kvm虚拟化技术原理（kvm虚拟化技术实战与原理解析）



         IP-KVM是基于某种硬件方案，利用IP网络传输键盘（Keyboard）、视频（Video）、鼠标（Mouse）信息，实现远程完全访问控制计算机或服务器的一切资源，与本地使用电脑感觉完全无差异的一种技术。将远程计算机或服务器的KVM接口信号转换为可通过网络传输的形式，IP-KVM提供了在任何地点控制目标系统的灵活性。

        与传统的远程桌面软件如VNC、RDP，TeamViewer，向日葵等不同，IP-KVM提供的是带外(out-of-band)访问能力，完全不依赖于远程计算机和服务器的网络，也不需要在远程计算机和服务器上安装远程访问控制软件，在保证远程电脑安全的情况下，又可以通过IP-KVM系统操作和控制远程电脑。同时还可以提供远程系统、远程BIOS设置、远程开关机，甚至远程主机运行环境监测。

        开源项目open-ip-kvm（https://github.com/Nihiue/open-ip-kvm）提供了一种构建您自己的开源IP-KVM设备的方案，基于MIT许可协议，支持通过普通Web浏览器进行1080P 30fps视频流监控，并完全支持鼠标和键盘输入。不过开源open-ip-kvm是基于零散的硬件，通过DIY方式构建单路的硬件系统为主，可以实现基本的KVM功能，但不能实现对远程机器的完整控制，如开机，监测机器运行环境，以及远程安装等功能。

        本项目基于IP-KVM的思想，实现了一款5通道的可以灵活远程切换的KVM方案和产品。

        瑞芯微RK35XX系列CPU，拥有丰富的硬件接口资源、强大的多媒体处理能力、优秀的GPU处理能力，以及很高的性价比，非常适合于作为IP-KVM的硬件方案。

        下图是5通道KVM产品的实物图。左图为正面图，有5个HDMI用于接入5台远程计算机或者服务器的HDMI显示，带外管理的网口，以及KVM本地管理的CONSOLE口和USB键盘鼠标显示接口。右图为背面图，有5个USB 3.0接口用于接入远程计算机或者服务器的USB口，作为键盘、鼠标以及电源控制和监控的信号接入到远程计算机和服务器。

        该产品不仅实现基本的KVM功能，还具有以下增强型功能：

• 支持 5 通道计算机和服务器主机节点管理
• 主机节点远程显示和键盘鼠标操作控制
• 主机节点远程上/下电控制和监测
• 远程主机节点系统安装
• 主机节点运行环境温湿度监测
• 主机节点远程灵活切换
• 主机节点BIOS设置和串口重定向
• 远程电源实时监测电压、电流、温度和风扇转速
• 支持本地CONSOLE口管理和远程Web管理

• PC Farm设备的IPMI控制单元 

        PC Farm是Intel提出的一种创新解决方案，是一种利用多台个人计算机（PC）组成的集群计算系统。可以通过互联网将多台个人计算机连接起来，形成一个大规模的计算资源池，从而实现更加强大的云端处理性能，以满足大规模计算任务的需求。主要应用于云端场景，目前广泛部署于云游戏、云电竞、云网吧、云VR、云渲染、测绘建模等场景。 本方案提供的5通道KVM满足PC Farm的IPMI协议，可以在多节点的PC Farm产品种用于管理和控制PC Farm的主机节点。板卡采用金手指设计也方便直接插入到PC Farm的机箱中。

• 机架服务器

• 家用多电脑带外管理 

          家用多台电脑设备的管理，与机架式服务器使用场景类似，通过将被管理设备的KVM连入到IPMI管理终端，从而实现远程的带外的管理和使用。

        下图是IP-KVM IPMI管理终端的系统架构。

         从图中可以看出，管理终端具有基本KVM功能、被管理设备串口信息接入、被管理设备I2C接入和PMBUS接入能力、以及独立的GPIO接入和管理的能力。通过以上硬件方案设计，从而可以实现KVM功能、被管理设备环境监测能力、被管理设备电源设备监测以及开关机控制和状态监测功能。

        远程服务器和PC接连接到IPMI设备终端后，只需要在web浏览器上输入IPMI终端管理IP地址和8000端口，就可以在任何远程终端上连到指定的远程电脑和服务器上。

        正常连接到远程服务器和电脑的主桌面，Linux系统和window系统都可以支持。 

开机进入BIOS

关机

         本文提到的多通道IP-KVM IPMI终端系统，也是对国产CPU芯片瑞芯微的RK3568/RK3588的一次使用，丰富的多种接口和资源、超强的视频和图像处理的能力、GPU和NPU的加持、高性价比，可以满足很多的应用场景，特别适合于KVM设备的方案。该IPMI KVM管理系统已经在PC Farm机框内使用（如本文上面图中的红色框区域），性能和效果很不错，大大超出了用树莓派和USB Camer等DIY设备的测试性能和效果。不过本文方案还有诸多地方需要完善，特别是如何做到更低的成本、更好的适应各种被监控的设备、以及更多种终端接入支持、如果做到更实时和更高的网络性能等，请给出您宝贵的建议、需求和可能的想法，谢谢！

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