无盘工作站技术研究

摘　要：本文主要谈论无盘工作站的应用的几种技术及各种技术的优缺点；无盘工作站最早起源于windows95、windows98，随着启动系统的不断升级和网络环境的不断发展，windows xp成为无盘的主流启动系统同时相应的服务器软件也经历一个比较大的变迁；BXP和ISCSI已经成现在无盘服务器软件最终解决方案。

关键词： RPL；PXE；ISCSI
1．引言

　　总的来说，无盘工作站都是由网卡的启动芯片（Boot ROM）以不同的形式向服务器发出启动请求号，服务器收到后，根据不同的机制，向工作站发送启动数据，工作站下载完启动数据后，系统控制权由Boot ROM转到内存中的某些特定区域，并引导操作系统。根据不同的启动机制，目录比较常用无盘工作站可分为RPL、PXE和ISCSI，而Windows 2000终端从其原理来说，并不属于无盘工作站，它也可以用终端卡或硬盘引导系统，进入工作站操作系统后，再连接Windows2000 服务器，而这个连接程序与一般的应用软件并没有什么本质区别，我们把它归结到无盘网络的原因是：目前大多数的终端都是先通过RPL、PXE和ISCSI启动无盘到DOS、Windows98、Windows xp，再从无盘站中连接，成为终端。

2．RPL启动工作原理

　　RPL为Remote Initial Program Load的缩写，RPL无盘网络技术在1997年至2000年这三年中，一直占据着主导地位，几乎成了无盘网络的代名词，启动过程分析如下：

　　客户机开机后，初始化网卡，网卡BootROM上固化的软件向网络广播一个FIND帧，即引导请求帧，该帧中包含有客户机的网卡ID号。

　　服务器端的远程启动服务接收到客户机广播的FIND 帧后，根据帧中所带的网卡ID号在远程启动数据库中查找相应的工作站记录，如果不存在这样一个记录，引导过程不能继续;如果此工作站记录已经存在，远程启动服务则发送一个FOUND 帧给客户机的RPLROM，FOUND帧中已包含了服务器的网卡ID。

　　服务器端的远程启动服务在收到T帧后，将根据远程启动数据库中的工作站记录查找对应的启动块（BootBlock）——在实际配置时我们知道，它位于NETBEUI目录，名为和——用SE帧将启动块送回客户机端的RPLROM。

　　RPLROM在收齐所有的SE帧后，将执行点转向启动块的入口，启动工作站。工作站以Windows 95实模式启动后，将创建一个RAM盘，并将Windows 95实模式文件从远程启动服务器拷贝到RAM盘，加载Windows 95实模式网络设备启动并建立一个到SBS服务器的连接。最后，连接到该客户机的计算机目录（Machine Directory）所在的服务器上，并根据计算机目录中的有关设置及数据完成Windows 95启动过程。

　　然而Win95由于它内核上的限制（例如：不支持AGP显卡），不能较好地与Internet接轨，其应用受到了极大的限制。

3．Windows 2000终端（WBT）的特点及纯软件终端启动原理

　　WBT（Windows Based Termintal）是Windows2000 Server／Advanced Server推出的一项标准服务，它允许用户以Windows界面的客户端访问服务器，运行服务器中的应用程序，使用户就像用自己的计算机一样。在WBT的网络中，所有应用软件的安装、配置、运行和存储等均在服务器上进行，客户机（终端）只作为输入输出设备。当终端用户登录到服务器后，就可以像使用本地资源一样使用服务器上的资源，运行服务器上Windows应用程序。多个终端用户可以同时登录到服务器上，互不影响地工作。这样的网络十分容易进行集中管理，很适合学校和中小企业的局域网构建。WBT的这一特点跟早期的UNIX的字符终端类似，但WBT的优势在于它是基于Windows的，具有友好的图形界面和Windows的易用性。另外，在WBT的网络环境下，网络传输的数据主要是键盘和鼠标的输入信息与显示器的输出信息，数据的处理都在服务器上进行，这就大大减少了网络的传输量。

　　相比RPL无盘站网络速度提高10倍：因服务器与终端间只传送键盘、鼠标及显示信号，故每台终端瞬间仅占用20K网络带宽，所以10M/100M网轻松支持50~100台终端。然而网络中使用共同的镜像文件，时常会出现蓝屏现象；同时由于网络等因素限制只使用于win98，在windows xp中很难应用。　　　　　　　　　　　　　　　4．PXE启动原理

　　PXE是RPL的升级品，它是Preboot Execution Environment的缩写。它们的不同之处在于RPL是静态路由，而PXE是动态路由。其通信协议采用TCP/IP，与Internet连接高效而可靠，PXE无盘工作站的启动过程分析如下：

　　客户端个人电脑开机后, 在 TCP/IP Bootrom 获得控制权之前先做自我测试。

　　Bootprom 送出 BOOTP/DHCP 要求以取得 IP。

1) 如果服务器收到个人电脑所送出的要求, 就会送回 BOOTP/DHCP 回应,内容包括客户端的 IP 地址, 预设网关, 及开机影像文件。否则, 服务器会忽略这个要求。

2) Bootprom 由 TFTP 通讯协议从服务器下载开机影像文件。

3) 个人电脑通过这个开机影像文件开机, 这个开机文件可以只是单纯的开机程式也可以是操作系统。

4) 开机影像文件将包含 kernel loader 及压缩过的 kernel, 此 kernel 将支持NTFS root系统。

5) 远程客户端根据下载的文件启动机器。

5．ISCSI启动原理

　　此技术于2003年2月11日，由IETF(Internet Engineering Task Force，互联网工程任务组)正式通过;它由IBM、思科共同发起，是一种基于网络的数据存储技术，具有硬件成本低廉，操作简单，扩充性强，传输速度快等特点。

　　当客户端发出一个数据、文件或应用程序的请求后，操作系统机会根据客户端请求的内容生成一个SCSI命令和数据请求，SCSI命令和数据请求通过封装后会加上一个信息包标题，并通过以太网传输到接收端;当接收端接收到这个信息包后，会对信息包进行解包，分离出的SCSI命令与数据，而分离出来的SCSI命令和数据将会传输给存储设备，当完成一次上述流程后，数据又会被返回到客户端，以响应客户端ISCSI的请求。

6．四种主流无盘网络的总结

　　标准WBT名气最大，是软件巨人微软推出，捆绑在Windows 2000里面。它也是微软针对嵌入式产品推出的重量级产品，微软希望籍此在嵌入式产品市场中抢得垄断地位。

　　标准WBT的优点是对终端的硬件要求不高，只须运行Windows CE以及处理一些简单I/O动作。不须对现有终端作更多改造升级或再投资，通常586机器即可满足要求，无须硬盘， 在网卡的bootrom中增加Windows CE或PCI槽中插一片带Windows CE的DOS即可，终端的其它方面无须改动，保护现有投资。缺点：对服务器硬件要求高，因为所有的终端运行的应用程序都在服务器上运行，CPU及内存资源消耗相当大。同时，由于Windows CE本身受限的缺陷，即“客户机过瘦”，对各种外设的支持不足，相应的驱动程序较难找到，多媒体方面的性能较弱。大型软件的运行速度较慢，客户端只限于Windows CE设备，服务器须是Windows 2000服务器，从而大大限制了它的应用场合。

　　PXE是真正意义上的远程启动技术。PXE是Intel公司开发。 工作站具有一个带有Intel PXE bootrom的网卡或集成到BIOS的英特尔PXE代码。当一个终端启动后，服务器的操作系统（OS）将被加载至其内存中。与终端技术不同的是，PXE运行应用程序用到的是本地的资源，及内存，只是相当于硬盘由网络代替了，服务器的负荷也大为减少，配置要求相对较低，这是比WBT先进的一大优点。工作站加上硬盘后就变成一个标准的PC机，可以在其它场合应用，从而保护了客户的投资。可惜的是，不能透过Internet实现远程启动，因此应用于电子教室，办公室，酒店，网吧，证券等场合则相当具有竞争力。在速度方面，与终端不相上下，但在多媒体方面，PXE占优势。

　　ISCSI存储技术在这几年来得到了快速发展。ISCSI的最大好处是能提供快速的网络环境，虽然目前其性能和带宽跟光纤网络还有一些差距，但能节省企业约30-40%的成本。ISCSI技术优点和成本优势的主要体现包括以下几个方面：

1) 硬件成本低：构建ISCSI存储网络，除了存储设备外，交换机、线缆、接口卡都是标准的以太网配件，价格相对来说比较低廉。同时，ISCSI还可以在现有的网络上直接安装，并不需要更改企业的网络体系，这样可以最大程度地节约投入。

2) 操作简单，维护方便：对ISCSI存储网络的管理，实际上就是对以太网设备的管理，只需花费少量的资金去培训ISCSI存储网络管理员。当ISCSI存储网络出现故障时，问题定位及解决也会因为以太网的普及而变得容易。

3) 扩充性强：对于已经构建的ISCSI存储网络来说，增加ISCSI存储设备和服务器都将变得简单且无需改变网络的体系结构。

4) 带宽和性能：ISCSI存储网络的访问带宽依赖以太网带宽。随着千兆以太网的普及和万兆以太网的应用，ISCSI存储网络会达到甚至超过FC(FiberChannel，光连通道)存储网络的带宽和性能。突破距离限制：ISCSI存储网络使用的是以太网，因而在服务器和存储设备的空间布局上的限制就会少了很多，甚至可以跨越地区和国家。

　　综上所述，几种技术各具优势，根据不用的特点选择适当的技术和产品。局域网场合选用ISCSI较为合适，而PDA，手持设备等则选Windows CE为佳。　　　　　7．参考文献：

[1]无盘网络完整教程（基础篇）。俞席忠，钟宇虹编著 清华大学出版社。

[2] 无盘网络完整教程（高级篇）。俞席忠编著 清华大学出版社。



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