Commutateur KVM

Présentation du commutateur KVM

Un commutateur KVM ‘keyboard Video Mouse’  où commutateur écran-clavier-souris, est un périphérique matériel permettant de partager un écran, un clavier et une souris avec plusieurs ordinateurs. Ce dispositif est utilisé par les ingénieurs informaticiens et les équipes d'assistance technique pour commander plusieurs machines sans devoir raccorder un clavier, une souris et un moniteur à chacune d'entre elles. Ils possèdent de nombreuses applications pratiques dans l'industrie des communications et de l'assistance en Technologie de l'Information et de la Communication (TIC). Des développements relativement récents de la technologie KVM ont aussi ajouté des fonctionnalités de partage USB (bus série universel) et audio.

Globalement, il existe actuellement plusieurs types de commutateurs KVM, qui emploient des technologies de base distinctes. On peut citer les commutateurs énumérés ou basés sur des concentrateurs USB, qui peuvent tout simplement être branchés ou débranchés sur différents ports tout comme les périphériques USB. Le processus complet d'énumération USB doit toutefois être exécuté lorsque ce type de commutateur est branché sur un autre port.

Les fonctions de base du clavier et de la souris peuvent être prises en charge facilement et quasi-instantanément par des commutateurs KVM USB émulés, qui sont conçus pour être utilisés sur des ports de console USB. Ces dispositifs imitent sur l'un des systèmes cibles quelconque des grappes distinctes de souris ou de claviers qui commutent entre elles.

Les commutateurs KVM USB disposant des fonctions « True Emulation » (émulation véritable) ou DDM (Dynamic Device Mapping, mappage dynamique de périphériques) offrent la gamme complète des fonctions souris et clavier pour chaque ordinateur connecté simultanément, plutôt que la gamme réduite offerte par les commutateurs KVM USB émulés.

Les commutateurs KVM sont souvent utilisés dans les situations où un certain nombre de machines doivent exécuter des tâches ne nécessitant pas la présence constante d’un opérateur, et donc ne requièrent pas de périphériques d'entrée (claviers et souris) et de moniteurs. Un exemple pertinent est fourni par les serveurs des centres de données. Avec des données d'un volume pouvant attendre le téraoctet, les ingénieurs ont besoin d'accéder de manière efficace aux serveurs individuels sur le réseau en cas de panne du service, de perte de données ou de problème de connexion. L'utilisation de commutateurs KVM signifie que ces ingénieurs peuvent commander l'accès aux serveurs dans le rack depuis un point unique.

Cette technologie a aussi plusieurs usages domestiques.  Elle permet principalement à des domiciles équipés de plus d'un ordinateur de gérer d'autres ordinateurs de bureau ou portables depuis un lieu unique. En pratique, ceci offre la possibilité d'utiliser plus d'un système d'exploitation sans devoir partitionner le disque dur sur une même machine.

De plus, des ordinateurs équipés de commutateurs KVM peuvent être connectés entre eux par différentes méthodes. Ceci dépend largement du périphérique utilisé, mais les connexions natives pour les périphériques d'entrée et les moniteurs sont généralement proposées dans les configurations standard. De manière schématique, l'ordinateur maître et ses périphériques d'entrée (clavier et souris) ainsi que le moniteur sont connectés au répartiteur. Un câble relie le répartiteur aux autres ordinateurs, généralement avec des connecteurs distincts pour les ports moniteur, clavier et souris. Certains ensembles répartiteur/câbles disposent de câbles destinés au clavier, à l'affichage et à la souris rassemblés dans un câble d'extension unique, mais cette solution est généralement plus onéreuse que d'autres méthodes de connexion.

Historique

L'industrie informatique a commencé à s'étendre exponentiellement dans les années 1980, mais cette évolution a été accompagnée d'un certain nombre de problèmes : les salles de serveurs des centres de données étaient surchargées par un nombre croissant de moniteurs, de claviers et de souris qui occupaient l'espace de plus en plus rare dans les racks. Ces périphériques généraient aussi des quantités de chaleur, et les grands centres de données faisaient face à des problèmes de gestion des serveurs de plus en plus complexes. À cette époque, les techniciens n'avaient pas d'autre choix que de se rendre physiquement à l'emplacement de la machine sur laquelle ils devaient travailler.

L'identité de l'inventeur du premier commutateur KVM est incertaine, mais les tous premiers commutateurs de ce type étaient désignés de manière plus adéquate par le sigle KVS (Keyboard Video Switch, commutateur clavier et vidéo), car la souris n'était pas encore couramment utilisée. Ces anciens commutateurs étaient des boutons-poussoirs rudimentaires de type A/B qui permettaient seulement de commuter l'affichage et le clavier, mais cela suffisait pour que les opérateurs puissent commander plusieurs unités centrales depuis un poste de travail unique.

L'impact de ces dispositifs a été spectaculaire, car ils ont ainsi permis de réduire considérablement l'encombrement des systèmes informatiques et de simplifier de manière radicale la gestion des serveurs. En plus de la réduction drastique des émissions de chaleur, ils ont aussi rendu possible une réduction drastique des coûts : il n'était plus nécessaire d'acheter un moniteur, un clavier et une souris dédiés à chaque ordinateur.

Ces commutateurs KVM « mono-utilisateur » sont encore utilisés et peuvent être rencontrés dans la plupart des centres de données du monde.

Toutefois, les commutateurs KVM mono-utilisateur souffrent de leur capacité limitée à prendre en charge plusieurs serveurs, ce qui conduit à une impasse si plusieurs techniciens doivent accéder simultanément à un même ordinateur. Une nouvelle génération de commutateurs KVM multi-utilisateurs a été développée par la suite pour surmonter ces difficultés. Avec ces périphériques, plusieurs techniciens peuvent avoir accès à chaque serveur à distance depuis une salle de commande centrale (« NOC »), ce qui élimine le besoin de se rendre physiquement sur place.

Les commutateurs KVM multi-utilisateurs sont typiquement équipés de technologies intégrées de filtrage de sécurité, qui permettent de distinguer les utilisateurs autorisés à se connecter des autres sans autorisation.

 

Aspects techniques

Les premiers commutateurs KVM étaient conçus comme des périphériques mécaniques multi-pôles, et sont toujours largement utilisés aujourd'hui malgré leurs limitations, notamment en raison de leur prix exceptionnellement faible. Typiquement, ces commutateurs « passifs », qui nécessitent un mouvement mécanique d'un interrupteur rotatif pour sélectionner différents ordinateurs, peuvent facilement partager deux à quatre ordinateurs.

Les commutateurs KVM « actifs » plus récents éliminent le mouvement mécanique entre les contacts du commutateur et envoient à la place des signaux électriques qui peuvent typiquement commander beaucoup plus d'ordinateurs que leurs prédécesseurs passifs.

Les KVM passifs (mécaniques) ont plusieurs inconvénients malgré leur coût réduit. Si un ordinateur n'est pas actuellement sélectionné par le commutateur, il ne détecte aucune connexion avec la souris ou le clavier. Bien que cela ne pose aucun problème dans des circonstances ordinaires, le démarrage peut être délicat : l'ordinateur tente alors de détecter des claviers et des souris, et s'il n'est pas sélectionné par le commutateur, il risque d'abandonner complètement la procédure de démarrage ou de démarrer dans un état sans souris ou sans clavier (ce qui est tout aussi indésirable). Un tel ordinateur serait également susceptible de ne pas trouver de moniteur et de « régresser » à une résolution graphique rudimentaire. Les machines qui redémarrent automatiquement après une interruption de l'alimentation électrique sont donc particulièrement mal adaptés à ces commutateurs.

Les commutateurs KVM électroniques (ou actifs) surmontent la plupart de ces limitations en fournissant une émulation complète pour tous les périphériques (comme indiqué ci-dessus, les commutateurs KVM passifs offrent souvent une gamme de fonctionnalités limitée). Le problème lié à l'impossibilité de détecter des périphériques est résolu car les commutateurs actifs envoient des signaux à la fois aux ordinateurs sélectionnés et désélectionnés, ce qui garantit que la connexion avec les moniteurs, les claviers et les souris soit entièrement simulée. Ces commutateurs actifs sont aussi équipés de fonctions de dépannage qui envoient des signaux ininterrompus aux ordinateurs communiquant en continu avec des périphériques.

Plus récemment, des solutions KVM logicielles ont commencé à offrir des alternatives à une partie des fonctions disponibles sur les commutateurs KVM matériels.

 

Domaines d'utilisation des commutateurs KVM dans la production

Les commutateurs KVM sont largement utilisés dans les centres de données du monde entier, ainsi que dans d'autres situations où il existe un besoin faible voire nul de disposer de périphériques dédiés pour chaque ordinateur. Ils sont également utilisés dans des contextes domestiques, où ils permettent aux utilisateurs de commander des périphériques mobiles tels que des ordinateurs portables ou des tablettes depuis la souris, le clavier et le moniteur de taille standard des PC de bureau.

La grande majorité des commutateurs KVM sont désormais actionnés de manière non invasive par des commandes de touches de fonction telles que Imp. écran, Arrêt défil+Arrêt défil. et Ctrl+Ctrl. Typiquement, un affichage indique clairement quels ordinateurs sont raccordés.