使用BXP無(wú)盤(pán)網(wǎng)絡(luò)改造計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室(圖文)

1、使用BXP無(wú)盤(pán)網(wǎng)絡(luò)改造計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室(圖文)    論文導(dǎo)讀：計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室一般采用帶有保護(hù)卡的有盤(pán)系統(tǒng)，通過(guò)保護(hù)卡可以防止硬盤(pán)數(shù)據(jù)（主要是系統(tǒng)分區(qū)）被修改，包括學(xué)生的惡意操作和病毒的攻擊。通過(guò)在計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室中組建無(wú)盤(pán)網(wǎng)絡(luò)可以避免這些故障的產(chǎn)生，同時(shí)使系統(tǒng)維護(hù)變得簡(jiǎn)單，也降低了投資成本。無(wú)盤(pán)網(wǎng)絡(luò)由一個(gè)服務(wù)器和多個(gè)無(wú)盤(pán)客戶(hù)端構(gòu)成，客戶(hù)端遠(yuǎn)程引導(dǎo)位于服務(wù)器上的系統(tǒng)映像。在有些無(wú)盤(pán)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中，為了分擔(dān)數(shù)據(jù)流量而允許設(shè)置多個(gè)服務(wù)器，為了方便客戶(hù)端存儲(chǔ)而允許設(shè)置本地物理硬盤(pán)。無(wú)盤(pán)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展經(jīng)過(guò)了由最初的基于RPL的無(wú)盤(pán)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(guò)程。IO服務(wù)負(fù)責(zé)處理從BXP客戶(hù)端傳送過(guò)來(lái)的IO請(qǐng)求，并負(fù)責(zé)存取虛擬磁盤(pán)里的系統(tǒng)映像，對(duì)于較大型的無(wú)盤(pán)網(wǎng)絡(luò)，可以適當(dāng)增設(shè)一些IO服務(wù)器，以分擔(dān)數(shù)據(jù)流量，提高運(yùn)行速度。開(kāi)機(jī)后，客戶(hù)端從網(wǎng)卡啟動(dòng)，使用PXE從服務(wù)器下載一個(gè)帶引導(dǎo)程序的映像文件，連接服務(wù)器的虛擬磁盤(pán)，并生成一個(gè)虛擬的本地磁盤(pán)，然后將服務(wù)器虛擬磁盤(pán)里的系統(tǒng)映像裝載到這個(gè)本地虛擬磁盤(pán)里。 關(guān)鍵詞：無(wú)盤(pán)網(wǎng)絡(luò)，有盤(pán)系統(tǒng)，BXP，服務(wù)器，客戶(hù)端，虛擬磁盤(pán)，系統(tǒng)映像  

3、  1概述 計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室一般采用帶有保護(hù)卡的有盤(pán)系統(tǒng)，通過(guò)保護(hù)卡可以防止硬盤(pán)數(shù)據(jù)（主要是系統(tǒng)分區(qū)）被修改，包括學(xué)生的惡意操作和病毒的攻擊。但是對(duì)于非法操作而引起的故障卻難以避免，比如強(qiáng)行斷電最容易損壞硬盤(pán)，輕則丟失數(shù)據(jù)，重則造成物理?yè)p壞。通過(guò)在計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室中組建無(wú)盤(pán)網(wǎng)絡(luò)可以避免這些故障的產(chǎn)生，同時(shí)使系統(tǒng)維護(hù)變得簡(jiǎn)單，也降低了投資成本。早期，無(wú)盤(pán)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(diǎn)在于故障率低且系統(tǒng)維護(hù)簡(jiǎn)單，這也成了如今使用無(wú)盤(pán)網(wǎng)絡(luò)的主要原因。論文參考。 無(wú)盤(pán)網(wǎng)絡(luò)由一個(gè)服務(wù)器和多個(gè)無(wú)盤(pán)客戶(hù)端構(gòu)成，客戶(hù)端遠(yuǎn)程引導(dǎo)位于服務(wù)器上的系統(tǒng)映像。在有些無(wú)盤(pán)網(wǎng)

4、絡(luò)技術(shù)中，為了分擔(dān)數(shù)據(jù)流量而允許設(shè)置多個(gè)服務(wù)器，為了方便客戶(hù)端存儲(chǔ)而允許設(shè)置本地物理硬盤(pán)。無(wú)盤(pán)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展經(jīng)過(guò)了由最初的基于RPL的無(wú)盤(pán)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(guò)程。隨著無(wú)盤(pán)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，其安裝和配置越來(lái)越方便，功能越來(lái)越強(qiáng)悍。本文以BXP為對(duì)象講述無(wú)盤(pán)網(wǎng)絡(luò)的工作原理及其在應(yīng)用上的優(yōu)點(diǎn)。 2BXP無(wú)盤(pán)網(wǎng)絡(luò)工作原理 2.1 BXP簡(jiǎn)介 Venturcom公司開(kāi)發(fā)的BXP是BootNIC的升級(jí)版本，其工作原理

5、和Boot-NIC類(lèi)似，都是基于網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)，但是BootNIC僅支持Windows 2000,而B(niǎo)XP既支持Windows 2000也支持Windows XP。BXP是利用服務(wù)器的硬盤(pán)空間，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)和虛擬映射來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)盤(pán)網(wǎng)絡(luò)，其中服務(wù)器只提供啟動(dòng)和存取服務(wù)，所有的處理都在客戶(hù)端完成，所以相對(duì)于一般的無(wú)盤(pán)終端來(lái)講，BXP無(wú)盤(pán)網(wǎng)絡(luò)對(duì)客戶(hù)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(fù)責(zé)處理從BXP客戶(hù)端傳送過(guò)來(lái)的IO請(qǐng)求，并負(fù)責(zé)存取虛擬磁盤(pán)里的系統(tǒng)映像，對(duì)于較大型的無(wú)盤(pán)網(wǎng)絡(luò)，可以適當(dāng)增設(shè)一些IO服務(wù)器，以分擔(dān)數(shù)據(jù)流

6、量，提高運(yùn)行速度。 登錄服務(wù)用于驗(yàn)證客戶(hù)端帳號(hào)，并向客戶(hù)端提供相應(yīng)的虛擬磁盤(pán)的系統(tǒng)信息。 2.3 BXP客戶(hù)端（無(wú)盤(pán)工作站） 為了實(shí)現(xiàn)從網(wǎng)絡(luò)上遠(yuǎn)程引導(dǎo)，BXP客戶(hù)端使用了PXE（Pre-bootExecution Environment,預(yù)置執(zhí)行環(huán)境）的引導(dǎo)技術(shù)，即使用帶有PXE BOOTROM芯片的網(wǎng)卡。開(kāi)機(jī)后，客戶(hù)端從網(wǎng)卡啟動(dòng)，使用PXE從服務(wù)器下載一個(gè)帶引導(dǎo)程序的映像文件，連接服務(wù)器的虛擬磁盤(pán)，并生成一個(gè)虛擬的本地磁盤(pán)，然后將服務(wù)器虛擬磁盤(pán)里的系統(tǒng)映像裝載到這個(gè)本地虛擬磁盤(pán)里。較新的網(wǎng)卡基本上都支持PXE，對(duì)于沒(méi)有PXEBOOTROM的網(wǎng)卡，可以另外購(gòu)買(mǎi)PXEBOOTROM芯片。 在組建

7、無(wú)盤(pán)網(wǎng)絡(luò)時(shí)，需要在一個(gè)帶有本地物理硬盤(pán)的客戶(hù)端（該客戶(hù)端也稱(chēng)為種子，其他客戶(hù)端除了沒(méi)有本地物理硬盤(pán)外，其余配置和種子客戶(hù)端一樣）上安裝系統(tǒng)，并通過(guò)BXP Image Builder程序?qū)⒈镜匚锢碛脖P(pán)上的系統(tǒng)生成映像文件并上傳到服務(wù)器的虛擬磁盤(pán)中。論文參考。 2.4 客戶(hù)端/虛擬磁盤(pán)的使用模式 根據(jù)虛擬磁盤(pán)映像文件是否能被多個(gè)客戶(hù)端共享可分為專(zhuān)用模式和共享模式，根據(jù)緩沖方式又可分為：無(wú)緩沖方式、客戶(hù)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(hù)端/虛擬磁盤(pán)的使用模式,分別是無(wú)緩沖的專(zhuān)用映像模式、客戶(hù)端內(nèi)存緩沖的專(zhuān)用映像模式、服務(wù)器文件緩沖的專(zhuān)用映像模式、客戶(hù)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(zhuān)用模式下，每個(gè)客戶(hù)端獨(dú)占一個(gè)虛擬磁盤(pán)映像文件，這就產(chǎn)生了數(shù)據(jù)冗余，因?yàn)榭蛻?hù)端大多是相同的配置，它們可以共享一個(gè)虛擬磁盤(pán)映像文件，所以我們選擇共享模式。 共享模式下，多個(gè)客戶(hù)端同時(shí)使用相同的虛擬磁盤(pán)映像文件，為使虛擬磁盤(pán)映像文件不被破壞，必須采用緩沖方式來(lái)保護(hù)虛擬磁盤(pán)映像文件，又因?yàn)榭蛻?hù)端內(nèi)存緩沖對(duì)客戶(hù)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(gè)客戶(hù)端對(duì)應(yīng)此目錄下的一個(gè)文件（以客戶(hù)端網(wǎng)卡的MAC地址命名），客戶(hù)端在修改虛擬磁盤(pán)時(shí)，被透

9、明地傳入到該緩沖區(qū)中作暫時(shí)的存儲(chǔ)，當(dāng)客戶(hù)端關(guān)機(jī)后，暫存的文件被自動(dòng)清除，從而實(shí)現(xiàn)保護(hù)虛擬磁盤(pán)映像文件的功能。該模式的原理圖如下： 3無(wú)盤(pán)網(wǎng)絡(luò)和有盤(pán)系統(tǒng)的比較 3.1 價(jià)格 在一個(gè)有80臺(tái)計(jì)算機(jī)的實(shí)驗(yàn)室里，無(wú)盤(pán)網(wǎng)絡(luò)將會(huì)省掉80個(gè)硬盤(pán)和80個(gè)還原卡，其價(jià)格大約在4萬(wàn)元，拿這些錢(qián)來(lái)購(gòu)置服務(wù)器還是綽綽有余的。 3.2 性能 運(yùn)行一個(gè)程序的過(guò)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(duì)于有盤(pán)系統(tǒng)而言，其外存就是本地硬盤(pán)，帶寬接近500M（IBMUltra ATA/100 7200RPM硬盤(pán)的帶寬大約是494M），而對(duì)無(wú)盤(pán)網(wǎng)絡(luò)而言，其外存是服務(wù)器上的虛擬磁盤(pán)，其速度取決

10、于網(wǎng)絡(luò)帶寬，接近100M，可見(jiàn)如果讀100M的數(shù)據(jù)到內(nèi)存的話(huà)，無(wú)盤(pán)網(wǎng)絡(luò)大約比有盤(pán)系統(tǒng)慢了0.8秒，但是CPU只是在剛裝入程序時(shí)以及中間缺頁(yè)時(shí)才去訪問(wèn)外存，大部分時(shí)間CPU都在內(nèi)存執(zhí)行程序，所以無(wú)盤(pán)網(wǎng)絡(luò)的總體性能是接近于有盤(pán)系統(tǒng)的。 3.3 故障率 硬盤(pán)是極其精密的機(jī)電一體的設(shè)備，保護(hù)卡只能在正常使用的情況下保護(hù)硬盤(pán)數(shù)據(jù)不被破壞，但對(duì)于一些不正當(dāng)使用的情況，保護(hù)卡不僅保護(hù)不了硬盤(pán)的數(shù)據(jù)，更嚴(yán)重的是硬盤(pán)可能會(huì)有物理?yè)p傷，比如運(yùn)行時(shí)強(qiáng)行關(guān)機(jī)，運(yùn)行時(shí)晃動(dòng)機(jī)箱等。而在無(wú)盤(pán)網(wǎng)絡(luò)中，客戶(hù)端的系統(tǒng)被做成映像文件存放在服務(wù)器的虛擬磁盤(pán)里，并且對(duì)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(hù)端的任何操作都不會(huì)

11、破壞系統(tǒng)。 3.4 可維護(hù)性 在有盤(pán)系統(tǒng)中，如果硬盤(pán)數(shù)據(jù)損壞，我們可以借助保護(hù)卡的網(wǎng)絡(luò)復(fù)制功能來(lái)克隆硬盤(pán)，但是如果是硬盤(pán)物理?yè)p壞，就需要新購(gòu)硬盤(pán)，然而可能買(mǎi)不到和原來(lái)一樣規(guī)格的硬盤(pán)，如果硬盤(pán)規(guī)格不一樣，便無(wú)法通過(guò)克隆的方法來(lái)恢復(fù)硬盤(pán)數(shù)據(jù)，只有一步一步地安裝了，這給維護(hù)工作帶來(lái)了極大的不方便。而在無(wú)盤(pán)網(wǎng)絡(luò)中我們只要確保網(wǎng)絡(luò)暢通就萬(wàn)事無(wú)憂(yōu)了。 4無(wú)盤(pán)網(wǎng)絡(luò)的可行性 有人會(huì)問(wèn)，用無(wú)盤(pán)網(wǎng)絡(luò)組建新機(jī)房沒(méi)問(wèn)題，可是在現(xiàn)有的老機(jī)房里組建無(wú)盤(pán)網(wǎng)絡(luò)的話(huà)，那么已有的硬盤(pán)不是浪費(fèi)了嗎？其實(shí)不然，只要我們把啟動(dòng)順序設(shè)置為網(wǎng)絡(luò)優(yōu)先，那么PXE會(huì)自動(dòng)地從服務(wù)器上的虛擬磁盤(pán)引導(dǎo)系統(tǒng)，而把本地硬盤(pán)作為D:盤(pán)和E:盤(pán)這樣一來(lái)，本

12、地硬盤(pán)就可作為一個(gè)可寫(xiě)的盤(pán)供學(xué)生存儲(chǔ)數(shù)據(jù)用。其實(shí)，就算建設(shè)新機(jī)房我們也建議配置本地硬盤(pán)，以供學(xué)生存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，正如前面所說(shuō)，如今無(wú)盤(pán)網(wǎng)絡(luò)的最大優(yōu)點(diǎn)不在于降低成本，而在于故障率低、可維護(hù)性高，既提供了強(qiáng)悍的實(shí)驗(yàn)環(huán)境又降低了管理人員的負(fù)擔(dān)。 5無(wú)盤(pán)網(wǎng)絡(luò)的前景 正因?yàn)闊o(wú)盤(pán)網(wǎng)絡(luò)有著諸多的優(yōu)點(diǎn)，才吸引了越來(lái)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(wú)盤(pán)網(wǎng)絡(luò)必將成為學(xué)校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室里一道亮麗的風(fēng)景線(xiàn)！    參考文獻(xiàn)： 1 俞席忠，鐘宇虹.無(wú)盤(pán)網(wǎng)絡(luò)完全教程基礎(chǔ)篇M.北京：清華大學(xué)出版社，2004. 2 俞席忠