無盤工作站

無盤工作站

運行系統服務器操作的平台
無盤工作站的原理就是在網内有一個系統服務器,這台系統服務器上除了有它本身運行所需的操作系統外還需要有一個工作站運行所需的操作系統。“盤”指的是硬盤。無盤工作站的機箱中沒有硬盤,其它硬件都有(如主闆、内存等),而且無盤工作站的網卡必須帶有可引導芯片(一般網卡沒有,可引導芯片可以買到)。在無盤工作站啟動時網卡上的可引導芯片從系統服務器中取回所需數據供用戶使用。較常用的無盤啟動芯片有RPL和PXE兩種。簡單點一句話就是,無盤工作站其實就是把硬盤和主機分離,無盤工作站隻執行操作不執行存儲。
    中文名:無盤工作站 外文名: 别名: 領域:計算機 用于:計算機 性質:名詞 優勢:方便系統的管理喝維護

啟動原理

無盤工作站啟動原理

無盤工作站之所以能夠啟動,是由硬件(工作站端)和軟件(服務器端)共同配合的結果。軟件上,就是服務器上的遠程啟動相關服務和無盤系統軟件;硬件上,則是工作站網卡上的BootROM芯片。當然,對于不是很老的主闆,其BIOS中空閑較多并支持寫入,可以将BootROM芯片代碼寫入主闆BIOS中,節省了一個芯片。

較常用的無盤啟動芯片有RPL和PXE兩種。這兩種較為通用,其它還有一些廠商開發的專用芯片,不是很普及,以下的讨論中均以RPL和PXE為主。

RPL芯片可用于10M和100M的網卡,有針對NT(2000)的,有針對NetWare的。不同的網卡用的也不一樣,需要配套。所以做無盤時不是任何網卡都能做的。10M的NE2000和8029網卡、100M的8139網卡等都支持RPL芯片,并且也都容易找到相應的RPL芯片。

PXE芯片一般用于100M的網卡,以在8139網卡上的應用最為成熟和典型,甚至很容易就可找到用于8139網卡的PXE芯片代碼(用于寫入主闆或空白BOOT片)。如今較常見的是那種RPL/PXE雙啟動的BootROM芯片,價格在6元左右。

RPL芯片啟動原理

1.發現階段。當客戶機(Client)啟動後,其網卡上的BootROM會向服務器(Server)廣播一個引導請求幀,即“FIND幀”,該幀包含有客戶機的網卡号(MAC地址),網絡上所有服務器都會發現這個FIND幀。

2.提供階段。服務器遠程啟動服務收到客戶機廣播的“FIND幀”,根據幀中所帶的ID号,檢查遠程啟動數據庫中是否有該卡号的配置記錄,如果不存在,則引導過程不能繼續;如果存在,遠程啟動服務發送一個“FOUND幀”,這個幀中包含了服務器的網卡ID(即服務器的MAC地址),然後調用自舉協議(BOOTP,Boot Protocol)或者動态主機設置協議(DHCP,Dynamic Host Configuration Protocol)。

3.選擇階段。客戶機收到第一個響應後(因為可能網絡中不止一個服務器在運行遠程啟動服務,客戶機隻對收到的第一個“FOUND幀”回應,包括:分配給客戶機的機器名稱、IP地址、服務器的IP地址、BOOT所需的映像文件等),則發送一個SEND.FILE.REQUEST Frame給第一個回應的遠程啟動服務器,請求傳送啟動所需的文件。

4.确認階段。當遠程啟動服務器收到SEND.FILE.REQUEST Frame的請求後,根據其遠程啟動數據庫的客戶機記錄查找對應的BOOT BLOCK,将客戶機啟動所需的文件傳送給客戶機,即給工作站一個FILE.DAT.RESPONSE幀,這個幀包含了客戶機啟動所需的BOOT BLOCK。

5.啟動階段。客戶機接收到完整的啟動文件後,開始執行文件中的程序,将執行點轉向啟動塊的入口,啟動客戶機,同時使用另外一個互聯網協議:簡單文件傳輸協議(TFTP,Trivial Transfer Protocol)。然後引導不同的OS。

PXE芯片啟動原理

PXE是RPL的升級品,它是Preboot Execution Environment(預啟動執行環境)的縮寫。它們的不同之處為:一個是靜态路由,一個動态路由。不難理解:RPL是根據網卡上的ID号加上其它的記錄組成的Frame向server發出請求,而server那裡早已經有了這個ID數據,匹配成功則進行遠程啟動;PXE則是根據服務器端收到的工作站MAC地址(就是網卡号),使用DHCP服務給這個MAC地址指定一個IP地址,每次重啟動可能同一台工作站有與上次啟動有不同的IP,動态分配地址。下面以工作站引導過程說明PXE的啟動原理:

1.用戶端電腦開機後,PXE Boot ROM獲得控制權之前先做自我測試,然後以廣播形式發出一個請求FIND幀。

2.如果服務器收到個人電腦所送出的要求,就會送回DHCP回應,内容包括用戶端的IP地址,預設通訊通道,及開機映像文件。否則,服務器會忽略這個要求。

3.工作站收到服務器發回的響應後則會回應一個FRAME,以請求傳送啟動所需文件。

4.之後,将有更多的訊息在用戶端與服務器之間作應答,用以決定啟動參數。BootPROM 由 TFTP通訊協議從服務器下載開機映像檔,這個映像檔就是軟盤的映象文件。

5.工作站使用TFTP協議接收啟動文件後,将控制權轉交啟動塊,引導操作系統,完成遠程啟動。

Windows2000終端

WBT介紹

WBT(Windows Based Terminal)是Windows2000 Server/Advanced Server推出的一項标準服務,它允許用戶以Windows界面的客戶端訪問服務器,運行服務器中的應用程序,使用戶就像用自己的計算機一樣。在WBT的網絡中,所有應用軟件的安裝、配置、運行和存儲等均在服務器上進行,客戶機(終端)隻作為輸入輸出設備。當終端用戶登錄到服務器後,就可以像使用本地資源一樣使用服務器上的資源,運行服務器上Windows應用程序。

多個終端用戶可以同時登錄到服務器上,互不影響地工作。這樣的網絡十分容易進行集中管理,很适合學校和中小企業的局域網構建。WBT的這一特點跟早期的UNIX的字符終端類似,但WBT的優勢在于它是基于Windows的,具有友好的圖形界面和Windows的易用性。另外,在WBT的網絡環境下,網絡傳輸的數據主要是鍵盤和鼠标的輸入信息與顯示器的輸出信息,數據的處理都在服務器上進行,這就大大減少了網絡的傳輸量。

此方案中将原本要淘汰的386、486計算機作為終端使用,有利于資源的再利用;同時,安裝軟件及運算等都在服務器上進行,一般情況隻需維護一台服務器就行,對于軟件及防病毒的管理也降低了,所以利用該方案大大降低了總體擁有成本,節省了大量的資金。它有以下一些特點:

1.運算、存儲都在服務器内進行,安裝軟件隻需安裝在服務器上一份,所有終端就都可以使用;所有終端用戶的文件都各自獨立地存放在服務器上,即使掉電,也不會造成資料丢失;

2.機房維護由維護每一台PC,轉變為維護一台服務器,維護成本大大降低;總擁有成本(TCO)大大降低;

3.Windows2000服務器版本是最新的服務器操作系統,性能非常穩定,整個系統的穩定性得到可靠保障;

4.能滿足對因特網的需求;應用當今流行軟件時單機反映速度快;使用Windows終端與使用PC完全相同,所以在Windows終端上的學習經驗,可以應用到

5.管理和控制性強:終端服務器能夠對終端進行管理,設定終端機運行的軟件,同時能對終端機進行随時監控。

純軟件終端啟動原理

它的啟動原理前一部分與RPL或PXE無盤啟動原理完全相同,這裡就不再詳述了,後一部分的連接是基于Windows2000多用戶、多任務的基礎上的終端服務,在工作站上安裝由微軟提供的32位的連接程序,或由第三方的提供的16位或32位在DOS、Windows3x或Windows9x無盤站安裝連接程序,并設置好連接屬性,然後在啟動無盤站時将其連接命令加到DOS站的開機批處理,或加到無盤Windows的啟動組,使其自動連接Windows2000服務器。在終端安裝WindowsCE,服務器端安裝Windows2000專業版,終端啟動以後透過RDP協議運行服務器端的應用程序,服務器端進行應用程序運算後同樣透過RDP協議将結果在終端顯示。

主流對比

面對各種無盤解決方案讀者可能無可适從,本節将對PXE、RPL、Windows2000自帶的終端(下面稱為标準WBT)與基于MetaFrame的終端(下面稱為Meta WBT)之間的區别作一詳細的介紹。我們把标準WBT和Meta WBT合稱為終端。

标準WBT名氣最大,是軟件巨人微軟推出,捆綁在Windows2000裡面。它也是微軟針對嵌入式産品推出的重量級産品,微軟希望籍此在嵌入式産品市場中搶得壟斷地位。

标準WBT的優點是對終端的硬件要求不高,隻須運行WindowsCE以及處理一些簡單I/O動作。不須對現有終端作更多改造升級或再投資,通常586機器即可滿足要求,無須硬盤,在網卡的bootrom中增加Windows CE或PCI槽中插一片帶Windows CE的DOS即可,終端的其它方面無須改動,保護現有投資。缺點:對服務器硬件要求高,因為所有的終端運行的應用程序都在服務器上運行,CPU及内存資源消耗相當大。同時,由于Windows CE本身受限的缺陷,即“客戶機過瘦”,對各種外設的支持不足,相應的驅動程序較難找到,多媒體方面的性能較弱。大型軟件的運行速度較慢。由于微軟的慣例,客戶端隻限于Windows CE設備,服務器須是Windows2000服務器,從而大大限制了它的應用場合。

MetaFrame國内較少見,大家較為陌生,是美國Citrix公司開發,支持16位,32位WindowsPC,Windows終端,網絡電腦,WindowsCE設備,及範圍很廣的非Windows終端,Web浏覽器等。服務器端是MetaFrame Server,其實質是用Windows2000 Server上裝有MetaFrame服務端程序。服務器可以采用多個服務器群集的方式,但須指定一個主服務器(Master metal frame Server)由于客戶端程序可以跨平台工作,所以在未來ASP中競争更強。工作方式也與标準WBT極為相似,客戶端須自舉啟動(不一定選擇Windows CE,可以用其它OS,包括DOS、UNIX等),然後可以透過ICA協議在服務器執行應用程序,服務器端也通過ICA傳輸用戶界面,包括運行結果。

服務器可以置在遠端,然後終端通過ISDN,MODEN撥号,局域網,甚至無線傳輸等方式,以ICA協議與遠端的服務器通信。這與标準WBT相比有着很大的優勢,意味着ASP供應商可以透過Intenet提供應用服務。MetaFrame還有一個工具很誘人,管理員可以遠程操控客戶端界面,控制客戶端的鍵盤,鼠标以及輸出界面。MetaFrame的缺點與标準WBT一樣,對服務器硬件資源要求較高。實質上,MetaFrame與WBT的核心技術是将用戶界面程序與邏輯運行程序剝離,邏輯運行程序在服務器端運行,用戶界面程序通過ICA或RDP協議傳輸到客戶端,同時ICA或RDP将用戶交互響應的信息(如鍵盤,鼠标操作等)送回至邏輯運行程序處理。但客戶端系統的自舉還須靠本地原有的OS如WindowsCE等完成,故嚴格而言,并不算是遠程啟動技術。

PXE是真正意義上的遠程啟動技術。PXE是Intel公司開發,雖然推出時間不短,但真正有價值的應用卻是這一年内才體現。據記載,國内DTK公司,長城電腦都已成功在Intel PXE技術上研發Windows98無盤工作站,并在教育系統中大力推廣。工作站具有一個帶有Intel PXEbootrom的網卡或集成到BIOS的英特爾PXE代碼。當一個終端啟動後,服務器的操作系統(OS)将被加載至其内存中。在遠程啟動軟件外接附件的幫助下,服務器操作系統遠程啟動服務可以支持學生站運行Windows95和Windows98。當終端啟動時,PXE代碼将從服務器檢索啟動和配置軟件,這一過程就是遠程啟動。

與終端技術不同的是,PXE運行應用程序用到的是本地的資源,及内存,隻是相當于硬盤由網絡代替了,服務器的負荷也大為減少,配置要求相對較低,這是比WBT先進的一大優點。由于工作站上運行的是真正的Windows98,所以支持的應用軟件十分豐富。工作站加上硬盤後就變成一個标準的PC機,可以在其它場合應用,從而保護了客戶的投資。可惜的是,PXE如今還不支持撥号,ISDN等方式,因而不能透過Internet實現遠程啟動,因此作為ASP工具不太合适。但如果應用于電子教室,辦公室,酒店,網吧,證券等場合則相當具有競争力。在速度方面,與終端不相上下,但在多媒體方面,PXE占優勢。

綜上所述,三者各具優勢,用戶可根據自身的需求選擇适當的技術和産品。一般而言,若ASP,遠程教育選擇Metal frame最為合适,局域網場合選用PXE較為合适,而PDA,手持設備等則選Windows CE為佳。

PXE與RPL在運行應用程序所使用的資源除硬盤外,都是本地的資源,從其運行模式來看兩者有很多相似之處,但内核是截然不同的,以下從幾個方面進行比較:

PXE:Intel新推出的軟件,從理論上來講應該是很先進的,盡管還存在一些問題,但其優越的一面已經在應用中得到了充分的體現,而且Intel公司還将繼續提供這方面的支持,并且公開源碼,相信以後會更加改進。

RPL:Microsoft産品,已經很成熟了,而且許多愛好者都比較熟,技術資料到處都是,但Microsoft已經放棄了此産品開發與支持,不會再有更新的升級産品了。

運行速度

從少量機器來看,PXE與RPL似乎沒有太多的區别,但如果機器數量較多,PXE會快一些,其原因主要是RPL采用NETBEUI通信協議,若傳送過程中有錯誤幀,RPL會要求整個數據包重發,而PXE采用基于TCP/IP的MTFTP(多點傳送)的通信協議,若在傳送過程中有錯誤幀,PXE并不是将整個數據包重發,隻是将某一出錯線程的數據重發,這樣使整個網絡的啟動的速度加快。在工作站較多的情況下,出錯的概率較高,因此在這種情況下啟動速度的差别較大。

PXE要快一些,特别是在運行一些大的應用軟件或上網時更加明顯,主要原因是由于PXE的默認協議為TCP/IP。而在低配置無盤網絡中,RPL無盤Windows95要快。

安裝維護

安裝方面

PXE安裝是基于本地上傳的,也就是說,隻要在一個工作站上安裝好一台有盤工作站,然後通過上傳軟件,将整個硬盤上傳服務器的一個共享目錄下,安裝步驟比較少,整個過程也很簡單,安裝成功率很高。傳統方式下的RPL Windows95無盤站的安裝過程十分繁瑣,且很容易出錯,安裝成功率很低。當前的RPL技術吸取了PXE的本地上傳方式,使安裝的方法接近PXE的安裝,但需掌握RPL和PXE兩項技術才能進行安裝。當然當前出現的許多RPL98的安裝工具,給安裝無盤RPL Windows98帶來方便。

維護方面

PXE和改良的RPL在日後的維護方面十分方便,軟件的維護量極低,所需的維護隻是升級應用軟件,删除客戶機無用文件。若一段時間不用應用程序,且硬盤作好磁盤配額,那麼在這段時間内可以作到軟件零維護,對機房管理人員來說可以說是一個解放。傳統的RPL網絡的維護量極大,客戶機可以輕意的破壞系統,雖然可以通過各種手段加以限制,但無法從根本上解決,而且由于各種限制的存在使Windows界面面目全非。

硬件兼容

PXE軟件可以支持大多數的網卡和主闆,但PXE的啟動芯片支持的網卡并不多,對主闆的BIOS要求為AWORD的,其它的BIOS版本則有不兼容的現象,這是當前制約PXE發展的重要因素。RPL的硬件兼容性則很好幾乎所有的網卡和主闆都能支持。

無盤的劣勢

整盤癱瘓

就是當你隻有一個無盤服務器,而這個服務器出現故障的時候,整個網絡依賴于這部服務器的運作就會出現癱瘓,無法運作。因此人們隻能想多一個辦法就是備用多一個服務器作為分流,當一部壞的時候,分流這部就頂上。

隻有這樣才能保證無盤網絡中的無盤工作站的運行速度,在分流時起作用。

發展曆史

最早使用的無盤網絡,應該是UNIX的字符終端,無盤網絡是廣義上的定義,也是就是說隻客戶機上無軟硬盤,我們就稱為無盤網絡。

1994至1998年

從1994年至1996年,絕大多數無盤網絡基本構架都是采用NovellNetware3.11或NovellNetware3.12作服務器的操作平台,工作站以IPX方式登錄。當時我們稱它為IPX無盤網絡,主要是用于教學網絡,應用程序主要以DOS為主。

從1996年至1999年,以RPL方式登錄的無盤網絡占絕大多數,服務器端可以選擇NovellNetware4.1或WindowsNT4.0Server,在此期間,由于微軟的大力支持,在它的Windows95産品系列中,推出了網絡版的Windows95即所謂的完全版,它包含了網絡安裝命令Netsetup,之後的幾年RPL幾乎成為了無盤網絡的代名詞。

1998年微軟推出的Windows98,沒過多久,又推出了Windows98第二版,其内核較Windows95有較大變化,與Internet聯系更加緊密,功能也有所增強,遺憾的是Windows98不再提供Netsetup命令,也就是說Windows98無法安裝在無盤站上,盡管衆多的愛好者不斷的努力,無盤仍然不能98,期間,也有人聲稱成功安裝無盤Windows98,其實,隻是改頭換面的Windows95,其内核仍然是Windows95,我們把它稱之為僞Windows98。

2000年至今

自2000年至今的一年多來,由于Intel、3COM和QUALSTEM等大公司的界入,使無盤技術得到了飛速的發展,大量高質量的無盤支持軟件不斷出現,例如IntelPXEPDK、3COMDABS、3COM虛拟硬盤和QUALSTEM的Litenet。與之相對應的無盤方案也層出不窮,令人目不暇接,無盤站不能運行Windows98已成為過去,新的無盤啟動機制反過來被用到了RPL中,使得RPL工作站上也可以運行Windows98了。

與此同時,微軟公司在其劃時代的産品Windows2000中将終端技術收為标準組件,加上第三方軟件Mateframe對終端的支持,使其可以在無盤DOS或無盤Windows3x下連接Windows2000Server而形成所謂的純軟件Windows2000終端。當前在無盤技術方面有三個主流即:RPL無盤Windows98、PXE無盤Windows98系統和純軟件的Windows2000終端。可以看出在無盤組網方面用戶有了更多的選擇,而且無盤技術的應用領域更廣,幾乎所有有盤站能運行的軟件在無盤站都能運行。

無盤工作站在中國的發展

中國的無盤發展的很快,從最初隻有小型網絡的使用10M、100M時代,以及為數不多的開發公司,到如今大規模無盤應用,衆多的開發公司。

例如,銳起無盤XP。它是上海銳起信息技術有限公司集多年網絡平台研發經驗推出的用于遠程啟動Windows2000/XP的網絡平台軟件,也是國内第一家自主研發的無盤XP産品。銳起公司的無盤98産品(啟明星無盤網絡系統、銳起無盤網絡系統)在中國市場已廣泛應用。

銳起無盤XP初始啟動采用Intel PXE,啟動系統後采用TCP協議,可以最大程度的利用服務器的網絡和存儲資源,同時服務器端可以采用多網卡、硬盤陣列等提高服務器的網絡和存儲吞吐量,增加單台服務器所能帶的客戶機數量。由于銳起無盤XP的所有部件都是完全自主研發的,了解國内人員的使用習慣,管理員隻需在一個統一的管理界面中對無盤XP系統進行管理,配置簡單,一般技術人員可以在較短時間内掌握。銳起無盤XP無需對客戶機和服務器硬件做任何更改,客戶機隻需要有Intel PXE啟動代碼即可。無盤在中國的發展勢頭可見一斑,尤其是如今千兆随處見的時代,更給了無盤工作站創造了良好的發展環境。

2010年以後,中國的無盤發展速度更是幾何倍數的上升,各大網絡公司都看到了無盤的未來,紛紛推出自己的無盤産品。

2011年,中國更是有好多網吧開始了萬兆無盤的部署,使得在服務器強大配置下網絡不再是瓶頸,況且如今内存白菜價,SSD硬盤也降價了不少,不論是在用戶體驗還是經營成本,無盤都無疑是更好的選擇。

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