Wil je een andere pc bedienen met jouw eigen beeldscherm, toetsenbord en muis, dan is een KVM-switch een vertrouwde oplossing. Maar wat als dat systeem op een andere locatie staat? Dan is een netwerk-KVM heel praktisch. Een nadeel: de kastjes zijn duur en de software vaak gedateerd. Maar je kunt ook zélf een netwerk-KVM bouwen. Hou je van tech-knutselen, dan is dit ID.nl-project écht iets voor jou!

Om een andere pc of een server te bedienen vanaf je bureau met maar één beeldscherm, toetsenbord en muis, is een KVM-switch een praktische oplossing (waarbij KVM staat voor keyboard, video, mouse). Gebruik je bijvoorbeeld in de regel een Windows-pc, maar wil je ook af en toe op een MacBook werken, dan schakel je gewoon om met een druk op een knop. De meeste ‘schakelkastjes’ zullen ook usb en audio doorgeven. Vooral Delock heeft een breed aanbod. De gangbare KVM-switches werken alleen lokaal. Je sluit alle ‘kabelspaghetti’ rechtstreeks aan. Dat is lastig als een server bijvoorbeeld in de meterkast staat. Daarom zijn er ook oplossingen voor KVM over het netwerk. Je kunt de pc dan gewoon op afstand via software besturen. Een nadeel is dat zulke hardware prijzig is (zie kader ‘Hardware voor KVM over IP?’).  

Daarom gaan we zoiets met eenvoudige hardware nabouwen. De basis is een Raspberry Pi met PiKVM. Je kunt eenvoudigweg via een browser inloggen om de bewuste pc of server op afstand over te nemen. Je kunt zelfs het BIOS aanpassen of een compleet besturingssysteem installeren. Dat is een groot voordeel ten opzichte van bijvoorbeeld VNC dat altijd een besturingssysteem nodig heeft. Handig als je vaker op afstand moet helpen met allerlei problemen en/of installatieperikelen (bijvoorbeeld omdat je de IT-beheerder bij je lokale vereniging bent), als je niet fysiek aanwezig kunt zijn. We richten ons vooral op het overbrengen van beeld en de besturing met toetsenbord en muis. Maar je kunt het ook uitbreiden om bijvoorbeeld een reset op afstand te kunnen doen. 

Wat gaan we bouwen? 

Een Raspberry Pi heeft enorm veel in- en uitvoermogelijkheden en vormt dan ook een logische basis voor een netwerk-KVM. Het doel is zoals gezegd vooral het overnemen van een andere pc op afstand. We zijn geïnteresseerd in het op afstand meekijken met het beeld van de bewuste pc en natuurlijk het besturen met muis en toetsenbord. De basis hiervoor is een Raspberry Pi 4 en de opensource-software PiKVM. Het werkt onafhankelijk van de pc die we besturen. PiKVM verwerkt immers zelf steeds videobeeld van de grafische kaart. Via het netwerk kun je dit op een tweede systeem bekijken waarop alleen een recente webbrowser hoeft te draaien. Je muis- en toetsenbordacties worden teruggestuurd via het netwerk. Dit stelt je in staat om bijvoorbeeld een Windows-pc te bedienen, maar je kunt ook de BIOS-instellingen wijzigen of een besturingssysteem op afstand installeren. 

Wat kost het om zelf een netwerk-KVM te bouwen? 

Je hebt voor dit project nog wat keuze in hardware. Om te beginnen is er de uitbreidingsmodule van PiKVM zelf, de V3 HAT. Dit is kwalitatief een goede optie. Maar de module is tegenwoordig wel erg prijzig. Bij Elektor (momenteel de enige leverancier in de buurt) betaal je 189,95 euro. Dat is alleen de module, dus zonder de Raspberry Pi 4 zelf. In deze masterclass bouwen we een voordelig alternatief dat ook goed werkt. Enkele verschillen ten opzichte van die uitbreidingsmodule zullen we benoemen. Naast de Raspberry Pi 4 hoef je verder alleen enkele accessoires aan te schaffen voor in totaal zo’n 25 euro. Extra opties kun je eventueel later toevoegen, bijvoorbeeld de mogelijkheid een reset op afstand uit te voeren. 

Wat heb je nodig 

Zoals gezegd vormt een Raspberry Pi 4 de basis en die geeft de beste prestaties. Helaas is de kleine singleboardcomputer nog altijd niet goed leverbaar, vanwege wereldwijde chiptekorten. Een Raspberry Pi Zero 2 W is een alternatief, maar niet veel beter leverbaar. Gelukkig zijn er naast de Pi geen lastige onderdelen nodig. Je hebt een usb-framegrabber nodig (ongeveer 15 euro) of een HDMI-naar-CSI2-adapter (ongeveer 40 euro) nodig om het beeld van de HDMI-uitgang op te vangen. We lichten de verschillen toe in paragraaf 4 en het kader ‘Adapter voor HDMI naar CSI2’. Bij de Pi Zero 2 W is zo’n adapter overigens de enige optie. Verder heb je een microSD-kaart van 16 GB of groter nodig. Plus een voeding en kabeltjes (zie gelijknamige kader). 

Lees ook: Wat is een Raspberry Pi en wat kun je ermee?

Uiteraard moet je de Pi ook op je netwerk aansluiten. Gebruik liefst een vaste netwerkverbinding en geen wifi. Een kabel is betrouwbaarder en geeft minder vertraging. Op de Pi Zero 2 W is wifi overigens de enige mogelijkheid.  Tot slot kun je nog een passende behuizing voor de Pi zoeken. 

©Daniel CHETRONI

Voeding en kabeltjes 

We zullen de Raspberry Pi van voeding moeten voorzien via de usb-c-poort. Diezelfde poort moeten we gebruiken voor de usb-kabel richting de doel-pc. Voor de Pi geldt namelijk de beperking dat alleen de poort die voeding krijgt als usb-hostapparaat kan fungeren. Deze hostfunctie is nodig voor het emuleren van muis en toetsenbord. Er zijn meerdere manieren om dat op te lossen. Op de GitHub-pagina van PiKVM zie je enkele voorbeelden. Wij gebruiken een Y-splitter kabel die usb-c splitst naar een voeding- en datakabel. De datakabel gaat dan uiteraard naar de usb-poort van de pc. Afhankelijk van het gebruikte kabeltje kun je een zogenoemde power-blocker gebruiken om de Pi te beschermen tegen spanning van de server en andersom. 

Beeld opvangen 

We gaan ervan uit dat de pc of server die je gaat overnemen een HDMI-uitgang heeft. Om het beeld over te brengen naar de Raspberry Pi gebruiken we zoals gezegd een voordelige usb-framegrabber. Je vindt ze op onder andere Amazon onder de noemer ‘usb capture card’. Het is een soort usb-dongel met HDMI-poort. Een beperking van deze budgetkeuze is dat de vertraging ongeveer twee keer zo groot is, waardoor de bediening iets minder soepel is. In de praktijk vonden wij deze optie zeer werkbaar. Zelfs op Full-HD-resolutie (1920 × 1080 pixels) met een relatief hoge framerate is de muis alleen wat stroperig. We zien dat meer als luxeprobleem, zolang het maar betrouwbaar werkt. Als het in jouw situatie niet betrouwbaar werkt, is een HDMI-naar-CSI2-adapter altijd nog een optie. Merk op dat, bij gebruik van een usb-framegrabber, nog geen H.264 wordt gebruikt. Als je via internet inlogt bij een systeem kunnen de prestaties daardoor nog wat lager zijn, afhankelijk van de beschikbare bandbreedte. 

Software voorbereiden 

Voordat we alles gaan bouwen bereiden we een microSD-kaartje voor met de software van PiKVM. Gebruik zoals aangegeven een kaartje van 16 GB of groter. Via de link https://docs.pikvm.org/flashing_os/ ga je naar de documentatie van PiKVM en daar zie je images van de verschillende versies van PiKVM. Zoek het image voor de versie die je hebt gemaakt. In deze workshop bouwen we versie 2. Je ziet dat er aparte downloads zijn de Raspberry Pi 4 en Pi Zero 2 W. Ook zijn er aparte downloads voor de versie met hdmi naar csi-adapter (Pi 4 en Zero 2 W) en de usb-dongle (alleen Pi 4). Na het downloaden van het juiste image kun je de officiële Raspberry Pi Imager gebruiken om het geheugenkaartje te maken. Installeer en open dit programma, druk op Selecteer OS, kies dan in het menu voor Gebruik eigen bestand. Blader naar het zojuist gedownloade bestand en selecteer het. Wijs ook je geheugenkaart aan onder Opslagapparaat. Daarna kun je het kaartje beschrijven. 

Alles aansluiten 

Als je alles klaar hebt liggen, is het aansluiten niet lastig. Via de splitser zorg je dat je een voeding op de usb-c-poort kunt aansluiten én een kabeltje hebt om op de usb-poort van de pc aan te sluiten. Verder verbind je een HDMI-kabel tussen de HDMI-uitgang van de pc en de HDMI-poort op de usb-framegrabber. Let er goed op dat je de usb-framegrabber in precies de juiste usb-poort op de Pi moet steken! Dat is op de Raspberry Pi 4 de zwartgekleurde usb-poort (usb 2.0) die het dichtst tegen de print aanzit. Zorg uiteraard ook dat je de netwerkkabel hebt aangesloten. In ons project gebruiken we overigens een powerbank als voeding. Dat is net wat praktischer en ook heel handig als je geen vrij stopcontact in de buurt hebt. De Raspberry Pi 4 gebruikt ongeveer 800 mA waardoor een eenvoudige powerbank ook voor langere tijd volstaat. 

©PETER PIKE

Eerste stappen 

Als je de Raspberry Pi met PiKVM hebt aangezet moet je het apparaat even de tijd geven om op te starten en enkele onderhoudstaken uit te voeren. De Pi zal automatisch een ip-adres ontvangen van je router. Je kunt het ip-adres opzoeken in de verbindingslijst van je router of met een programma als Angry IP Scanner gebruiken. Voor toegang tot PiKVM kun je een willekeurige browser gebruiken, zoals Chrome, Edge, Firefox of Safari. Heb je een probleem, wat incidenteel voorkomt, probeer dan je extensies uit te schakelen of gebruik een andere browser. Verwijs je browser naar https://pikvm of het ip-adres dat de Pi heeft gekregen. Je kunt hier inloggen met de standaard gebruikersnaam admin en ook het standaard wachtwoord is admin. Hierna kies je tussen KVM om het beeld van de bewuste pc te zien of Terminal om het terminalscherm van de Raspberry Pi te openen. 

BIOS-toegang 

Als je KVM kiest, zie je als het goed is direct het beeld van de bewuste pc. De usb-framegrabber wordt automatisch herkend en gebruikt. De bewuste pc is comfortabel te bedienen en de voordelige usb-framegrabber geeft een goed beeld. We hebben voor Full HD gekozen en dat gaat soepel over het lokale netwerk. Als test hebben we het systeem ook herstart en het BIOS geopend, wat eveneens probleemloos gaat. Het menu ATX is overigens bedoeld voor een uitbreiding waarmee je een pc op afstand kunt herstarten en aan- of uitzetten. 

Opslag koppelen 

PiKVM geeft je de mogelijkheid van virtuele schijven die een usb-stick of cd-rom kunnen emuleren. Daardoor kun je op afstand opslag koppelen aan de bewuste pc. Handig als je bijvoorbeeld een Linux-besturingssysteem wilt installeren. Als je in het menu op Drive klikt, zie je de opties voor het koppelen van opslag. Je bladert in feite naar het lokale bestand met Bestand kiezen en klikt dan op Upload. Hiermee wordt het bestand naar de Raspberry Pi geüpload. Achter Storage zie je hoeveel ruimte op de Raspberry Pi beschikbaar is. Als het uploaden voltooid is, kun je achter Image het bewuste bestand kiezen en daadwerkelijk koppelen als cd-rom of flashdrive. Wil je een iso-bestand als cd-rom koppelen, dan mag dat bestand maar 2,2 GB groot zijn. Daarom ‘past’ een iso-bestand voor de Windows-installatie niet. Je kunt dat eventueel wel op een andere manier voor elkaar krijgen. Maar je kunt natuurlijk ook gewoon een usb-flashdrive in de bewuste pc zelf prikken. 

Wanneer je je dekbed gewassen hebt, wil je dat het natuurlijk weer lekker dik en luchtig aanvoelt. Maar wanneer je hem gewoon in de droger gooit, kan de vulling gaan klonteren, zodat er dunne stukken en dikke stukken ontstaan. Dat slaapt niet echt lekker. Om dat te voorkomen, gooien veel mensen er een paar tennisballen bij. Helpt dat echt?

Wat tennisballen in de droger doen

Tijdens het drogen raken de tennisballen telkens het dekbed. Dat helpt vooral bij dons en veren. Als die nat zijn, blijven ze aan elkaar plakken en zakt de vulling in. Door de constante beweging vallen die samengepakte delen weer uiteen, waardoor de vulling zich opnieuw verspreidt. Zo kan de warme lucht overal beter bij en droogt het dekbed gelijkmatiger. De droogtijd wordt er niet korter van, maar het dekbed komt wel duidelijk voller uit de droger.

Hoeveel tennisballen zijn genoeg?

Met één tennisbal in de wasdroger merk je vaak weinig, zeker bij een groot dekbed. Die verdwijnt al snel in de stof en heeft dan weinig effect. Met twee tot vier ballen werkt het beter, omdat ze het dekbed op meerdere plekken tegelijk in beweging houden. Zolang de ballen vrij kunnen bewegen en niet vast blijven zitten in de vulling, doen ze hun werk.

Kun je elke tennisbal gebruiken bij het drogen van een dekbed in de droger?

iet elke tennisbal is even geschikt. Vooral nieuwe of felgekleurde ballen kunnen bij hogere temperaturen kleur afgeven en kleine pluisjes verliezen van de vilten buitenlaag. Dat komt niet vaak voor, maar het risico is wel aanwezig. Gebruik je oudere tennisballen, dan is de kans hierop kleiner. Wil je dat verder beperken, dan kun je de ballen in een oude witte sok stoppen en die dichtknopen. Het effect blijft grotendeels hetzelfde, al is het iets minder uitgesproken dan met losse ballen.

Geef het dekbed genoeg ruimte in de droger

Tennisballen helpen alleen als het dekbed voldoende ruimte heeft om te bewegen. Is de trommel te vol, dan draait alles als één geheel rond en gebeurt er weinig. Wil je grote tweepersoonsdekbedden drogen, dan heb je een droger met een ruime trommel nodig. Heb je die niet zelf? Kijk dan of er een wasserette bij je in de buurt is. Meer ruimte zorgt voor meer beweging en daarmee voor een beter eindresultaat.

Niet elk dekbed kan in de droger

Tennisballen hebben vooral effect bij dons- en verendekbedden. Bij synthetische vulling is dat verschil kleiner en kan de constante beweging van de ballen de vulling na verloop van tijd zelfs vervormen. Wol, zijde en andere natuurlijke materialen mogen meestal helemaal niet in de droger. Check daarom altijd eerst het waslabel voordat je het dekbed in de trommel legt.

Even tussendoor opschudden helpt

Haal het dekbed halverwege het programma even uit de droger en schud het los, alsof je het bed opmaakt. Leg het daarna omgedraaid terug in de trommel. Zo verdeelt de vulling zich opnieuw en kan het dekbed gelijkmatiger drogen.

Wat kun je van het eindresultaat verwachten?

Tennis- of drogerballen zijn vooral een hulpmiddel, geen vervanging voor de juiste drooginstellingen. Droog het dekbed niet te vaak of te heet: kies een lage of middelhoge temperatuur en selecteer een speciaal dons- of beddengoedprogramma als dat op je droger zit. Zorg ook voor voldoende ruimte in de trommel. Als je dan ook nog eens ballen laat meedraaien, heb je er alles aan gedaan om te zorgen dat je dekbed weer lekker vol uit de droger komt!

Waarom start een computer met een SSD binnen enkele seconden op, terwijl een oude harde schijf blijft ratelen? Het vervangen van een HDD door een SSD is de beste upgrade voor een trage laptop of pc. We leggen in dit artikel uit waar die enorme snelheidswinst vandaan komt en wat het fundamentele verschil is tussen deze twee opslagtechnieken.

Iedereen die zijn computer of laptop een tweede leven wil geven, krijgt vaak hetzelfde advies: vervang de oude harde schijf door een SSD. De snelheidswinst is direct merkbaar bij het opstarten en het openen van programma's. Maar waar komt dat enorme verschil in prestaties vandaan? Het antwoord ligt in de fundamentele technologie die schuilgaat onder de behuizing van deze opslagmedia.

De vertraging van mechanische onderdelen

Om te begrijpen waarom een Solid State Drive (SSD) zo snel is, moeten we eerst kijken naar de beperkingen van de traditionele harde schijf (HDD). Een HDD werkt met magnetische roterende platen. Dat kun je vergelijken met een geavanceerde platenspeler. Wanneer je een bestand opent, moet een fysieke lees- en schrijfkop zich naar de juiste plek op de draaiende schijf verplaatsen om de data op te halen. Dat fysieke proces kost tijd, wat we latentie noemen. Hoe meer de data op de schijf verspreid staat, hoe vaker de kop heen en weer moet bewegen en wachten tot de juiste sector onder de naald doordraait. Dit mechanische aspect is de grootste vertragende factor in traditionele opslag.

©Claudio Divizia

Flashgeheugen en directe gegevensoverdracht

Een SSD rekent definitief af met deze wachttijden omdat er geen bewegende onderdelen in de behuizing zitten. De naam 'Solid State' verwijst hier ook naar; het is een vast medium zonder rammelende componenten. In plaats van magnetische platen gebruikt een SSD zogenoemd NAND-flashgeheugen. Dat is vergelijkbaar met de technologie in een usb-stick, maar dan veel sneller en betrouwbaarder. Omdat de data op microchips wordt opgeslagen, is de toegang tot bestanden volledig elektronisch. Er hoeft geen schijf op toeren te komen en er hoeft geen arm te bewegen. De controller van de SSD stuurt simpelweg een elektrisch signaal naar het juiste adres op de chip en de data is direct beschikbaar.

Toegangstijd en willekeurige leesacties

Hoewel de maximale doorvoersnelheid van grote bestanden bij een SSD indrukwekkend is, zit de echte winst voor de consument in de toegangstijd. Een besturingssysteem zoals Windows of macOS is constant bezig met het lezen en schrijven van duizenden kleine systeembestandjes. Een harde schijf heeft daar enorm veel moeite mee, omdat de leeskop als een bezetene heen en weer moet schieten. Een SSD kan deze willekeurige lees- en schrijfopdrachten (random read/write) nagenoeg gelijktijdig verwerken met een verwaarloosbare vertraging. Dat is de reden waarom een pc met een SSD binnen enkele seconden opstart, terwijl een computer met een HDD daar soms minuten over doet.

©KanyaphatStudio

Van SATA naar NVMe-snelheden

Tot slot speelt de aansluiting een rol in de snelheidsontwikkeling. De eerste generaties SSD's gebruikten nog de SATA-aansluiting, die oorspronkelijk was ontworpen voor harde schijven. Hoewel dat al een flinke verbetering was, liepen snelle SSD's tegen de grens van deze aansluiting aan. Moderne computers maken daarom gebruik van het NVMe-protocol via een M.2-aansluiting. Deze technologie communiceert rechtstreeks via de snelle PCIe-banen van het moederbord, waardoor de vertragende tussenstappen van de oude SATA-standaard worden overgeslagen. Hierdoor zijn snelheden mogelijk die vele malen hoger liggen dan bij de traditionele harde schijf.