无盘工作站技术在高校计算机实验室中的应用研究

贺恩香

（江西卫生职业学院，江西 南昌 330052）

1 引言

高校计算机实验室承担着计算机专业课程的演示、实践任务，并为学生的自主探究与实践学习等提供良好环境。面对计算机实验室设备老旧、硬盘老化、管理维护成本高等的问题，可以借助工作站的BXP无盘网络操作系统，进行不同类别数据文件的传输与存储，以解决在数据存储过程中，计算机硬件设备硬盘容量不足、损坏严重等问题，满足不同用户的数据使用与管理需求[1]。

2 无盘工作站网络技术概述

无盘工作站网络是在网络工作站的客户端中不安装硬盘，只通过无盘工作站、服务器等组成局域网，用于支持不同网络框架、应用软件的安装与运行，以取代软驱或光盘等硬件的数据读写、存储。也就是说，无盘工作站所有操作都在局域网的网络系统中进行，无盘工作站的启动原理为：先由无盘工作站向服务器发送启动信号，服务器在收到信号后向工作站发送启动数据，工作站下载启动数据并以LAN方式启动。

（1）BXP或锐起无盘系统。BXP无盘系统为美国公司开发的虚拟硬盘系统，是在服务器中划分出多个虚拟硬盘，每个虚拟硬盘都支持网络工作站的启动、运行等操作，系统启动后采用UDP网络协议进行数据传输，为用户的数据吞吐、存储需求提供支持。而锐起无盘系统为国产的虚拟硬盘服务系统，主要采取Windows SCSIMiniport启动程序设备，对网络服务器的映像文件、硬盘文件进行模拟，进行磁盘驱动、网络通信等任务的处理。

（2）RPL的无盘工作站管理。RPL为静态路由的远程启动、服务控制技术，在网络客户机(Client)启动后，RPL根据网卡上的BootROM、ID数据号，向远端服务器发送引导请求帧FOUND，服务器对以上ID数据进行查看与匹配后，进行远程启动，提供DHCP服务。

（3）PXE的无盘工作站管理。PXE技术也被称为远程引导技术，是在客户机/服务器(Client/Server)网络架构搭建的基础上，由用户利用工作站的CMOS传感器，设置以LAN网络为无盘工作站的启动方式，并运用内置的网卡启动芯片与/服务器进行连接，而使用该技术的计算机在网络计算机运行速率为原有计算机运行速率的3倍，且PXE无盘工作站的网络系统无需消耗服务器的CPU、RAM等资源[2]。

3 基于无盘工作站技术的高校计算机实验室改造方案

无盘网络技术在计算机实验室建设中的应用，首要任务是对计算机实验室网卡是否支持PXE启动进行确认。若实验室网卡支持PXE启动，则由工作于客户机/服务器网络模式的PXE引导方式，从远端服务器下载映像至工作站，并预启动操作系统的执行环境。

（1）无盘网络系统的软件选取。仿照国外开发出的无盘网络系统软件，主要包括阿拉丁神盘、锐起无盘(RIQH'PEQH)、斯普林无盘等组成部分。其中锐起无盘软件采取PXE引导启动方式，可以被用于企业、网吧或酒店等系统软件远程启动之中，因而使用锐起无盘网络进行远程客户端启动系统的开发设计，具体如图1所示[3]。

图1 远程客户端系统图

（2）无盘网络服务器。无盘工作站网络中的各种操作，包括系统启动及运行、应用软件镜像包加载，都需要对后台服务器的硬盘进行读取、写入等操作，因而考虑到服务器网卡和硬盘的负载状况、任务处理能力，合理妥善完成服务器硬盘的配置。在网络操作系统启动过程中，远程终端要求服务器分配IP地址，由无盘服务器利用磁盘阵列卡，通过TFTP或MTFTP网络协议下载启动软件包，对客户端软件进行安装的基本设置，并将多个硬盘组合形成磁盘阵列，提高硬盘读取/写入、数据存储的能力[4]。

（3）网络环境。无盘网络系统是在局域网内启动、运行的纯软件终端，启动无盘工作站安装连接程序、设置好连接属性后，将连接命令加入到DOS站、无盘启动组，进行服务器端软件安装的批处理。因此，这一过程中需要使用千兆网卡，搭建服务器、工作站与局域主干网络之间的通信连接，提高无盘网络系统环境的运行效率。

4 无盘工作站技术在高校计算机实验室中的应用与实现方案

4.1 无盘锐起服务端的安装与配置

无盘工作站依托于后台服务器、服务器硬盘等组成部分，对无盘网络中的系统镜像、传输数据进行读写操作。在后台服务器配置、网络系统安装等工作的执行中，首先安装Windows Server2003操作系统，设置服务器对计算机的授权和连接数，新建管理员用户“Administrator”，使用安全选项下的“使用空白密码的本地用户只允许控制台登录”，配置TCP/IP协议、设置IP地址并启用“允许未登录前关机”[5]。

在后台服务器端安装锐起服务程序，启动锐起无盘的“XP辅助服务”“XP数据服务”程序。之后打开锐起无盘管理器端口，设置锐起无盘的“默认目录”的对话框，包括默认磁盘目录、工作站目录、还原点目录等，设置完毕后即在网络端口显示“锐起无盘管理器”页面，对无盘工作站需要执行的任务进行分组管理，包括磁盘映像文件选择、网络磁盘的增删或修改。

4.2 无盘工作站的系统安装配置与架构

（1）无盘工作站系统安装与配置。在无盘网络工作站中选取装有磁盘的客户机，利用TCP/IP协议设置相应的IP地址，添加必要的网络组件，并对计算机IDE驱动器模式作出更改，将“IDE控制器”更改为“双通道PCIIDE控制器”。之后安装锐起客户端到无盘工作站中，在系统配置对话框设置本地网络连接、服务器IP地址，勾选“网卡启动引导”功能，以保证不同主板或网卡下的工作站正常启动。

（2）无盘工作站系统上传及调试。在启动无盘网络工作站模板的过程中，设置工作站启动方式为无盘网络启动，并勾选后台服务器中锐起服务端界面的“模板工作站”“系统磁盘”，这样便创建出系统启动的虚拟硬盘。用户可以在新的硬盘（即网络磁盘）中，对磁盘作多个分区、格式化等的操作，锐起服务端中的“系统上传”工具自动检查网络磁盘，确定数据上传的源盘、目标盘，点击“开始”按钮完成无盘工作站系统的软硬件配置。

（3）计算机实验室改造后的维护。首先在后台服务器端，调取出锐起无盘管理器的“模板工作站”页面，设置模板工作站为网络无盘启动方式，在模板工作站上完成系统镜像包保存、软件应用更新升级等的工作。当需要在系统内增加或替换工作站时，只需将其他工作站接入到无盘网络、分配IP地址，就可以实现后台服务端下载系统的启动、数据传输作业。

5 无盘工作站技术在计算机实验室的应用效果分析

目前某院校计算机实验室中的硬件设备，已经运转6年以上时间，多数计算机配置低、运行性能差、硬盘故障率高，这就需要对现有的计算机实验室进行更新改造。利用DELL双网卡服务器对实验室的无盘工作站系统进行配置，后台服务器、无盘工作站等的硬件配置信息如下：服务器采用E5-2630微处理器、8条内存条8GB RDIMM、6块512GB热插拔硬盘，以及集成的RAID控制器、双网卡(100～1000Mb/s)，构建起计算机实验室的无盘网络拓扑结构如图2所示[6]。

图2 无盘网络拓扑结构图

基于以上方案对计算机实验室改造完成后，可以达到系统开机速度快、运行流畅、数据传输与存储实时性高的要求，其中无盘工作站的开机速度、访问流畅度均高于本地硬盘，以大学英语视听说课程的实践教学为例，利用无盘工作站技术改造后的计算机实验室运行结果如表1所示。

表1 计算机实验室改造前后对比

无盘服务器可根据客户的应用软件安装、数据传输与存储等需求，添加与配置多个新工作站、磁盘映像，方便用户选择相应的网络操作系统、应用软件进行教学。而且相比于在实验室内添置计算机的费用开支而言，高校只需投资一台无盘服务器，就可以满足多个实验室工作站的任务运行、维护要求，其中无盘工作站运行的网络操作系统、应用软件，往往被存储于后台服务器的硬盘中，教师或学生等主体在无盘工作站中，就能够完成应用软件的安装、升级工作，且整个网络系统的资源利用率高、故障率低。

6 结语

本文设计类一套基于无盘网络技术的高校计算机实验室改造方案，可以采用BXP无盘系统、锐起无盘系统，以及RPL静态路由或PXE动态路由技术进行工作站中的虚拟硬盘、CPU等资源的模拟建构，进行无盘应用软件安装、数据传输与存储管理，实现网络系统文件、本地硬盘文件的实时同步与存储。实践表明，该改造方案在较少投入资金的情况下，不仅可以降低老旧计算机的故障率，而且显著提高了系统的资源利用率，提升了计算机实验室系统的运行流畅度，值得大力推广应用。