無盤工作站技術在高校計算機實驗室中的應用研究

賀恩香

（江西衛生職業學院，江西 南昌 330052）

1 引言

高校計算機實驗室承擔著計算機專業課程的演示、實踐任務，并為學生的自主探究與實踐學習等提供良好環境。面對計算機實驗室設備老舊、硬盤老化、管理維護成本高等的問題，可以借助工作站的BXP無盤網絡操作系統，進行不同類別數據文件的傳輸與存儲，以解決在數據存儲過程中，計算機硬件設備硬盤容量不足、損壞嚴重等問題，滿足不同用戶的數據使用與管理需求[1]。

2 無盤工作站網絡技術概述

無盤工作站網絡是在網絡工作站的客戶端中不安裝硬盤，只通過無盤工作站、服務器等組成局域網，用于支持不同網絡框架、應用軟件的安裝與運行，以取代軟驅或光盤等硬件的數據讀寫、存儲。也就是說，無盤工作站所有操作都在局域網的網絡系統中進行，無盤工作站的啟動原理為：先由無盤工作站向服務器發送啟動信號，服務器在收到信號后向工作站發送啟動數據，工作站下載啟動數據并以LAN方式啟動。

（1）BXP或銳起無盤系統。BXP無盤系統為美國公司開發的虛擬硬盤系統，是在服務器中劃分出多個虛擬硬盤，每個虛擬硬盤都支持網絡工作站的啟動、運行等操作，系統啟動后采用UDP網絡協議進行數據傳輸，為用戶的數據吞吐、存儲需求提供支持。而銳起無盤系統為國產的虛擬硬盤服務系統，主要采取Windows SCSIMiniport啟動程序設備，對網絡服務器的映像文件、硬盤文件進行模擬，進行磁盤驅動、網絡通信等任務的處理。

（2）RPL的無盤工作站管理。RPL為靜態路由的遠程啟動、服務控制技術，在網絡客戶機(Client)啟動后，RPL根據網卡上的BootROM、ID數據號，向遠端服務器發送引導請求幀FOUND，服務器對以上ID數據進行查看與匹配后，進行遠程啟動，提供DHCP服務。

（3）PXE的無盤工作站管理。PXE技術也被稱為遠程引導技術，是在客戶機/服務器(Client/Server)網絡架構搭建的基礎上，由用戶利用工作站的CMOS傳感器，設置以LAN網絡為無盤工作站的啟動方式，并運用內置的網卡啟動芯片與/服務器進行連接，而使用該技術的計算機在網絡計算機運行速率為原有計算機運行速率的3倍，且PXE無盤工作站的網絡系統無需消耗服務器的CPU、RAM等資源[2]。

3 基于無盤工作站技術的高校計算機實驗室改造方案

無盤網絡技術在計算機實驗室建設中的應用，首要任務是對計算機實驗室網卡是否支持PXE啟動進行確認。若實驗室網卡支持PXE啟動，則由工作于客戶機/服務器網絡模式的PXE引導方式，從遠端服務器下載映像至工作站，并預啟動操作系統的執行環境。

（1）無盤網絡系統的軟件選取。仿照國外開發出的無盤網絡系統軟件，主要包括阿拉丁神盤、銳起無盤(RIQH'PEQH)、斯普林無盤等組成部分。其中銳起無盤軟件采取PXE引導啟動方式，可以被用于企業、網吧或酒店等系統軟件遠程啟動之中，因而使用銳起無盤網絡進行遠程客戶端啟動系統的開發設計，具體如圖1所示[3]。

圖1 遠程客戶端系統圖

（2）無盤網絡服務器。無盤工作站網絡中的各種操作，包括系統啟動及運行、應用軟件鏡像包加載，都需要對后臺服務器的硬盤進行讀取、寫入等操作，因而考慮到服務器網卡和硬盤的負載狀況、任務處理能力，合理妥善完成服務器硬盤的配置。在網絡操作系統啟動過程中，遠程終端要求服務器分配IP地址，由無盤服務器利用磁盤陣列卡，通過TFTP或MTFTP網絡協議下載啟動軟件包，對客戶端軟件進行安裝的基本設置，并將多個硬盤組合形成磁盤陣列，提高硬盤讀取/寫入、數據存儲的能力[4]。

（3）網絡環境。無盤網絡系統是在局域網內啟動、運行的純軟件終端，啟動無盤工作站安裝連接程序、設置好連接屬性后，將連接命令加入到DOS站、無盤啟動組，進行服務器端軟件安裝的批處理。因此，這一過程中需要使用千兆網卡，搭建服務器、工作站與局域主干網絡之間的通信連接，提高無盤網絡系統環境的運行效率。

4 無盤工作站技術在高校計算機實驗室中的應用與實現方案

4.1 無盤銳起服務端的安裝與配置

無盤工作站依托于后臺服務器、服務器硬盤等組成部分，對無盤網絡中的系統鏡像、傳輸數據進行讀寫操作。在后臺服務器配置、網絡系統安裝等工作的執行中，首先安裝Windows Server2003操作系統，設置服務器對計算機的授權和連接數，新建管理員用戶“Administrator”，使用安全選項下的“使用空白密碼的本地用戶只允許控制臺登錄”，配置TCP/IP協議、設置IP地址并啟用“允許未登錄前關機”[5]。

在后臺服務器端安裝銳起服務程序，啟動銳起無盤的“XP輔助服務”“XP數據服務”程序。之后打開銳起無盤管理器端口，設置銳起無盤的“默認目錄”的對話框，包括默認磁盤目錄、工作站目錄、還原點目錄等，設置完畢后即在網絡端口顯示“銳起無盤管理器”頁面，對無盤工作站需要執行的任務進行分組管理，包括磁盤映像文件選擇、網絡磁盤的增刪或修改。

4.2 無盤工作站的系統安裝配置與架構

（1）無盤工作站系統安裝與配置。在無盤網絡工作站中選取裝有磁盤的客戶機，利用TCP/IP協議設置相應的IP地址，添加必要的網絡組件，并對計算機IDE驅動器模式作出更改，將“IDE控制器”更改為“雙通道PCIIDE控制器”。之后安裝銳起客戶端到無盤工作站中，在系統配置對話框設置本地網絡連接、服務器IP地址，勾選“網卡啟動引導”功能，以保證不同主板或網卡下的工作站正常啟動。

（2）無盤工作站系統上傳及調試。在啟動無盤網絡工作站模板的過程中，設置工作站啟動方式為無盤網絡啟動，并勾選后臺服務器中銳起服務端界面的“模板工作站”“系統磁盤”，這樣便創建出系統啟動的虛擬硬盤。用戶可以在新的硬盤（即網絡磁盤）中，對磁盤作多個分區、格式化等的操作，銳起服務端中的“系統上傳”工具自動檢查網絡磁盤，確定數據上傳的源盤、目標盤，點擊“開始”按鈕完成無盤工作站系統的軟硬件配置。

（3）計算機實驗室改造后的維護。首先在后臺服務器端，調取出銳起無盤管理器的“模板工作站”頁面，設置模板工作站為網絡無盤啟動方式，在模板工作站上完成系統鏡像包保存、軟件應用更新升級等的工作。當需要在系統內增加或替換工作站時，只需將其他工作站接入到無盤網絡、分配IP地址，就可以實現后臺服務端下載系統的啟動、數據傳輸作業。

5 無盤工作站技術在計算機實驗室的應用效果分析

目前某院校計算機實驗室中的硬件設備，已經運轉6年以上時間，多數計算機配置低、運行性能差、硬盤故障率高，這就需要對現有的計算機實驗室進行更新改造。利用DELL雙網卡服務器對實驗室的無盤工作站系統進行配置，后臺服務器、無盤工作站等的硬件配置信息如下：服務器采用E5-2630微處理器、8條內存條8GB RDIMM、6塊512GB熱插拔硬盤，以及集成的RAID控制器、雙網卡(100～1000Mb/s)，構建起計算機實驗室的無盤網絡拓撲結構如圖2所示[6]。

圖2 無盤網絡拓撲結構圖

基于以上方案對計算機實驗室改造完成后，可以達到系統開機速度快、運行流暢、數據傳輸與存儲實時性高的要求，其中無盤工作站的開機速度、訪問流暢度均高于本地硬盤，以大學英語視聽說課程的實踐教學為例，利用無盤工作站技術改造后的計算機實驗室運行結果如表1所示。

表1 計算機實驗室改造前后對比

無盤服務器可根據客戶的應用軟件安裝、數據傳輸與存儲等需求，添加與配置多個新工作站、磁盤映像，方便用戶選擇相應的網絡操作系統、應用軟件進行教學。而且相比于在實驗室內添置計算機的費用開支而言，高校只需投資一臺無盤服務器，就可以滿足多個實驗室工作站的任務運行、維護要求，其中無盤工作站運行的網絡操作系統、應用軟件，往往被存儲于后臺服務器的硬盤中，教師或學生等主體在無盤工作站中，就能夠完成應用軟件的安裝、升級工作，且整個網絡系統的資源利用率高、故障率低。

6 結語

本文設計類一套基于無盤網絡技術的高校計算機實驗室改造方案，可以采用BXP無盤系統、銳起無盤系統，以及RPL靜態路由或PXE動態路由技術進行工作站中的虛擬硬盤、CPU等資源的模擬建構，進行無盤應用軟件安裝、數據傳輸與存儲管理，實現網絡系統文件、本地硬盤文件的實時同步與存儲。實踐表明，該改造方案在較少投入資金的情況下，不僅可以降低老舊計算機的故障率，而且顯著提高了系統的資源利用率，提升了計算機實驗室系統的運行流暢度，值得大力推廣應用。