使用BXP無盤網(wǎng)絡(luò)改造計算機實驗室(圖文)

1、使用BXP無盤網(wǎng)絡(luò)改造計算機實驗室(圖文)    論文導讀：計算機實驗室一般采用帶有保護卡的有盤系統(tǒng)，通過保護卡可以防止硬盤數(shù)據(jù)（主要是系統(tǒng)分區(qū)）被修改，包括學生的惡意操作和病毒的攻擊。通過在計算機實驗室中組建無盤網(wǎng)絡(luò)可以避免這些故障的產(chǎn)生，同時使系統(tǒng)維護變得簡單，也降低了投資成本。無盤網(wǎng)絡(luò)由一個服務(wù)器和多個無盤客戶端構(gòu)成，客戶端遠程引導位于服務(wù)器上的系統(tǒng)映像。在有些無盤網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中，為了分擔數(shù)據(jù)流量而允許設(shè)置多個服務(wù)器，為了方便客戶端存儲而允許設(shè)置本地物理硬盤。無盤網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展經(jīng)過了由最初的基于RPL的無盤Windows95，到支持Windows98的In

2、telPXEPDK、3COMDABS、3COMVLD和Litenet，然后到支持Windows2000的BootNIC，再到支持WindowsXP的BXP的過程。IO服務(wù)負責處理從BXP客戶端傳送過來的IO請求，并負責存取虛擬磁盤里的系統(tǒng)映像，對于較大型的無盤網(wǎng)絡(luò)，可以適當增設(shè)一些IO服務(wù)器，以分擔數(shù)據(jù)流量，提高運行速度。開機后，客戶端從網(wǎng)卡啟動，使用PXE從服務(wù)器下載一個帶引導程序的映像文件，連接服務(wù)器的虛擬磁盤，并生成一個虛擬的本地磁盤，然后將服務(wù)器虛擬磁盤里的系統(tǒng)映像裝載到這個本地虛擬磁盤里。 關(guān)鍵詞：無盤網(wǎng)絡(luò)，有盤系統(tǒng)，BXP，服務(wù)器，客戶端，虛擬磁盤，系統(tǒng)映像  

3、  1概述 計算機實驗室一般采用帶有保護卡的有盤系統(tǒng)，通過保護卡可以防止硬盤數(shù)據(jù)（主要是系統(tǒng)分區(qū)）被修改，包括學生的惡意操作和病毒的攻擊。但是對于非法操作而引起的故障卻難以避免，比如強行斷電最容易損壞硬盤，輕則丟失數(shù)據(jù)，重則造成物理損壞。通過在計算機實驗室中組建無盤網(wǎng)絡(luò)可以避免這些故障的產(chǎn)生，同時使系統(tǒng)維護變得簡單，也降低了投資成本。早期，無盤網(wǎng)絡(luò)的目的主要是為了降低成本，但在其發(fā)展和應(yīng)用中才發(fā)現(xiàn)它的最大優(yōu)點在于故障率低且系統(tǒng)維護簡單，這也成了如今使用無盤網(wǎng)絡(luò)的主要原因。論文參考。 無盤網(wǎng)絡(luò)由一個服務(wù)器和多個無盤客戶端構(gòu)成，客戶端遠程引導位于服務(wù)器上的系統(tǒng)映像。在有些無盤網(wǎng)

4、絡(luò)技術(shù)中，為了分擔數(shù)據(jù)流量而允許設(shè)置多個服務(wù)器，為了方便客戶端存儲而允許設(shè)置本地物理硬盤。無盤網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展經(jīng)過了由最初的基于RPL的無盤Windows95，到支持Windows 98的Intel PXE PDK、3COM DABS、3COM VLD和Litenet，然后到支持Windows 2000的BootNIC，再到支持Windows XP的BXP的過程。隨著無盤網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，其安裝和配置越來越方便，功能越來越強悍。本文以BXP為對象講述無盤網(wǎng)絡(luò)的工作原理及其在應(yīng)用上的優(yōu)點。 2BXP無盤網(wǎng)絡(luò)工作原理 2.1 BXP簡介 Venturcom公司開發(fā)的BXP是BootNIC的升級版本，其工作原理

5、和Boot-NIC類似，都是基于網(wǎng)絡(luò)存儲，但是BootNIC僅支持Windows 2000,而BXP既支持Windows 2000也支持Windows XP。BXP是利用服務(wù)器的硬盤空間，通過網(wǎng)絡(luò)存儲和虛擬映射來實現(xiàn)無盤網(wǎng)絡(luò)，其中服務(wù)器只提供啟動和存取服務(wù)，所有的處理都在客戶端完成，所以相對于一般的無盤終端來講，BXP無盤網(wǎng)絡(luò)對客戶端配置的要求是比較高的。 2.2 BXP服務(wù)器 BXP服務(wù)器由一些服務(wù)和管理模塊組成，主要的服務(wù)包括IO服務(wù)和登錄服務(wù)。 IO服務(wù)負責處理從BXP客戶端傳送過來的IO請求，并負責存取虛擬磁盤里的系統(tǒng)映像，對于較大型的無盤網(wǎng)絡(luò)，可以適當增設(shè)一些IO服務(wù)器，以分擔數(shù)據(jù)流

6、量，提高運行速度。 登錄服務(wù)用于驗證客戶端帳號，并向客戶端提供相應(yīng)的虛擬磁盤的系統(tǒng)信息。 2.3 BXP客戶端（無盤工作站） 為了實現(xiàn)從網(wǎng)絡(luò)上遠程引導，BXP客戶端使用了PXE（Pre-bootExecution Environment,預(yù)置執(zhí)行環(huán)境）的引導技術(shù)，即使用帶有PXE BOOTROM芯片的網(wǎng)卡。開機后，客戶端從網(wǎng)卡啟動，使用PXE從服務(wù)器下載一個帶引導程序的映像文件，連接服務(wù)器的虛擬磁盤，并生成一個虛擬的本地磁盤，然后將服務(wù)器虛擬磁盤里的系統(tǒng)映像裝載到這個本地虛擬磁盤里。較新的網(wǎng)卡基本上都支持PXE，對于沒有PXEBOOTROM的網(wǎng)卡，可以另外購買PXEBOOTROM芯片。 在組建

7、無盤網(wǎng)絡(luò)時，需要在一個帶有本地物理硬盤的客戶端（該客戶端也稱為種子，其他客戶端除了沒有本地物理硬盤外，其余配置和種子客戶端一樣）上安裝系統(tǒng)，并通過BXP Image Builder程序?qū)⒈镜匚锢碛脖P上的系統(tǒng)生成映像文件并上傳到服務(wù)器的虛擬磁盤中。論文參考。 2.4 客戶端/虛擬磁盤的使用模式 根據(jù)虛擬磁盤映像文件是否能被多個客戶端共享可分為專用模式和共享模式，根據(jù)緩沖方式又可分為：無緩沖方式、客戶端內(nèi)存緩沖方式和服務(wù)器文件緩沖方式。由上述兩種方式可以組合成五種客戶端/虛擬磁盤的使用模式,分別是無緩沖的專用映像模式、客戶端內(nèi)存緩沖的專用映像模式、服務(wù)器文件緩沖的專用映像模式、客戶端內(nèi)存緩沖的共享

8、映像模式和服務(wù)器文件緩沖的共享映像模式。 專用模式下，每個客戶端獨占一個虛擬磁盤映像文件，這就產(chǎn)生了數(shù)據(jù)冗余，因為客戶端大多是相同的配置，它們可以共享一個虛擬磁盤映像文件，所以我們選擇共享模式。 共享模式下，多個客戶端同時使用相同的虛擬磁盤映像文件，為使虛擬磁盤映像文件不被破壞，必須采用緩沖方式來保護虛擬磁盤映像文件，又因為客戶端內(nèi)存緩沖對客戶端內(nèi)存容量的要求太高，所以我們最好的選擇就是服務(wù)器文件緩沖的共享模式。 服務(wù)器文件緩沖的共享模式下，緩沖區(qū)設(shè)置在服務(wù)器的特定目錄（名為WriteCache）中，一個客戶端對應(yīng)此目錄下的一個文件（以客戶端網(wǎng)卡的MAC地址命名），客戶端在修改虛擬磁盤時，被透

9、明地傳入到該緩沖區(qū)中作暫時的存儲，當客戶端關(guān)機后，暫存的文件被自動清除，從而實現(xiàn)保護虛擬磁盤映像文件的功能。該模式的原理圖如下： 3無盤網(wǎng)絡(luò)和有盤系統(tǒng)的比較 3.1 價格 在一個有80臺計算機的實驗室里，無盤網(wǎng)絡(luò)將會省掉80個硬盤和80個還原卡，其價格大約在4萬元，拿這些錢來購置服務(wù)器還是綽綽有余的。 3.2 性能 運行一個程序的過程分兩步，首先CPU將程序由外存調(diào)入內(nèi)存，然后CPU在內(nèi)存執(zhí)行程序。論文參考。對于有盤系統(tǒng)而言，其外存就是本地硬盤，帶寬接近500M（IBMUltra ATA/100 7200RPM硬盤的帶寬大約是494M），而對無盤網(wǎng)絡(luò)而言，其外存是服務(wù)器上的虛擬磁盤，其速度取決

10、于網(wǎng)絡(luò)帶寬，接近100M，可見如果讀100M的數(shù)據(jù)到內(nèi)存的話，無盤網(wǎng)絡(luò)大約比有盤系統(tǒng)慢了0.8秒，但是CPU只是在剛裝入程序時以及中間缺頁時才去訪問外存，大部分時間CPU都在內(nèi)存執(zhí)行程序，所以無盤網(wǎng)絡(luò)的總體性能是接近于有盤系統(tǒng)的。 3.3 故障率 硬盤是極其精密的機電一體的設(shè)備，保護卡只能在正常使用的情況下保護硬盤數(shù)據(jù)不被破壞，但對于一些不正當使用的情況，保護卡不僅保護不了硬盤的數(shù)據(jù)，更嚴重的是硬盤可能會有物理損傷，比如運行時強行關(guān)機，運行時晃動機箱等。而在無盤網(wǎng)絡(luò)中，客戶端的系統(tǒng)被做成映像文件存放在服務(wù)器的虛擬磁盤里，并且對系統(tǒng)的修改被透明地傳入到服務(wù)器的緩沖區(qū)里，所以客戶端的任何操作都不會

11、破壞系統(tǒng)。 3.4 可維護性 在有盤系統(tǒng)中，如果硬盤數(shù)據(jù)損壞，我們可以借助保護卡的網(wǎng)絡(luò)復(fù)制功能來克隆硬盤，但是如果是硬盤物理損壞，就需要新購硬盤，然而可能買不到和原來一樣規(guī)格的硬盤，如果硬盤規(guī)格不一樣，便無法通過克隆的方法來恢復(fù)硬盤數(shù)據(jù)，只有一步一步地安裝了，這給維護工作帶來了極大的不方便。而在無盤網(wǎng)絡(luò)中我們只要確保網(wǎng)絡(luò)暢通就萬事無憂了。 4無盤網(wǎng)絡(luò)的可行性 有人會問，用無盤網(wǎng)絡(luò)組建新機房沒問題，可是在現(xiàn)有的老機房里組建無盤網(wǎng)絡(luò)的話，那么已有的硬盤不是浪費了嗎？其實不然，只要我們把啟動順序設(shè)置為網(wǎng)絡(luò)優(yōu)先，那么PXE會自動地從服務(wù)器上的虛擬磁盤引導系統(tǒng)，而把本地硬盤作為D:盤和E:盤這樣一來，本

12、地硬盤就可作為一個可寫的盤供學生存儲數(shù)據(jù)用。其實，就算建設(shè)新機房我們也建議配置本地硬盤，以供學生存儲數(shù)據(jù)，正如前面所說，如今無盤網(wǎng)絡(luò)的最大優(yōu)點不在于降低成本，而在于故障率低、可維護性高，既提供了強悍的實驗環(huán)境又降低了管理人員的負擔。 5無盤網(wǎng)絡(luò)的前景 正因為無盤網(wǎng)絡(luò)有著諸多的優(yōu)點，才吸引了越來越多的大公司的介入，除Venturcom公司外還有微軟、Intel、3COM和QUALSTEM等，加上使用者們的共同努力，相信無盤網(wǎng)絡(luò)必將成為學校計算機實驗室里一道亮麗的風景線！    參考文獻： 1 俞席忠，鐘宇虹.無盤網(wǎng)絡(luò)完全教程基礎(chǔ)篇M.北京：清華大學出版社，2004. 2 俞席忠