段類型為32位定長字節(jié)流或64位定長字節(jié)流時，則字段內(nèi)容的編碼保持原始字節(jié)內(nèi)容不變，數(shù)字式KVM的主控端與受控端根據(jù)狀態(tài)數(shù)據(jù)的實際結(jié)構(gòu)來確定字段內(nèi)容是整數(shù)還是浮點數(shù)。
[0009]編碼器對于數(shù)字式KVM主控端與受控端所存儲的結(jié)構(gòu)化狀態(tài)數(shù)據(jù)中未變動的字段，不會生成任何編碼信息；編碼器可以用同一個字段頭部發(fā)送多個不同的字段內(nèi)容，用于表示數(shù)組字段的各個元素的信息。
[0010]解碼器對于字節(jié)流中多個具有相同字段頭部的信息，根據(jù)數(shù)字式KVM的主控端與受控端狀態(tài)數(shù)據(jù)的實際結(jié)構(gòu)來確定是否表達為數(shù)組字段的各個元素，如果不是數(shù)組字段，則使用收到對應字段的最后一次的值。如果字段頭部信息的清空標志被置位，則重置數(shù)字式KVM的主控端與受控端狀態(tài)數(shù)據(jù)對應字段信息，對于數(shù)組字段為清空，對于非數(shù)組字段為設為初始的默認值。
[0011]解碼器收到帶長度的字節(jié)流時，會根據(jù)存儲在數(shù)字式KVM主控端與受控端中的狀態(tài)數(shù)據(jù)的實際結(jié)構(gòu)，來確定是普通字節(jié)流還是子結(jié)構(gòu)信息，并對于子結(jié)構(gòu)信息遞歸的執(zhí)行相同的解碼方式，直到解析至基本類型字段為止。
[0012]更新收集器內(nèi)部的控制器會將更新記錄到2個狀態(tài)數(shù)據(jù)存儲區(qū)中的一個里，并由計時器發(fā)出信號，通知控制器清空另一個狀態(tài)數(shù)據(jù)存儲區(qū)，并將此后發(fā)生的更新記錄到此狀態(tài)數(shù)據(jù)存儲區(qū)中。內(nèi)部的控制器、2個狀態(tài)數(shù)據(jù)存儲區(qū)都與編碼器相連，控制器會切換當前使用的狀態(tài)數(shù)據(jù)存儲區(qū)后通知編碼器讀取另一個狀態(tài)數(shù)據(jù)存儲區(qū)中的信息。
【專利附圖】

【附圖說明】:
[0013]圖1為本發(fā)明中數(shù)字式KVM切換器的主控端與受控端的通信的功能模塊關(guān)系圖。
[0014]圖2為本發(fā)明中數(shù)字式KVM切換器的主控端與受控端的狀態(tài)變更收集器模塊關(guān)系圖。[0015]圖3為本發(fā)明中數(shù)字式KVM切換器的主控端與受控端的狀態(tài)更新執(zhí)行器模塊關(guān)系圖。
【具體實施方式】:
[0016]首先要在圖1所示的編碼器與解碼器中實現(xiàn)下述協(xié)議。對數(shù)字式KVM的主控端與受控端內(nèi)部所維護的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)進行編碼解碼。第一步是對各個字段進行編號。例如結(jié)構(gòu)S，包括三個字段Si，S2, S3，分別用一個整數(shù)進行編號，如1，2，3。編號不一定要連續(xù)，但要確保同一字段在數(shù)字式KVM主控端與受控端的編號一致。編號的取值范圍為O到31，也就是每個結(jié)構(gòu)體最多可以有32個字段，這個范圍對于一般應用已經(jīng)足夠。第二步，整個結(jié)構(gòu)
體的編碼就是其所有字段編碼的直接拼接:
[0017]
【權(quán)利要求】
1.一種數(shù)字式KVM主控端與受控端之間同步狀態(tài)信息的方法，其特征在于:主控端與受控端均具有一套狀態(tài)更新收集器，執(zhí)行指定協(xié)議的編碼器，執(zhí)行指定協(xié)議的解碼器；所述更新收集器包括控制器，計時器，兩個狀態(tài)數(shù)據(jù)存儲區(qū)；所述編碼器與狀態(tài)更新收集器相連，將狀態(tài)更新收集器采集到的狀態(tài)變更編碼為字節(jié)流；所述解碼器與接收裝置相連，用于將編碼器編碼后的字節(jié)流轉(zhuǎn)化為狀態(tài)的更新；所述指定協(xié)議是一種編碼解碼方式，將數(shù)字式KVM主控端與受控端所存儲的結(jié)構(gòu)化狀態(tài)數(shù)據(jù)表達為多個“字段頭部信息+字段內(nèi)容”的直接拼接而成的字節(jié)流或?qū)⒆止?jié)流轉(zhuǎn)化為結(jié)構(gòu)化狀態(tài)數(shù)據(jù)的某個字段的變化；所述字段頭部信息為Sbits數(shù)據(jù)，其中高5bits用于編碼字段編號，低2bits用于編碼字段類型，剩余I個bit用于表示清空標志；所述字段類型包括變長整數(shù)、帶長度的字節(jié)流、32位定長字節(jié)流、64位定長字節(jié)流4個可能取值；所述字段內(nèi)容根據(jù)字段頭部信息指定的字段類型進行不同的編碼。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的編碼解碼方式，其特征在于:當字段類型為變長整數(shù)時，字段內(nèi)容的編碼為約定大小端(Big-endian or Little-endian)的以7bits為單位的整數(shù)編碼，每個字節(jié)(Sbits)的最高位用于表達是否還需要額外細節(jié)來存放整數(shù)編碼，剩余位用于存放7bits為單位的整數(shù)編碼。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的編碼解碼方式，其特征在于:當字段類型為帶長度的字節(jié)流時，字段內(nèi)容的編碼為由權(quán)利要求2所述的變長整數(shù)表示的字節(jié)流長度+字節(jié)流原始內(nèi)容，且編碼器將結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)中的子結(jié)構(gòu)信息也用帶長度的字節(jié)流來進行編碼。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的編碼解碼方式，其特征在于:當字段類型為32位定長字節(jié)流或64位定長字節(jié)流時，則字段內(nèi)容的編碼保持原始字節(jié)內(nèi)容不變，數(shù)字式KVM的主控端與受控端根據(jù)狀態(tài)數(shù)據(jù)的實際結(jié)構(gòu)來確定字段內(nèi)容是整數(shù)還是浮點數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的編碼器，其特征在于:編碼器對于數(shù)字式KVM主控端與受控端所存儲的結(jié)構(gòu)化狀態(tài)數(shù)據(jù)中未變動的字段，不會生成任何編碼信息；編碼器可以用同一個字段頭部發(fā)送多個不同的字段內(nèi)容，用于表示數(shù)組字段的各個元素的信息。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的解碼器，其特征在于:解碼器對于字節(jié)流中多個具有相同字段頭部的信息，根據(jù)數(shù)字式KVM的主控端與受控端狀態(tài)數(shù)據(jù)的實際結(jié)構(gòu)來確定是否表達為數(shù)組字段的各個元素，如果不是數(shù)組字段，則使用收到對應字段的最后一次的值。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的解碼器，其特征在于:如果字段頭部信息的清空標志被置位，則重置數(shù)字式KVM的主控端與受控端狀態(tài)數(shù)據(jù)對應字段信息，對于數(shù)組字段為清空，對于非數(shù)組字段為設為初始的默認值。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的編碼解碼方式，其特征在于:當解碼器收到帶長度的字節(jié)流時，會根據(jù)存儲在數(shù)字式KVM主控端與受控端中的狀態(tài)數(shù)據(jù)的實際結(jié)構(gòu)，來確定是普通字節(jié)流還是子結(jié)構(gòu)信息，并對于子結(jié)構(gòu)信息遞歸的執(zhí)行相同的解碼方式，直到解析至基本類型字段為止。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的更新收集器，其特征在于:內(nèi)部的控制器會將更新記錄到2個狀態(tài)數(shù)據(jù)存儲區(qū)中的一個里，并由計時器發(fā)出信號，通知控制器清空另一個狀態(tài)數(shù)據(jù)存儲區(qū)，并將此后發(fā)生的更新記錄到此狀態(tài)數(shù)據(jù)存儲區(qū)中。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的更新收集器，其特征在于:內(nèi)部的控制器、2個狀態(tài)數(shù)據(jù)存儲區(qū)都與編碼器相連，控制器會切換當前使用的狀態(tài)數(shù)據(jù)存儲區(qū)后通知編碼器讀取另一個狀態(tài)數(shù)據(jù)存儲區(qū)中的信息。`
【文檔編號】G06F3/14GK103777768SQ201210395727
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2012年10月17日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月17日
【發(fā)明者】沈雷, 鄒超 申請人:沈雷, 鄒超