云机房中的PNP技术实现＊

赵丙秀，张 尧

(1.武汉软件工程职业学院信息学院，湖北 武汉 430205；2.中国电力工程顾问集团中南电力设计院有限公司)

0 引言

互联网技术的发展及4G、5G 的出现，互联网宽带越来越快，各大企业如HP、Dell 等公司开始使用企业无盘技术来管理员工的计算机，以保证信息安全。网吧或企业通过成立运维公司来实现资源的低成本和易管理。随着云机房、云主机的概念兴起，各大运营商结合自己的路由合作伙伴如碧海银河、顺网等公司，推出了适合各大企业和高校的云机房，让资源达到最优配置。

所谓云机房[1]，就是利用小型机作为路由，将运营商的10Gbps的城域网带宽分配给一台台云主机，通过PXE 等技术，实现每个终端的零维护、零管理。不管是企业还是网吧、高校，甚至个人，都可以根据自己的实际办公需要，临时向云机房运营商申请一台云主机，按照一台100 元左右的价格打包设备维护、使用、配置、带宽等费用，让企业和网吧的设备支出大大降低，也无需单独的计算机部门来维护。

1 无盘PXE云主机解决方案

云主机现在流行的方案有三种，根据占用带宽的多少，分为无盘PXE（Preboot Execution Environment，远程引导技术）云主机、主机盒子云主机、虚拟办公电脑云主机。

现在主流移动电信的云机房方案就是无盘PXE云主机方案。通过城域网的10Gps 光纤，将机房和企业、网吧、高校的无盘主机联系起来，用PXE 无盘引导技术，将云机房的主机硬盘内容引导到每个终端[2]。良好的磁盘回写技术和内存缓存技术，使得每个终端引导时最大流量26MBps，一般使用流量在10-20KBps，一个10Gbps 的机房，足够带动3000-8000 个终端。企业效益明显，使用毫无卡顿。除了磁盘之外，一切运算还是在本地运行，只不过操作系统的镜像可以复用，管理简单，个人磁盘存储数据方便。这是现阶段最完美的方案。

其弱点是，每个用户必须还是要有一台完整的主机，主机成本较高无法分摊，加上各种主机配置千变万化，为了适配各种主机，就需要做不同的镜像，大大浪费了资源，且维护成本大为增加。为了克服这些缺点，这种方案的主机PNP（Plug-and-Play，即插即用）自适应硬件的技术就必不可少了。

2 PXE云主机的PNP技术实现

PXE云主机的技术难点在于设备的PNP。其关键在于取得设备的硬件ID 之后，通过云端比对硬件ID和兼容ID，从而找到Windows 驱动并安装。如果不涉及无盘技术，这不难办到。Windows Update、驱动精灵、驱动人生、360 驱动大师、鲁大师和万能驱动助理等工具都是根据这个原理，找到计算机上还没有驱动的硬件ID，然后根据云端的海量驱动库，找到对应的硬件ID适配的驱动，然后安装，从而解决驱动难题。

无盘系统有点不一样，因为没有磁盘，因此无法直接保存驱动，通过超级或者镜像回写方式，又会产生镜像和机型绑定，导致镜像配置过多，启动复杂。现在市面上的无盘如网维大师、云更新、方格子、信佑等，均不支持单镜像多配置，易乐游虽然支持，但是问题很多，效率不高，实际使用也不多。

现在的计算机声显网全部集成到主板，主板的主流音频芯片只有两三家厂商提供，可以通过安装一定数量的厂商驱动即可实现市面绝大多数主板兼容，故PNP的关键在于网卡和显卡。由于无盘系统极端依赖于网卡，下面以网卡PNP 为例，来说明如何在云机房中实现终端设备的PNP自适应。

首先主板PXE 引导模块通过Mac 地址找到Dhcp服务器获取IP[3]，然后在通过Tftp 来获取引导文件。引导之后，通过镜像内置的寻找软件通过SetupAPi来获取网卡的硬件ID，如PCIVEN_8086&DEV_10EA&SUBSYS_215317AA&REV_06，分别为VEN 供应商、DEV 设备ID、SUBSYS 子系统等关键信息，版本号可以忽略，将VEN、DEV、SUBSYS 的值合并，并取Hash。通过镜像内置的寻找软件和无盘服务器通信，无盘服务器获取到这个Hash值后，跟自己本地的驱动库进行比对。如果有，就将镜像中间的系统配置目录下的SYSTEM 注册表文件备份出来，然后通过挂载注册表文件的方式将驱动写入服务。无盘引导的时候然后通过无盘服务器备份的IP和设备ID对照表，传输对应的注册表文件覆盖，即可实现网卡的PNP。

3 关键技术的代码实现

3.1 网卡硬件ID的获取

硬件ID 的获取是通过SetupApi 中间的SetupDi-GetDeviceRegistryProperty函数获取，如下所示：

3.2 驱动的挂盘安装

驱动程序本质也是一个Windows 服务程序，因此可以采取类似注册表注册服务的形式来安装。下面以Intel(R) PRO/1000 为例生成注册表配置文件，然后通过外挂配置文件方式，将驱动写入SYSTEM 文件即可，注册表示例文件如下：

4 结束语

本文结合在云机房搭建中获得的经验，认为PXE无盘技术能在现有的带宽下完美地实现计算机的远程维护与配置，大大节省企业动态增减计算机的费用，降低维护难度。该方案不失为现在的主流云机房方案。但是我们也要看到，由于用户端还是需要配置一个计算机，计算机硬件没有集中管理，硬件损坏难免，因此硬件维护的费用并没有降低。随着国家互联网的发展，带宽需求越来越不是问题的时候，主机盒子甚至虚拟主机将是未来云机房发展的主要方向。