張鵬飛 上海鐵路局信息技術所

根據(jù)客專調(diào)度所的規(guī)劃，我局調(diào)度所調(diào)度大廳內(nèi)將設172 個調(diào)度指揮臺。如果按照傳統(tǒng)的設備擺放模式，整個調(diào)度大廳將來需要設置成百上千臺的電腦主機。電腦主機不間斷運轉(zhuǎn)散發(fā)大量熱量的同時，又產(chǎn)生高噪音和高電磁輻射。長此以往必將影響整個調(diào)度大廳的環(huán)境，更是影響了廣大調(diào)度員的身心健康，對整個鐵路運輸生產(chǎn)帶來極大的安全隱患。而采用主機與鍵盤、顯示器、鼠標（以下簡稱KVM）分離技術，將調(diào)度臺上的電腦主機直接后置至各相關系統(tǒng)專業(yè)機房內(nèi)，那么整個調(diào)度大廳的環(huán)境將得到根本改善，有利于調(diào)度員的身心健康和整個鐵路的行車調(diào)度指揮，同時也有利于系統(tǒng)設備的維護管理。

1 主機與KVM 分離技術

調(diào)度臺主機與KVM 分離技術，即將調(diào)度臺主機集中設置于各專業(yè)系統(tǒng)機房內(nèi)，而將相應的KVM 設置于調(diào)度大廳內(nèi)調(diào)度工作臺桌面，兩者之間通過專用的KVM 系統(tǒng)網(wǎng)絡進行信息溝通和交換，從而實現(xiàn)將遠程工作站的顯卡顯示信息加密傳輸至瘦客戶端上，同時返回瘦客戶端的鍵盤鼠標操作等信息。

2 主機與KVM 分離技術的主要技術方案

方案1：遠程圖形工作站+瘦客戶端+圖形壓縮卡解決方案（見圖1）

根據(jù)調(diào)度臺各專業(yè)工作站主機的配置需求，主機采用高性能的機架式圖形工作站（定制），將圖形工作站部署在各相關專業(yè)主機機房內(nèi)；根據(jù)調(diào)度臺工作站顯示屏的配置需求，為調(diào)度大廳內(nèi)各調(diào)度臺工位部署瘦客戶端（每臺瘦客戶端支持2 屏顯示）及相應數(shù)量的KVM 設備，瘦客戶端提供DVI、USB 接口實現(xiàn)與KVM 設備的連接；遠程圖形工作站、瘦客戶端分別配置圖形壓縮卡，實現(xiàn)對KVM 數(shù)據(jù)的硬件壓縮、解壓；構(gòu)建專用的KVM 網(wǎng)絡，實現(xiàn)遠程圖形工作站與瘦客戶端的網(wǎng)絡連接，將遠程工作站的顯卡顯示信息加密傳輸至瘦客戶端上，同時返回瘦客戶端的鍵盤鼠標操作信息。

圖1 遠程圖形工作站+瘦客戶端+圖形壓縮卡方案構(gòu)成示意圖

方案2：遠程圖形工作站+瘦客戶端+壓縮軟件解決方案（見圖2）

圖2 遠程圖形工作站+瘦客戶端+壓縮軟件方案構(gòu)成示意圖

根據(jù)調(diào)度臺各系統(tǒng)專業(yè)工作站主機的配置需求，主機采用高性能的刀片圖形工作站，將圖形工作站部署在各系統(tǒng)專業(yè)主機機房內(nèi)；根據(jù)調(diào)度臺工作站顯示屏的配置需求，為調(diào)度大廳內(nèi)各調(diào)度臺工位部署瘦客戶端（每臺瘦客戶端支持4屏顯示）及相應數(shù)量的KVM 設備，瘦客戶端提供DVI、USB接口實現(xiàn)與KVM 的連接；刀片圖形工作站、瘦客戶端分別配置壓縮軟件，實現(xiàn)對KVM 數(shù)據(jù)的軟件壓縮、解壓；構(gòu)建專用的KVM 網(wǎng)絡，實現(xiàn)遠程圖形工作站與瘦客戶端的網(wǎng)絡連接，將遠程工作站的顯卡顯示信息加密傳輸至瘦客戶端上，同時返回瘦客戶端的鍵盤鼠標操作信息。

方案3：基于網(wǎng)絡傳輸?shù)腒VM 延長器解決方案

將調(diào)度臺圖形工作站主機（通用）設置于各系統(tǒng)專業(yè)主機機房內(nèi)；根據(jù)調(diào)度臺工作站鍵盤、鼠標及顯示屏的配置需求，通過配置KVM 信號延長器延長鍵盤、鼠標及多個顯示器至調(diào)度臺桌面（KVM 信號延長器分為支持單屏或兩屏顯示的產(chǎn)品，分別見圖3、圖4）；KVM 信號發(fā)送器設置于各系統(tǒng)專業(yè)主機機房內(nèi)，一方面通過標準的100 Mbps 網(wǎng)口接入KVM 網(wǎng)絡，一方面通過DVI、USB 接口實現(xiàn)與調(diào)度臺圖形工作站主機內(nèi)顯卡及鼠標、鍵盤I/O 接口的連接；KVM 信號接收器在接入KVM 網(wǎng)絡的同時，提供DVI、USB 接口實現(xiàn)與KVM 設備的連接。

圖3 支持1 屏的KVM 延長器方案構(gòu)成示意圖

圖4 支持2 屏的KVM 延長器方案構(gòu)成示意圖

3 技術方案比選

方案1、方案2 為整體解決方案，主機與KVM 網(wǎng)絡之間僅需標準網(wǎng)絡配線，無任何其他外部配線，系統(tǒng)集成度高，機房占地面積小。方案1 配置內(nèi)置圖形壓縮卡的機架式圖形工作站，42U 標準機柜滿配可安裝42 臺圖形工作站（不含接入層網(wǎng)絡交換機）。方案2 采用刀片式工作站，42U 標準機柜滿配可安裝4 個刀片機箱共64 片刀片圖形工作站，各刀片機箱均內(nèi)置接入層網(wǎng)絡交換機。另外，在四屏圖形工作站應用情況下，方案1 僅能支持單網(wǎng)架構(gòu)；方案2 支持單網(wǎng)或雙網(wǎng)架構(gòu)，其圖形工作站主機、瘦客戶端可根據(jù)用戶需求采用單網(wǎng)口或雙網(wǎng)口配置。

方案1、方案2 均能很好地滿足調(diào)度信息系統(tǒng)圖形工作站的應用需求。方案1 采用硬件圖形壓縮方式，圖形壓縮處理由專用圖形壓縮卡實現(xiàn)，不占用主機資源，網(wǎng)絡帶寬占用率相對較高，任何應用情況下圖形壓縮處理效率高、質(zhì)量優(yōu)，不能支持統(tǒng)一的維護管理；方案2 采用軟件圖形壓縮方式，圖形壓縮處理由專用壓縮軟件實現(xiàn)，占用主機資源，網(wǎng)絡帶寬占用率相對適中，高清分辨率視頻流壓縮處理、顯示效果一般，能夠支持統(tǒng)一的維護管理。

方案3 采用硬件圖形壓縮方式，由傳統(tǒng)圖形工作站、KVM 發(fā)送器/接收器、KVM 網(wǎng)絡構(gòu)成, 帶寬占用率相對較高，任何應用情況下圖形壓縮處理效率高、質(zhì)量優(yōu)，KVM 傳輸解決方案需與傳統(tǒng)桌面圖形工作站配套使用，機房占地面積大，主機配線復雜。

通過上述分析，統(tǒng)籌考慮系統(tǒng)解決方案的產(chǎn)品集成度、機房面積占用、主機配線復雜度、KVM 網(wǎng)絡架構(gòu)、可維護性等因素，并根據(jù)北京局科研所“調(diào)度臺主機與KVM 分離方案測試”評審報告，方案2（即“刀片圖站+瘦客戶端+軟件壓縮解壓方案”）符合鐵路調(diào)度系統(tǒng)實際需要。

4 案網(wǎng)絡部署

根據(jù)各調(diào)度系統(tǒng)之間物理的隔離性，按照方案2 基于各專業(yè)建立相應的KVM 專用網(wǎng)絡。下面以信息專業(yè)為例進行網(wǎng)絡架構(gòu)的部署（見圖5）。

該方案KVM 系統(tǒng)網(wǎng)絡應由客戶端接入網(wǎng)絡、核心網(wǎng)絡、圖形工作站接入網(wǎng)絡構(gòu)成。網(wǎng)絡架構(gòu)采用雙網(wǎng)冗余架構(gòu)，接入層網(wǎng)絡、核心網(wǎng)絡均雙機熱備。

圖5 調(diào)度臺主機及其對應的KVM 網(wǎng)絡構(gòu)成示意圖

4.1 客戶端接入網(wǎng)絡

根據(jù)瘦客戶端的具體需求及高可靠性配置要求，在調(diào)度大廳配線間內(nèi)為信息系統(tǒng)配置瘦客戶端側(cè)接入層48 口三層千兆網(wǎng)絡交換機。接入層網(wǎng)絡交換機配置雙萬兆上聯(lián)光口，實現(xiàn)與信息系統(tǒng)雙核心網(wǎng)絡交換機的連接。

4.2 圖形工作站接入網(wǎng)絡

為實現(xiàn)信息機房內(nèi)圖形工作站與調(diào)度大廳內(nèi)瘦客戶端的網(wǎng)絡互聯(lián)，在信息主機機房內(nèi)配置刀片工作站和KVM 接入層網(wǎng)絡交換機，每臺接入層網(wǎng)絡交換機通過雙萬兆上聯(lián)單模光口實現(xiàn)與雙核心網(wǎng)絡交換機的連接。

4.3 核心網(wǎng)絡

在信息機房內(nèi)設置2 臺雙機熱備的萬兆核心層網(wǎng)絡交換機。信息系統(tǒng)各客戶端接入網(wǎng)絡交換機分別通過雙萬兆上聯(lián)光口實現(xiàn)與雙核心網(wǎng)絡交換機的連接。各圖形工作站接入網(wǎng)絡交換機分別通過雙萬兆上聯(lián)電口實現(xiàn)與雙核心網(wǎng)絡交換機的連接。

5 主機與KVM 分離技術的優(yōu)勢

（1）節(jié)省空間，改善環(huán)境。通過采用主機與KVM 分離技術，杜絕了大量調(diào)度工作站主機在調(diào)度大廳內(nèi)的放置，為廣大調(diào)度員騰出大量的空間的同時又大大降低了調(diào)度大廳內(nèi)的噪音，減少了調(diào)度工作站主機的輻射，大廳內(nèi)的環(huán)境也得到了根本的改善。

（2）提高效率，方便維管。通過采用主機與KVM 分離技術，一方面提高了系統(tǒng)主機的運算效率，另一方面也提高了系統(tǒng)或網(wǎng)絡維護人員的工作效率，利于系統(tǒng)升級及維護管理。同時，網(wǎng)絡或數(shù)據(jù)中心得到了有效的管理，從而提高了這些系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。

（3）節(jié)能環(huán)保，節(jié)約了成本。通過采用主機與KVM 分離技術，減少了調(diào)度工作站主機的發(fā)熱量，節(jié)省空調(diào)、能源等的消耗，營造健康環(huán)保節(jié)能的工作環(huán)境。而通過將調(diào)度工作站主機集中集成，又節(jié)省了開支。

6 主機與KVM 分離技術的主要不足

（1）安全性。主機與KVM 分離技術的整個網(wǎng)絡系統(tǒng)仍然存在與各專業(yè)應用網(wǎng)絡系統(tǒng)部分硬件共用問題，此問題不僅對KVM 系統(tǒng)自身增加安全風險，而且對相關專業(yè)系統(tǒng)的安全也帶來威脅。

同時，主機與KVM 之間增加了不少節(jié)點設備，這一切無疑增加了故障發(fā)生的概率。

（2）維護綜合成本上升。由于使用主機與KVM 分離技術需要額外建設一套KVM 網(wǎng)絡系統(tǒng)，無形中需要額外增加了投資支出和相關技術的維護力量。

7 結(jié)論

通過實施調(diào)度臺主機和KVM 的分離，客專調(diào)度所整個調(diào)度大廳的環(huán)境必將得到改觀，并極大地提高了廣大調(diào)度員工作的積極性和主動性，為上海局安全調(diào)度打下基礎。

[1]關于印發(fā)“客專調(diào)度所運營調(diào)度系統(tǒng)KVM 技術方案”審查意見的通知（京鐵科委[2011]26 號）.

[2]關于印發(fā)《調(diào)度臺工作站主機與KVM 分離方案研究會議紀要》的通知-信應用函[2012]5 號.