Disklös nod

En Sun-2/50 disklös arbetsstation från Sun-2- serien

En disklös nod (eller disklös arbetsstation ) är en arbetsstation eller persondator utan diskenheter , som använder nätverksstart för att ladda sitt operativsystem från en server . (En dator kan också sägas fungera som en disklös nod , om dess diskar är oanvända och nätverksstart används.)

Disklösa noder (eller datorer som fungerar som sådana) är ibland kända som nätverksdatorer eller hybridklienter . Hybridklient kan antingen bara betyda disklös nod, eller så kan den användas i en mer speciell mening för att betyda en disklös nod som kör vissa , men inte alla, applikationer på distans, som i tunn klientdatorarkitektur.

Fördelarna med disklösa noder kan vara lägre produktionskostnad, lägre driftskostnader, tystare drift och fördelar med hanterbarhet (till exempel centralt hanterad programvaruinstallation).

På många universitet och i vissa stora organisationer används datorer i en liknande konfiguration, med några eller alla applikationer lagrade på distans men körda lokalt – återigen av hanterbarhetsskäl. Dessa är dock inte disklösa noder om de fortfarande startar från en lokal hårddisk .

Skillnad mellan disklösa noder och centraliserad datoranvändning

Disklösa noder bearbetar data och använder alltså sin egen CPU och RAM för att köra mjukvara , men lagrar inte data konsekvent - den uppgiften lämnas över till en server. Detta skiljer sig från tunna klienter , där all betydande bearbetning sker på distans, på servern – den enda programvaran som körs på en tunn klient är den "tunna" (dvs. relativt liten och enkel) klientprogramvara, som hanterar enkla in-/utdatauppgifter för att kommunicera med användaren, som att rita en dialogruta på displayen eller vänta på användarinput.

En samlingsbeteckning som omfattar både tunn klientdatorer och dess tekniska föregångare, textterminaler (som endast är text), är centraliserad datoranvändning . Tunna klienter och textterminaler kan båda kräva kraftfulla centrala bearbetningsfaciliteter i servrarna för att kunna utföra alla viktiga bearbetningsuppgifter för alla klienter.

Disklösa noder kan ses som en kompromiss mellan feta klienter (som vanliga persondatorer) och centraliserad datoranvändning, som använder central lagring för effektivitet, men som inte kräver centraliserad bearbetning, och effektiv användning av den kraftfulla processorkraften hos även de långsammaste samtida processorerna , som skulle tendera att vara inaktiv under en stor del av tiden under den centraliserade datormodellen.

	Centraliserad datoranvändning eller tunn klient	Disklös nod	Datalös nod	Fet klient
Lokala hårddiskar som används för data	Nej	Nej	Nej	Ja
Lokala hårddiskar som används för OS	Nej	Nej	Ja	Ja
Lokal allmän bearbetning används	Nej	Ja	Ja	Ja

Funktionsprinciper

Operativsystemet (OS) för en disklös nod laddas från en server med hjälp av nätverksstart . I vissa fall kan flyttbar lagring användas för att initiera bootstrap-processen, till exempel ett USB-minne eller andra startbara media som en diskett , CD eller DVD. Den fasta programvaran i många moderna datorer kan dock konfigureras för att lokalisera en server och starta uppstartsprocessen automatiskt, utan att behöva infoga startbart media.

LAN-stationen i bokstorlek Carry-I var ett tidigt disklöst system baserat på en Intel 80286 - processor och producerat av Taiwans Flytech Technology cirka 1991.

För automatisk uppstart av nätverk används vanligtvis nätverksprotokollen Preboot Execution Environment (PXE) eller Bootstrap Protocol (BOOTP) för att hitta en server med filer för uppstart av enheten. Standarddatorer i full storlek kan nätverksstartas på detta sätt med ett tilläggsnätverkskort som inkluderar ett UNDI- start-ROM. Diskfri nätverksstart är vanligtvis en inbyggd funktion i stationära och bärbara datorer avsedda för företagsbruk, eftersom den kan användas på en annars diskstartad standard stationär dator för att fjärrköra diagnostik, installera programvara eller för att applicera en diskavbildning på den lokala hårddisken.

Efter att bootstrapping-processen har initierats, som beskrivits ovan, kommer bootstrapping att ske enligt en av tre huvudsakliga metoder.

• I det första tillvägagångssättet (används till exempel av Linux Terminal Server Project ) laddas kärnan in i minnet och sedan nås resten av operativsystemet via en nätverksfilsystemanslutning till servern. (En liten RAM-disk kan skapas för att lagra temporära filer lokalt.) Detta tillvägagångssätt kallas ibland " NFS- rottekniken" när den används med Linux- eller Unix-klientoperativsystem.
• I det andra tillvägagångssättet laddas operativsystemets kärna, och en del av systemets minne konfigureras som en stor RAM-disk, och sedan hämtas resten av OS-avbildningen och laddas till RAM-disken. Detta är den implementering som Microsoft har valt för sin Windows XP Embedded fjärrstartfunktion.
• I det tredje tillvägagångssättet virtualiseras diskoperationer och översätts faktiskt till ett nätverksprotokoll. De data som vanligtvis lagras i en diskenhet lagras sedan i virtuella diskfiler som finns på en server. Diskoperationerna såsom förfrågningar om att läsa/skriva skivsektorer översätts till motsvarande nätverksbegäranden och bearbetas av en tjänst eller demon som körs på serversidan. Detta är implementeringen som används av Neoware Image Manager, Ardence, VHD Central Management System och olika "boot over iSCSI"-produkter. Detta tredje tillvägagångssätt skiljer sig från det första tillvägagångssättet eftersom det som är fjärr inte är ett filsystem utan faktiskt en diskenhet (eller råenhet ) och att klientoperativsystemet inte är medvetet om att det inte körs från en hårddisk. Det är därför detta tillvägagångssätt ibland kallas " Virtuell hårddisk " eller "Virtuell nätverksdisk".

Detta tredje tillvägagångssätt gör det enklare att använda klientoperativsystemet än att ha en komplett diskavbildning i RAM eller använda ett skrivskyddat filsystem. I detta tillvägagångssätt använder systemet någon "write cache" som lagrar alla data som en disklös nod har skrivit. Denna skrivcache är vanligtvis en fil, lagrad på en server (eller på klientlagringen om någon). Det kan också vara en del av klientens RAM. Denna skrivcache kan vara beständig eller flyktig. När den är flyktig avvisas all data som har skrivits av en specifik klient till den virtuella disken när klienten startas om, och ändå kan användardata förbli beständiga om de registreras i användarprofiler (roaming) eller hemmappar (som lagras på fjärrservrar). De två stora kommersiella produkterna (den från Hewlett-Packard och den andra från Citrix Systems ) som tillåter distribution av disklösa noder som kan starta Microsoft Windows eller Linux -klientoperativsystem använder sådana skrivcacher. Citrix-produkten kan inte använda beständig skrivcache, men VHD- och HP-produkten kan.

Diskfria Windows-noder

Windows 3.x och Windows 95 OSR1 stödde fjärrstartoperationer, från NetWare- servrar, Windows NT-servrar och till och med DEC Pathworks- servrar.

Tredje parts mjukvaruleverantörer som Qualystem (förvärvad av Neoware ), LanWorks (förvärvad av 3Com ), Ardence (förvärvad av Citrix ), APCT och Xtreamining Technology har utvecklat och marknadsfört mjukvaruprodukter som syftar till att fjärrstarta nyare versioner av Windows -produktlinjen: Windows 95 OSR2 och Windows 98 stöddes av Qualystem och Lanworks, Windows NT stöddes av APCT och Ardence (kallade VenturCom vid den tiden), och Windows 2000/XP/2003/Vista/Windows 7 stöds av Hewlett Packard ( som förvärvade Neoware som tidigare hade förvärvat Qualystem) och Citrix Systems (som förvärvade Ardence ).

Jämförelse med feta kunder

Installation och underhåll av programvara

Med i huvudsak en enda OS-avbildning för en rad maskiner (med kanske vissa anpassningar för skillnader i hårdvarukonfigurationer mellan noderna), kan det vara mer effektivt att installera programvara och underhålla installerad programvara. Dessutom kan alla systemändringar som görs under drift (på grund av användaråtgärder, maskar, virus, etc.) antingen raderas när strömmen tas bort (om bilden kopieras till en lokal RAM-disk) såsom Windows XP Embedded remote boot eller helt förbjudet (om bilden är ett nätverksfilsystem). Detta tillåter användning i offentliga områden (som bibliotek ) eller i skolor etc., där användare kanske vill experimentera eller försöka "hacka" systemet.

Det är dock inte nödvändigt att implementera nätverksstart för att uppnå någon av ovanstående fördelar - vanliga datorer (med hjälp av lämplig programvara) kan konfigureras för att ladda ner och installera om sina operativsystem på (t.ex.) nattlig basis, med extra arbete jämfört att använda delad diskavbildning som disklösa noder startar av.

Moderna disklösa noder kan dela samma diskavbildning med ett 1:N-förhållande (1 diskavbild används samtidigt av N disklösa noder). Detta gör det mycket enkelt att installera och underhålla program: Administratören behöver bara installera eller underhålla programmet en gång, och klienterna kan hämta det nya programmet så fort de startar upp den uppdaterade avbildningen. Diskavbildningsdelning är möjlig eftersom de använder skrivcachen: Ingen klient konkurrerar om någon skrivning i en delad skivavbildning, eftersom varje klient skriver till sin egen cache.

Alla moderna disklösa nodsystem kan också använda ett 1:1 Client-to-DiskImage-förhållande, där en klient "äger" en diskavbildning och skriver direkt in i skivavbilden. Ingen skrivcache används då.

Att göra en ändring i en delad diskavbildning görs vanligtvis på följande sätt:

1. Administratören gör en kopia av den delade diskavbildningen som han/hon vill uppdatera (detta kan enkelt göras eftersom diskavbildningsfilen endast öppnas för läsning)
2. Administratören startar en disklös nod i 1:1-läge (odelat läge) från kopian av skivavbildningen han/hon just gjorde
3. Administratören gör alla ändringar i diskavbildningen (till exempel installera ett nytt program, installera patchar eller snabbkorrigeringar)
4. Administratören stänger av den disklösa noden som använde skivavbildningen i 1:1-läge
5. Administratören delar den ändrade diskavbildningen
6. De disklösa noderna använder den delade diskavbildningen (1:N) så snart de startas om.

Centraliserad förvaring

Användningen av central disklagring gör också en effektivare användning av disklagring. Detta kan minska lagringskostnaderna och frigöra kapital för att investera i mer tillförlitliga, moderna lagringstekniker, såsom RAID-arrayer som stöder redundant drift, och lagringsnätverk som tillåter hot-addition av lagring utan avbrott. Vidare betyder det att förluster av diskenheter till mekaniska eller elektriska fel – som är statistiskt mycket sannolika händelser över en tidsperiod av år, med ett stort antal diskar inblandade – ofta är mindre sannolikt att inträffa (eftersom det vanligtvis finns färre diskenheter) som kan misslyckas) och mindre sannolikt att orsaka avbrott (eftersom de sannolikt skulle vara en del av RAID-arrayer). Detta innebär också att noderna själva är mindre benägna att ha hårdvarufel än feta klienter .

Diskfria noder delar dessa fördelar med tunna klienter .

Prestanda för centraliserad lagring

Denna lagringseffektivitet kan dock ha ett pris. Som ofta händer inom datorer, kommer ökad lagringseffektivitet ibland till priset av minskad prestanda.

Ett stort antal noder som ställer krav på samma server samtidigt kan bromsa allas upplevelse. Detta kan dock mildras genom att installera stora mängder RAM-minne på servern (vilket påskyndar läsoperationerna genom att förbättra cacheprestandan ), genom att lägga till fler servrar (som fördelar I/O-arbetsbelastningen) eller genom att lägga till fler diskar till en RAID-array (som fördelar den fysiska I/O-arbetsbelastningen). I vilket fall som helst är detta också ett problem som kan påverka alla klient-server-nätverk till viss del, eftersom feta klienter naturligtvis också använder servrar för att lagra användardata.

Faktum är att användardata kan vara mycket mer betydande i storlek och kan nås mycket oftare än operativsystem och program i vissa miljöer, så att flytta till en disklös modell kommer inte nödvändigtvis att orsaka en märkbar försämring av prestanda.

Större nätverksbandbredd (dvs. kapacitet) kommer också att användas i en disklös modell, jämfört med en fet klientmodell. Det betyder inte nödvändigtvis att en nätverksinfrastruktur med högre kapacitet kommer att behöva installeras – det kan helt enkelt innebära att en högre andel av den befintliga nätverkskapaciteten kommer att användas.

latenser för nätverksdataöverföring (fysiskt överföra data över nätverket) och konfliktfördröjningar (att vänta på att servern ska behandla andra noders förfrågningar innan din) leda till en oacceptabel försämring av prestanda jämfört med användning av lokala enheter, beroende på på applikationens karaktär och kapaciteten hos nätverksinfrastrukturen och servern.

Andra fördelar

Ett annat exempel på en situation där en disklös nod skulle vara användbar är i en möjligen farlig miljö där datorer sannolikt kommer att skadas eller förstöras, vilket gör behovet av billiga noder och minimal hårdvara till en fördel. Även här kan tunna klienter användas.

Disklösa maskiner kan också förbruka lite ström och göra lite buller, vilket innebär potentiella miljöfördelar och gör dem idealiska för vissa datorklusterapplikationer .

Jämförelse med tunna klienter

Stora företag tenderar att istället implementera tunna klienter (med hjälp av Microsoft Windows Terminal Server eller annan sådan programvara), eftersom hårdvara med mycket lägre specifikation kan användas för klienten (som i huvudsak fungerar som ett enkelt "fönster" till den centrala servern som kör faktiskt användarens operativsystem som en inloggningssession ). Självklart kan disklösa noder också användas som tunna klienter. Dessutom ökar tunna klientdatorer i kraft till den punkt där de blir lämpliga som fullfjädrade disklösa arbetsstationer för vissa applikationer.

Både tunna klienter och disklösa nodarkitekturer använder skivlösa klienter som har fördelar jämfört med feta klienter (se ovan), men skiljer sig åt med avseende på platsen för bearbetningen.

Fördelar med disklösa noder över tunna klienter

• Distribuerad belastning Bearbetningsbelastningen för disklösa noder är fördelad . Varje användare får sin egen bearbetningsisolerade miljö, vilket knappt påverkar andra användare i nätverket, så länge deras arbetsbelastning inte är filsystemintensiv. Tunna klienter förlitar sig på den centrala servern för bearbetningen och kräver därför en snabb server. När den centrala servern är upptagen och långsam, kommer båda typerna av klienter att påverkas, men tunna klienter kommer att bromsas helt, medan disklösa noder bara kommer att saktas ner när de kommer åt data på servern.
• Bättre multimediaprestanda . Disklösa noder har fördelar jämfört med tunna klienter i multimediarika applikationer som skulle vara bandbreddskrävande om de serveras fullt ut. Till exempel är disklösa noder väl lämpade för videospel eftersom renderingen är lokal, vilket minskar latensen.
• Stöd för kringutrustning Diskfria noder är vanligtvis vanliga persondatorer eller arbetsstationer utan hårddiskar, vilket innebär att det vanliga stora utbudet av kringutrustning kan läggas till. Däremot är tunna klienter vanligtvis mycket små, förseglade lådor utan möjlighet till intern expansion och begränsad eller obefintlig möjlighet till extern expansion. Även om t.ex. en USB- enhet fysiskt kan anslutas till en tunn klient, kanske den tunna klientprogramvaran inte stöder kringutrustning utöver de grundläggande in- och utgångsenheterna - till exempel kanske den inte är kompatibel med grafikplattor , digitalkameror eller skannrar .

Fördelar med tunna klienter över disklösa noder

• Hårdvaran är billigare på tunna klienter, eftersom bearbetningskraven på klienten är minimala och 3D-acceleration och utarbetat ljudstöd vanligtvis inte tillhandahålls. Naturligtvis kan en disklös nod också köpas med en billig CPU och minimalt multimediastöd, om det passar. Således kan kostnadsbesparingarna vara mindre än de först verkar för vissa organisationer. Men många stora organisationer köper vanligtvis hårdvara med högre specifikationer än vad som krävs för att möta behoven hos särskilda applikationer och användningar, eller för att säkerställa framtidssäkring (se nästa punkt) . Det finns också mindre "rationella" skäl för att överspecificera hårdvara som ganska ofta spelar in: avdelningar använder slösaktigt budgetar för att behålla sina nuvarande budgetnivåer för nästa år; och osäkerhet om framtiden, eller bristande teknisk kunskap, eller bristande omsorg och uppmärksamhet, när man väljer PC-specifikationer. Med hänsyn till alla dessa faktorer kan tunna klienter ge de mest betydande besparingarna, eftersom endast servrarna sannolikt kommer att vara väsentligt "guldpläterade" och/eller "framtidssäkrade" i den tunna klientmodellen.
• Framtidssäkring är inte ett stort problem för tunna klienter, som sannolikt kommer att förbli användbara under hela deras ersättningscykel - ett till fyra år eller till och med längre - eftersom bördan ligger på servrarna. Det finns problem när det kommer till disklösa noder, eftersom bearbetningsbelastningen potentiellt är mycket högre, vilket innebär att mer hänsyn krävs vid köp. Tunna klientnätverk kan kräva betydligt kraftfullare servrar i framtiden, medan ett disklöst nodnätverk i framtiden kan behöva en serveruppgradering, en klientuppgradering eller båda.
• Tunna klientnätverk har potentiellt mindre nätverksbandbreddsförbrukning , eftersom mycket data helt enkelt läses av servern och bearbetas där, och bara överförs till klienten i små bitar, när och när det behövs för visning. Dessutom är överföring av grafisk data till displayen vanligtvis mer lämpad för effektiv datakomprimering och optimeringsteknik (se t.ex. NX-teknik ) än att överföra godtyckliga program eller användardata. I många typiska tillämpningsscenarier skulle både den totala bandbreddsförbrukningen och "burst"-förbrukningen förväntas vara mindre för en effektiv tunn klient än för en disklös nod.

Se även

• Tunn klient
• Nätverksblockeringsenhet
• Disklös fjärrstart i Linux
• Preboot Execution Environment

Anteckningar

• Maroney, Tim (1987). "Filservrar kontra diskservrar" . MacTech . 3 (4). Arkiverad från originalet 2006-04-28 . Hämtad 2007-07-23 .
• Kari, Hannu H. (1989). Diskfria arbetsstationer i ett lokalt nätverk (License of Science in Technology). Helsingfors tekniska högskola, institutionen för elektroteknik.
•   Foster, Louis A.; Hughes, Noramn L. (mars 1991). "Göra filer verkliga med en virtuell disk" (PDF) . Handlingar av det tjugoandra SIGCSE tekniska symposiet om datavetenskaplig utbildning - SIGCSE '91 . Tjugoandra SIGCSE tekniskt symposium om datavetenskaplig utbildning. s. 199–204. doi : 10.1145/107004.107039 . ISBN 0897913779 .
• US 5146568 , Flaherty, James E. & Abrahams, Alan, "Fjärrstart av en nod över kommunikationslänk genom att initialt begära åtkomstprogram för fjärrlagring som emulerar lokal disk för att ladda andra program", publicerad 1992-09-08, tilldelad Digital Equipment Corporation  
• Hayter, Mark David (november 1993). En arbetsstationsarkitektur för att stödja multimedia (rapport). Computer Laboratory, University of Cambridge. doi : 10.48456/tr-319 . UCAM-CL-TR-319.
• US 5577210 , Abdous, Arave; Demortain, Stephane & Dalongvile, Didier, "Remote booting of an operating system by a network", publicerad 1996-11-19, tilldelad Bull SA  
• Lee, Edward K.; Thekkath, Chandramohan A. (1996). Kronblad: Distribuerade virtuella diskar (PDF) . Sjunde internationella konferensen om arkitektoniskt stöd för programmeringsspråk och operativsystem.
• Leslie, Ian; McAuley, Derek (24 juli 1996). Operativsystemstöd för Desk Area Network (Rapport). Arkiverad från originalet (Efterskrift) 2003-10-21.
• "Hantera disklösa Windows 2000- och XP-stationer från en Linux-server" ( Pressmeddelande). 2004. Arkiverad från originalet 2010-02-10.

externa länkar

• Nätverksblockeringsenhets hemsida http://nbd.sourceforge.net/