無盤工作站

無盤工作站

無盤工作站的原理就是在網內有一個系統伺服器,這台系統伺服器上除了有它本身運行所需的作業系統外還需要有一個工作站運行所需的作業系統。無盤工作站的機箱中沒有硬碟,其它硬體都有(如主機板、記憶體等),而且無盤工作站的網卡必須帶有可引導晶片(一般網卡沒有,可引導晶片可以買到)。在無盤工作站啟動時網卡上的可引導晶片從系統伺服器中取回所需數據供用戶使用。 簡單點一句話就是,無盤工作站其實就是把硬碟和主機分離,無盤工作站只執行操作不執行存儲。故不會改變檔案

基本信息

啟動原理

無盤工作站 啟動原理

無盤工作站 無盤工作站

無盤工作站 之所以能夠啟動,是由硬體(工作站端)和軟體(伺服器端)共同配合的結果。軟體上,就是伺服器上的遠程啟動相關服務和無盤系統軟體;硬體上,則是工作站網卡上的BootROM晶片。當然,對於不是很老的主機板,其BIOS中空閒較多並支持寫入,可以將BootROM晶片代碼寫入主機板BIOS中,節省了一個晶片。

較常用的無盤啟動晶片有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晶片,不是很普及,以下的討論中均以RPL和PXE為主。

RPL 晶片可用於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晶片,並且也都容易找到相應的RPL晶片。

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

RPL晶片啟動原理

1.發現階段。當客戶機(Client)啟動後,其網卡上的BootROM會向伺服器(Server)廣播一個引導請求幀,即“FIND幀”,該幀包含有客戶機的網卡號(MAC地址),網路上所有伺服器都會發現這個FIND幀。

2.提供階段。伺服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號,檢查遠程啟動資料庫中是否有該卡號的配置記錄,如果不存在,則引導過程不能繼續;如果存在,遠程啟動服務傳送一個“FOUND幀”,這個幀中包含了伺服器的網卡ID(即伺服器的MAC地址),然後調用自舉協定(BOOTP,Boot Protocol)或者動態主機設定協定(DHCP,Dynamic Host Configuration Protocol)。

3.選擇階段。客戶機收到第一個回響後(因為可能網路中不止一個伺服器在運行遠程啟動服務,客戶機只對收到的第一個“FOUND幀”回應,包括:分配給客戶機的機器名稱、IP位址、伺服器的IP位址、BOOT所需的映像檔案等),則傳送一個SEND.FILE.REQUEST Frame 給第一個回應的遠程啟動伺服器,請求傳送啟動所需的檔案。

4.確認階段。當遠程啟動伺服器收到 SEND.FILE.REQUEST Frame的請求後,根據其遠程啟動資料庫的客戶機記錄查找對應的BOOT BLOCK,將客戶機啟動所需的檔案傳送給客戶機,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檔案後,開始執行檔案中的程式,將執行點轉向啟動塊的入口,啟動客戶機,同時使用另外一個網際網路協定:簡單檔案傳輸協定(TFTP,Trivial Transfer Protocol)。然後引導不同的OS。

PXE晶片啟動原理

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:一個是靜態路由,一個動態路由。不難理解:RPL是根據網卡上的ID號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則是根據伺服器端收到的工作站MAC地址(就是網卡號),使用DHCP服務給這個MAC地址指定一個IP位址,每次重啟動可能同一台工作站有與上次啟動有不同的IP,動態分配地址。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.如果伺服器收到個人電腦所送出的要求,就會送回 DHCP 回應,內容包括用戶端的 IP 地址,預設通訊通道,及開機映像檔案。否則,伺服器會忽略這個要求。

3.工作站收到伺服器發回的回響後則會回應一個FRAME,以請求傳送啟動所需檔案。

4.之後,將有更多的訊息在用戶端與伺服器之間作應答,用以決定啟動參數。BootPROM 由 TFTP 通訊協定從伺服器下載開機映像檔,這個映像檔就是軟碟的映象檔案。

5.工作站使用TFTP 協定接收啟動檔案後,將控制權轉交啟動塊,引導作業系統,完成遠程啟動。

Windows 2000終端

WBT介紹

WBT(Windows Based Terminal)是Windows2000 Server/Advanced Server推出的一項標準服務,它允許用戶以Windows界面的客戶端訪問伺服器,運行伺服器中的應用程式,使用戶就像用自己的計算機一樣。在WBT的網路中,所有套用軟體的安裝、配置、運行和存儲等均在伺服器上進行,客戶機(終端)只作為輸入輸出設備。當終端用戶登錄到伺服器後,就可以像使用本地資源一樣使用伺服器上的資源,運行伺服器上Windows應用程式。多個終端用戶可以同時登錄到伺服器上,互不影響地工作。這樣的網路十分容易進行集中管理,很適合學校和中小企業的區域網路構建。WBT的這一特點跟早期的UNIX的字元終端類似,但WBT的優勢在於它是基於Windows的,具有友好的圖形界面和Windows的易用性。另外,在WBT的網路環境下,網路傳輸的數據主要是鍵盤和滑鼠的輸入信息與顯示器的輸出信息,數據的處理都在伺服器上進行,這就大大減少了網路的傳輸量。

此方案中將原本要淘汰的386、486計算機作為終端使用,有利於資源的再利用;同時,安裝軟體及運算等都在伺服器上進行,一般情況只需維護一台伺服器就行,對於軟體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、存儲都在伺服器內進行,安裝軟體只需安裝在伺服器上一份,所有終端就都可以使用;所有終端用戶的檔案都各自獨立地存放在伺服器上,即使掉電,也不會造成資料丟失;

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

3. Windows2000 伺服器版本是最新的伺服器作業系統,性能非常穩定,整個系統的穩定性得到可靠保障;

4.能滿足對網際網路的需求;套用當今流行軟體時單機反映速度快;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,可以套用到

5. 管理和控制性強:終端伺服器能夠對終端進行管理,設定終端機運行的軟體,同時能對終端機進行隨時監控。

純軟體終端啟動原理

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,後一部分的連線是基於Windows 2000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位的連線程式,或由第三方的提供的16位或32位在DOS、Windows 3x或Windows 9x無盤站安裝連線程式,並設定好連線屬性,然後在啟動無盤站時將其連線命令加到DOS站的開機批處理,或加到無盤Windows 的啟動組,使其自動連線Windows 2000伺服器。在終端安裝Windows CE,伺服器端安裝Windows 2000專業版,終端啟動以後透過RDP協定運行伺服器端的應用程式,伺服器端進行應用程式運算後同樣透過RDP協定將結果在終端顯示。

主流對比

面對各種無盤解決方案讀者可能無可適從,本節將對PXE、 RPL、Windows 2000 自帶的終端(下面稱為標準WBT) 與基於MetaFrame的終端(下面稱為Meta WBT)之間的區別作一詳細的介紹。我們把標準WBT和Meta WBT合稱為終端。

標準WBT名氣最大,是軟體巨人微軟推出,捆綁在Windows 2000裡面。它也是微軟針對嵌入式產品推出的重量級產品,微軟希望籍此在嵌入式產品市場中搶得壟斷地位。

標準WBT的優點是對終端的硬體要求不高,只須運行Windows CE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,無須硬碟,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:對伺服器硬體要求高,因為所有的終端運行的應用程式都在伺服器上運行,CPU及記憶體資源消耗相當大。同時,由於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,相應的驅動程式較難找到,多媒體方面的性能較弱。大型軟體的運行速度較慢。由於微軟的慣例,客戶端只限於Windows CE設備,伺服器須是Windows 2000伺服器,從而大大限制了它的套用場合。

MetaFrame國內較少見,大家較為陌生,是美國Citrix公司開發,支持16位,32位Windows PC,Windows終端,網路電腦,Windows CE設備,及範圍很廣的非Windows終端,Web瀏覽器等。伺服器端是MetaFrame Server,其實質是用Windows 2000 Server上裝有MetaFrame服務端程式。伺服器可以採用多個伺服器群集的方式,但須指定一個主伺服器(Master metal frame Server)由於客戶端程式可以跨平台工作,所以在未來ASP中競爭更強。工作方式也與標準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協定在伺服器執行應用程式,伺服器端也通過ICA傳輸用戶界面,包括運行結果。伺服器可以置在遠端,然後終端通過ISDN,MODEN撥號,區域網路,甚至無線傳輸等方式,以ICA協定與遠端的伺服器通信。這與標準WBT相比有著很大的優勢,意味著ASP供應商可以透過Intenet提供套用服務。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,滑鼠以及輸出界面。MetaFrame 的缺點與標準WBT一樣,對伺服器硬體資源要求較高。實質上,MetaFrame與 WBT的核心技術是將用戶界面程式與邏輯運行程式剝離,邏輯運行程式在伺服器端運行,用戶界面程式通過ICA或RDP協定傳輸到客戶端,同時ICA或RDP將用戶互動回響的信息(如鍵盤,滑鼠操作等)送回至邏輯運行程式處理。但客戶端系統的自舉還須靠本地原有的OS如Windows CE等完成,故嚴格而言,並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,但真正有價值的套用卻是這一年內才體現。據記載,國內DTK公司,長城電腦都已成功在Intel PXE技術上研發Windows 98無盤工作站,並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,伺服器的作業系統(OS)將被載入至其記憶體中。在遠程啟動軟體外接附屬檔案的幫助下,伺服器作業系統遠程啟動服務可以支持學生站運行Windows 95和Windows 98。當終端啟動時,PXE代碼將從伺服器檢索啟動和配置軟體,這一過程就是遠程啟動。

與終端技術不同的是,PXE運行應用程式用到的是本地的資源,及記憶體,只是相當於硬碟由網路代替了,伺服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。由於工作站上運行的是真正的Windows 98,所以支持的套用軟體十分豐富。工作站加上硬碟後就變成一個標準的PC機,可以在其它場合套用,從而保護了客戶的投資。可惜的是,PXE如今還不支持撥號,ISDN等方式,因而不能透過Internet實現遠程啟動,因此作為ASP工具不太合適。但如果套用於電子教室,辦公室,酒店,網咖,證券等場合則相當具有競爭力。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適當的技術和產品。一般而言,若ASP,遠程教育選擇Metal frame最為合適,區域網路場合選用PXE較為合適,而PDA,手持設備等則選Windows CE為佳。

PXE與RPL在運行應用程式所使用的資源除硬碟外,都是本地的資源,從其運行模式來看兩者有很多相似之處,但核心是截然不同的,以下從幾個方面進行比較:

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

RPL:Microsoft產品,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已經放棄了此產品開發與支持,不會再有更新的升級產品了。

運行速度

從少量機器來看,PXE與RPL似乎沒有太多的區別,但如果機器數量較多,PXE會快一些,其原因主要是RPL採用NETBEUI通信協定,若傳送過程中有錯誤幀,RPL會要求整個數據包重發,而PXE採用基於TCP/IP的MTFTP(多點傳送)的通信協定,若在傳送過程中有錯誤幀,PXE並不是將整個數據包重發,只是將某一出錯執行緒的數據重發,這樣使整個網路的啟動的速度加快。在工作站較多的情況下,出錯的機率較高,因此在這種情況下啟動速度的差別較大。

PXE要快一些,特別是在運行一些大的套用軟體或上網時更加明顯,主要原因是由於PXE的默認協定為TCP/IP。而在低配置無盤網路中,RPL無盤Windows 95要快。

安裝維護

安裝方面

PXE安裝是基於本地上傳的,也就是說,只要在一個工作站上安裝好一台有盤工作站,然後通過上傳軟體,將整個硬碟上傳伺服器的一個已分享資料夾下,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 Windows 95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 Windows 98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,軟體的維護量極低,所需的維護只是升級套用軟體,刪除客戶機無用檔案。若一段時間不用應用程式,且硬碟作好磁碟配額,那么在這段時間內可以作到軟體零維護,對機房管理人員來說可以說是一個解放。傳統的RPL網路的維護量極大,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,而且由於各種限制的存在使Windows 界面面目全非。

硬體兼容

PXE軟體可以支持大多數的網卡和主機板,但PXE的啟動晶片支持的網卡並不多,對主機板的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的硬體兼容性則很好幾乎所有的網卡和主機板都能支持。

無盤優勢

無盤網路 的本意一個是為了降低工作站的成本,但主要卻是為了管理和維護的方便。試想,如果把工作站要用到的作業系統的檔案和軟體檔案都放到伺服器上,系統的管理和維護都在伺服器上完成,軟體升級只需要配置一次,網路中的所有計算機就都能用上新軟體,這對網路管理員來說的確是福音。但事實上情況並沒有那么簡單,微軟最初推出的傳統無盤Window95已經使人們對"無盤網路"失去了信心,無盤網路配置的繁瑣比之有盤網路配置更加麻煩、結構的不合理導致傳統無盤網路系統不穩定、軟體運行不正常甚至很多軟體無法運行,這些使無盤技術幾乎已經走到了盡頭,正是在這個時候,無盤Windows98、Windows2000終端網路系統應運而生了。

列舉優點如下:

1.省資金。每個工作站都不用硬碟,節約大量資金。

2.易管理。工作站10秒自動還原,由於無硬碟,所以不怕隨意關機或人為破壞。

3.速度快。12秒進Windows 98,這是有盤無法想像的。伺服器採用高速磁碟陣列,加上大記憶體,大快取,高速CPU,所以回響速度極高,普通工作站性能大幅提升。

4.內容豐富。每個工作站都共享240G或更多節目,比有盤多6倍。2000多首MP3,1000多集電影,上1000個遊戲,足以讓每個網民樂不思蜀,網咖財源滾滾。

5.安全性好。獨一無二的超級保護功能足以讓有盤工作站相形見絀,不怕惡意攻擊和破壞,實現無人值守及零維護,再也不用整天手忙腳亂地Ghost硬碟了。

6.遊戲升級快。升級伺服器遊戲相當於同時升級幾百台工作站的遊戲。

7.安裝快速簡單。原有網路原封不動,100台改無盤只要3個小時左右。

無盤劣勢

整盤癱瘓

就是當你只有一個無盤伺服器,而這個伺服器出現故障的時候,整個網路依賴於這部伺服器的運作就會出現癱瘓,無法運作。因此人們只能想多一個辦法就是備用多一個伺服器作為分流,當一部壞的時候,分流這部就頂上。

只有這樣才能保證無盤網路中的無盤工作站的運行速度,在分流時起作用。

發展歷史

最早使用的無盤網路,應該是UNIX的字元終端,無盤網路是廣義上的定義,也是就是說只客戶機上無軟硬碟,我們就稱為無盤網路。

1994至1996年

從1994年至1996年,絕大多數無盤網路基本構架都是採用Novell Netware 3.11或Novell Netware 3.12作伺服器的操作平台,工作站以IPX方式登錄。當時我們稱它為IPX無盤網路,主要是用於教學網路,應用程式主要以DOS為主。

1996至1999年

從1996年至1999年,以RPL方式登錄的無盤網路占絕大多數,伺服器端可以選擇Novell Netware 4.1或Windows NT 4.0Server,在此期間,由於微軟的大力支持,在它的Windows 95產品系列中,推出了網路版的Windows 95即所謂的完全版,它包含了網路安裝命令Netsetup,之後的幾年RPL幾乎成為了無盤網路的代名詞,1998年微軟推出的Windows 98,沒過多久,又推出了Windows 98第二版,其核心較Windows95有較大變化,與Internet聯繫更加緊密,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,儘管眾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Windows 98,其實,只是改頭換面的Windows 95,其核心仍然是Windows 95,我們把它稱之為偽Windows 98。

2000年至今

自2000年至今的一年多來,由於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體不斷出現,例如Intel PXE PDK、3COM DABS、3COM虛擬硬碟和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Windows 98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Windows 98了。與此同時,微軟公司在其劃時代的產品Windows2000中將終端技術收為標準組件,加上第三方軟體Mateframe對終端的支持,使其可以在無盤DOS或無盤Windows3x下連線Windows2000 Server而形成所謂的純軟體Windows 2000 終端。當前在無盤技術方面有三個主流即:RPL無盤Windows98、PXE 無盤Windows 98系統和純軟體的Windows 2000 終端。可以看出在無盤組網方面用戶有了更多的選擇,而且無盤技術的套用領域更廣,幾乎所有有盤站能運行的軟體在無盤站都能運行。

無盤工作站在中國的發展

無盤工作站在98時代進入中國後,得到了很好的發展,最國中國三大無盤產品(銳起BXP,網眾NXP,斯普林MZD)都是在那個時代發展起來的,十年中,中國的無盤發展的很快,從最初只有小型網路的使用10M、100M時代,以及為數不多的開發公司,到如今大規模無盤套用,眾多的開發公司。無盤在中國的發展勢頭可見一斑,尤其是如今千兆隨處見的時代,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,各大網路公司都看到了無盤的未來,紛紛推出自己的無盤產品。

2011年,中國更是有好多網咖開始了萬兆無盤的部署,使得在伺服器強大配置下網路不再是瓶頸,況且如今記憶體白菜價,SSD硬碟也降價了不少,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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