無盤工作站

無盤工作站 ^[1]  啓動原理

無盤工作站 ^[2]  之所以能夠啓動，是由硬件（工作站端）和軟件（服務器端）共同配合的結果。軟件上，就是服務器上的遠程啓動相關服務和無盤系統軟件；硬件上，則是工作站網卡上的BootROM芯片。當然，對於不是很老的主板，其BIOS中空閒較多並支持寫入，可以將BootROM芯片代碼寫入主板BIOS中，節省了一個芯片。

較常用的無盤啓動芯片有RPL和PXE兩種。這兩種較為通用，其它還有一些廠商開發的專用芯片，不是很普及，以下的討論中均以RPL和PXE為主。

RPL 芯片可用於10M和100M的網卡，有針對NT（2000）的，有針對NetWare的。不同的網卡用的也不一樣，需要配套。所以做無盤時不是任何網卡都能做的。10M的NE2000和8029網卡、100M的8139網卡等都支持RPL芯片，並且也都容易找到相應的RPL芯片。

PXE芯片一般用於100M的網卡，以在8139網卡上的應用最為成熟和典型，甚至很容易就可找到用於8139網卡的PXE芯片代碼（用於寫入主板或空白BOOT片）。如今較常見的是那種RPL/PXE雙啓動的BootROM芯片，價格在6元左右。

1．發現階段。當客户機（Client）啓動後，其網卡上的BootROM會向服務器（Server）廣播一個引導請求幀，即“FIND幀”，該幀包含有客户機的網卡號（MAC地址），網絡上所有服務器都會發現這個FIND幀。

2．提供階段。服務器遠程啓動服務收到客户機廣播的“FIND幀”，根據幀中所帶的ID號，檢查遠程啓動數據庫中是否有該卡號的配置記錄，如果不存在，則引導過程不能繼續；如果存在，遠程啓動服務發送一個“FOUND幀”，這個幀中包含了服務器的網卡ID（即服務器的MAC地址），然後調用自舉協議（BOOTP，Boot Protocol）或者動態主機設置協議（DHCP，Dynamic Host Configuration Protocol）。

3．選擇階段。客户機收到第一個響應後（因為可能網絡中不止一個服務器在運行遠程啓動服務，客户機只對收到的第一個“FOUND幀”迴應，包括：分配給客户機的機器名稱、IP地址、服務器的IP地址、BOOT所需的映像文件等），則發送一個SEND.FILE.REQUEST Frame 給第一個迴應的遠程啓動服務器，請求傳送啓動所需的文件。

4．確認階段。當遠程啓動服務器收到 SEND.FILE.REQUEST Frame的請求後，根據其遠程啓動數據庫的客户機記錄查找對應的BOOT BLOCK，將客户機啓動所需的文件傳送給客户機，即給工作站一個FILE.DAT.RESPONSE幀，這個幀 包含了客户機啓動所需的BOOT BLOCK。

5．啓動階段。客户機接收到完整的啓動文件後，開始執行文件中的程序，將執行點轉向啓動塊的入口，啓動客户機，同時使用另外一個互聯網協議：簡單文件傳輸協議（TFTP，Trivial Transfer Protocol）。然後引導不同的OS。

PXE 是RPL的升級品，它是Preboot Execution Environment(預啓動執行環境)的縮寫。它們的不同之處為：一個是靜態路由，一個動態路由。不難理解：RPL是根據網卡上的ID號加上其它的記錄組成的Frame向server發出請求，而server那裏早已經有了這個ID數據，匹配成功則進行遠程啓動；PXE則是根據服務器端收到的工作站MAC地址（就是網卡號），使用DHCP服務給這個MAC地址指定一個IP地址，每次重啓動可能同一台工作站有與上次啓動有不同的IP，動態分配地址。下面以工作站引導過程説明PXE的啓動原理：

1．用户端電腦開機後，PXE Boot ROM 獲得控制權之前先做自我測試，然後以廣播形式發出一個請求FIND幀。

2．如果服務器收到個人電腦所送出的要求，就會送回 DHCP 迴應，內容包括用户端的 IP 地址，預設通訊通道，及開機映像文件。否則，服務器會忽略這個要求。

3．工作站收到服務器發回的響應後則會迴應一個FRAME，以請求傳送啓動所需文件。

4．之後，將有更多的訊息在用户端與服務器之間作應答，用以決定啓動參數。BootPROM 由 TFTP 通訊協議從服務器下載開機映像檔，這個映像檔就是軟盤的映象文件。

5．工作站使用TFTP 協議接收啓動文件後，將控制權轉交啓動塊，引導操作系統，完成遠程啓動。

WBT（Windows Based Terminal）是Windows2000 Server/Advanced Server推出的一項標準服務，它允許用户以Windows界面的客户端訪問服務器，運行服務器中的應用程序，使用户就像用自己的計算機一樣。在WBT的網絡中，所有應用軟件的安裝、配置、運行和存儲等均在服務器上進行，客户機（終端）只作為輸入輸出設備。當終端用户登錄到服務器後，就可以像使用本地資源一樣使用服務器上的資源，運行服務器上Windows應用程序。多個終端用户可以同時登錄到服務器上，互不影響地工作。這樣的網絡十分容易進行集中管理，很適合學校和中小企業的局域網構建。WBT的這一特點跟早期的UNIX的字符終端類似，但WBT的優勢在於它是基於Windows的，具有友好的圖形界面和Windows的易用性。另外，在WBT的網絡環境下，網絡傳輸的數據主要是鍵盤和鼠標的輸入信息與顯示器的輸出信息，數據的處理都在服務器上進行，這就大大減少了網絡的傳輸量。

此方案中將原本要淘汰的386、486計算機作為終端使用，有利於資源的再利用；同時，安裝軟件及運算等都在服務器上進行，一般情況只需維護一台服務器就行，對於軟件及防病毒的管理也降低了，所以利用該方案大大降低了總體擁有成本，節省了大量的資金。它有以下一些特點：

1．運算、存儲都在服務器內進行，安裝軟件只需安裝在服務器上一份，所有終端就都可以使用；所有終端用户的文件都各自獨立地存放在服務器上，即使掉電，也不會造成資料丟失；

2． 機房維護由維護每一台PC，轉變為維護一台服務器，維護成本大大降低；總擁有成本（TCO）大大降低；

3． Windows2000 服務器版本是最新的服務器操作系統，性能非常穩定，整個系統的穩定性得到可靠保障；

4．能滿足對因特網的需求；應用當今流行軟件時單機反映速度快；使用 Windows終端與使用PC完全相同，所以在 Windows終端上的學習經驗，可以應用到

5． 管理和控制性強：終端服務器能夠對終端進行管理，設定終端機運行的軟件，同時能對終端機進行隨時監控。

它的啓動原理前一部分與RPL或PXE無盤啓動原理完全相同，這裏就不再詳述了，後一部分的連接是基於Windows 2000多用户、多任務的基礎上的終端服務，在工作站上安裝由微軟提供的32位的連接程序，或由第三方的提供的16位或32位在DOS、Windows 3x或Windows 9x無盤站安裝連接程序，並設置好連接屬性，然後在啓動無盤站時將其連接命令加到DOS站的開機批處理，或加到無盤Windows 的啓動組，使其自動連接Windows 2000服務器。在終端安裝Windows CE，服務器端安裝Windows 2000專業版，終端啓動以後透過RDP協議運行服務器端的應用程序，服務器端進行應用程序運算後同樣透過RDP協議將結果在終端顯示。

面對各種無盤解決方案讀者可能無可適從，本節將對PXE、 RPL、Windows 2000 自帶的終端（下面稱為標準WBT） 與基於MetaFrame的終端（下面稱為Meta WBT）之間的區別作一詳細的介紹。我們把標準WBT和Meta WBT合稱為終端。

標準WBT名氣最大，是軟件巨人微軟推出，捆綁在Windows 2000裏面。它也是微軟針對嵌入式產品推出的重量級產品，微軟希望籍此在嵌入式產品市場中搶得壟斷地位。

標準WBT的優點是對終端的硬件要求不高，只須運行Windows CE以及處理一些簡單I/O動作。不須對現有終端作更多改造升級或再投資，通常586機器即可滿足要求，無須硬盤，在網卡的bootrom中增加Windows CE或PCI槽中插一片帶Windows CE的DOS即可，終端的其它方面無須改動，保護現有投資。缺點：對服務器硬件要求高，因為所有的終端運行的應用程序都在服務器上運行，CPU及內存資源消耗相當大。同時，由於Windows CE本身受限的缺陷，即“客户機過瘦”，對各種外設的支持不足，相應的驅動程序較難找到，多媒體方面的性能較弱。大型軟件的運行速度較慢。由於微軟的慣例，客户端只限於Windows CE設備，服務器須是Windows 2000服務器，從而大大限制了它的應用場合。

MetaFrame國內較少見，大家較為陌生，是美國Citrix公司開發，支持16位，32位Windows PC，Windows終端，網絡電腦，Windows CE設備，及範圍很廣的非Windows終端，Web瀏覽器等。服務器端是MetaFrame Server，其實質是用Windows 2000 Server上裝有MetaFrame服務端程序。服務器可以採用多個服務器羣集的方式，但須指定一個主服務器（Master metal frame Server）由於客户端程序可以跨平台工作，所以在未來ASP中競爭更強。工作方式也與標準WBT極為相似，客户端須自舉啓動（不一定選擇Windows CE，可以用其它OS，包括DOS、UNIX等），然後可以透過ICA協議在服務器執行應用程序，服務器端也通過ICA傳輸用户界面，包括運行結果。服務器可以置在遠端，然後終端通過ISDN，MODEN撥號，局域網，甚至無線傳輸等方式，以ICA協議與遠端的服務器通信。這與標準WBT相比有着很大的優勢，意味着ASP供應商可以透過Intenet提供應用服務。MetaFrame還有一個工具很誘人，管理員可以遠程操控客户端界面，控制客户端的鍵盤，鼠標以及輸出界面。MetaFrame 的缺點與標準WBT一樣，對服務器硬件資源要求較高。實質上，MetaFrame與 WBT的核心技術是將用户界面程序與邏輯運行程序剝離，邏輯運行程序在服務器端運行，用户界面程序通過ICA或RDP協議傳輸到客户端，同時ICA或RDP將用户交互響應的信息（如鍵盤，鼠標操作等）送回至邏輯運行程序處理。但客户端系統的自舉還須靠本地原有的OS如Windows CE等完成，故嚴格而言，並不算是遠程啓動技術。

PXE是真正意義上的遠程啓動技術。PXE是Intel公司開發，雖然推出時間不短，但真正有價值的應用卻是這一年內才體現。據記載，國內DTK公司，長城電腦都已成功在Intel PXE技術上研發Windows 98無盤工作站，並在教育系統中大力推廣。工作站具有一個帶有Intel PXEbootrom的網卡或集成到BIOS的英特爾PXE代碼。當一個終端啓動後，服務器的操作系統（OS）將被加載至其內存中。在遠程啓動軟件外接附件的幫助下，服務器操作系統遠程啓動服務可以支持學生站運行Windows 95和Windows 98。當終端啓動時，PXE代碼將從服務器檢索啓動和配置軟件，這一過程就是遠程啓動。

與終端技術不同的是，PXE運行應用程序用到的是本地的資源，及內存，只是相當於硬盤由網絡代替了，服務器的負荷也大為減少，配置要求相對較低，這是比WBT先進的一大優點。由於工作站上運行的是真正的Windows 98，所以支持的應用軟件十分豐富。工作站加上硬盤後就變成一個標準的PC機，可以在其它場合應用，從而保護了客户的投資。可惜的是，PXE如今還不支持撥號，ISDN等方式，因而不能透過Internet實現遠程啓動，因此作為ASP工具不太合適。但如果應用於電子教室，辦公室，酒店，網吧，證券等場合則相當具有競爭力。在速度方面，與終端不相上下，但在多媒體方面，PXE佔優勢。

綜上所述，三者各具優勢，用户可根據自身的需求選擇適當的技術和產品。一般而言，若ASP，遠程教育選擇Metal frame最為合適，局域網場合選用PXE較為合適，而PDA，手持設備等則選Windows CE為佳。

PXE與RPL在運行應用程序所使用的資源除硬盤外，都是本地的資源，從其運行模式來看兩者有很多相似之處，但內核是截然不同的，以下從幾個方面進行比較：

PXE：Intel新推出的軟件，從理論上來講應該是很先進的，儘管還存在一些問題，但其優越的一面已經在應用中得到了充分的體現，而且Intel公司還將繼續提供這方面的支持，並且公開源碼，相信以後會更加改進。

RPL：Microsoft產品，已經很成熟了，而且許多愛好者都比較熟，技術資料到處都是，但Microsoft已經放棄了此產品開發與支持，不會再有更新的升級產品了。

從少量機器來看，PXE與RPL似乎沒有太多的區別，但如果機器數量較多，PXE會快一些，其原因主要是RPL採用NETBEUI通信協議，若傳送過程中有錯誤幀，RPL會要求整個數據包重發，而PXE採用基於TCP/IP的MTFTP（多點傳送）的通信協議，若在傳送過程中有錯誤幀，PXE並不是將整個數據包重發，只是將某一出錯線程的數據重發，這樣使整個網絡的啓動的速度加快。在工作站較多的情況下，出錯的概率較高，因此在這種情況下啓動速度的差別較大。

PXE要快一些，特別是在運行一些大的應用軟件或上網時更加明顯，主要原因是由於PXE的默認協議為TCP/IP。而在低配置無盤網絡中，RPL無盤Windows 95要快。

PXE安裝是基於本地上傳的，也就是説，只要在一個工作站上安裝好一台有盤工作站，然後通過上傳軟件，將整個硬盤上傳服務器的一個共享目錄下，安裝步驟比較少，整個過程也很簡單，安裝成功率很高。傳統方式下的RPL Windows 95無盤站的安裝過程十分繁瑣，且很容易出錯，安裝成功率很低。當前的RPL技術吸取了PXE的本地上傳方式，使安裝的方法接近PXE的安裝，但需掌握RPL和PXE兩項技術才能進行安裝。當然當前出現的許多RPL98的安裝工具，給安裝無盤RPL Windows 98帶來方便。

PXE和改良的RPL在日後的維護方面十分方便，軟件的維護量極低，所需的維護只是升級應用軟件，刪除客户機無用文件。若一段時間不用應用程序，且硬盤作好磁盤配額，那麼在這段時間內可以作到軟件零維護，對機房管理人員來説可以説是一個解放。傳統的RPL網絡的維護量極大，客户機可以輕意的破壞系統，雖然可以通過各種手段加以限制，但無法從根本上解決，而且由於各種限制的存在使Windows 界面面目全非。

PXE軟件可以支持大多數的網卡和主板，但PXE的啓動芯片支持的網卡並不多，對主板的BIOS要求為AWORD的，其它的BIOS版本則有不兼容的現象，這是當前制約PXE發展的重要因素。RPL的硬件兼容性則很好幾乎所有的網卡和主板都能支持。

無盤網絡的本意一個是為了降低工作站的成本，但主要卻是為了管理和維護的方便。試想，如果把工作站要用到的操作系統的文件和軟件文件都放到服務器上，系統的管理和維護都在服務器上完成，軟件升級只需要配置一次，網絡中的所有計算機就都能用上新軟件，這對網絡管理員來説的確是福音。但事實上情況並沒有那麼簡單，微軟最初推出的傳統無盤Window95已經使人們對"無盤網絡"失去了信心，無盤網絡配置的繁瑣比之有盤網絡配置更加麻煩、結構的不合理導致傳統無盤網絡系統不穩定、軟件運行不正常甚至很多軟件無法運行，這些使無盤技術幾乎已經走到了盡頭，正是在這個時候，無盤Windows98、Windows2000終端網絡系統應運而生了。

列舉優點如下：

1．省資金。每個工作站都不用硬盤，節約大量資金。

2．易管理。工作站10秒自動還原，由於無硬盤，所以不怕隨意關機或人為破壞。

3．速度快。12秒進Windows 98，這是有盤無法想像的。服務器採用高速磁盤陣列，加上大內存，大緩存，高速CPU，所以響應速度極高，普通工作站性能大幅提升。

4．內容豐富。每個工作站都共享240G或更多節目，比有盤多6倍。2000多首MP3,1000多集電影，上1000個遊戲，足以讓每個網民樂不思蜀，網吧財源滾滾。

5．安全性好。獨一無二的超級保護功能足以讓有盤工作站相形見絀，不怕惡意攻擊和破壞，實現無人值守及零維護，再也不用整天手忙腳亂地Ghost硬盤了。

6．遊戲升級快。升級服務器遊戲相當於同時升級幾百台工作站的遊戲。

7．安裝快速簡單。原有網絡原封不動，100台改無盤只要3個小時左右。

整盤癱瘓

就是當你只有一個無盤服務器，而這個服務器出現故障的時候，整個網絡依賴於這部服務器的運作就會出現癱瘓，無法運作。因此人們只能想多一個辦法就是備用多一個服務器作為分流，當一部壞的時候，分流這部就頂上。

只有這樣才能保證無盤網絡中的無盤工作站的運行速度，在分流時起作用。

最早使用的無盤網絡，應該是UNIX的字符終端，無盤網絡是廣義上的定義，也是就是説只客户機上無軟硬盤，我們就稱為無盤網絡。

從1994年至1996年，絕大多數無盤網絡基本構架都是採用Novell Netware 3.11或Novell Netware 3.12作服務器的操作平台，工作站以IPX方式登錄。當時我們稱它為IPX無盤網絡，主要是用於教學網絡，應用程序主要以DOS為主。

從1996年至1999年，以RPL方式登錄的無盤網絡佔絕大多數，服務器端可以選擇Novell Netware 4.1或Windows NT 4.0Server，在此期間，由於微軟的大力支持，在它的Windows 95產品系列中，推出了網絡版的Windows 95即所謂的完全版，它包含了網絡安裝命令Netsetup，之後的幾年RPL幾乎成為了無盤網絡的代名詞，1998年微軟推出的Windows 98，沒過多久，又推出了Windows 98第二版，其內核較Windows95有較大變化，與Internet聯繫更加緊密，功能也有所增強，遺憾的是Windows98不再提供Netsetup命令，也就是説Windows98無法安裝在無盤站上，儘管眾多的愛好者不斷的努力，無盤仍然不能98，期間，也有人聲稱成功安裝無盤Windows 98，其實，只是改頭換面的Windows 95，其內核仍然是Windows 95，我們把它稱之為偽Windows 98。

自2000年至今的一年多來，由於Intel、3COM和QUALSTEM等大公司的界入，使無盤技術得到了飛速的發展，大量高質量的無盤支持軟件不斷出現，例如Intel PXE PDK、3COM DABS、3COM虛擬硬盤和QUALSTEM的Litenet。與之相對應的無盤方案也層出不窮，令人目不暇接，無盤站不能運行Windows 98已成為過去，新的無盤啓動機制反過來被用到了RPL中，使得RPL工作站上也可以運行Windows 98了。與此同時，微軟公司在其劃時代的產品Windows2000中將終端技術收為標準組件，加上第三方軟件Mateframe對終端的支持，使其可以在無盤DOS或無盤Windows3x下連接Windows2000 Server而形成所謂的純軟件Windows 2000 終端。當前在無盤技術方面有三個主流即：RPL無盤Windows98、PXE 無盤Windows 98系統和純軟件的Windows 2000 終端。可以看出在無盤組網方面用户有了更多的選擇，而且無盤技術的應用領域更廣，幾乎所有有盤站能運行的軟件在無盤站都能運行。

無盤工作站在中國的發展

無盤工作站在98時代進入中國後，得到了很好的發展，最初中國三大無盤產品（鋭起BXP,網眾NXP，斯普林MZD）都是在那個時代發展起來的，十年中，中國的無盤發展的很快，從最初只有小型網絡的使用10M、100M時代，以及為數不多的開發公司，到如今大規模無盤應用，眾多的開發公司。無盤在中國的發展勢頭可見一斑，尤其是如今千兆隨處見的時代，更給了無盤工作站創造了良好的發展環境。

2010年以後，中國的無盤發展速度更是幾何倍數的上升，各大網絡公司都看到了無盤的未來，紛紛推出自己的無盤產品。

2011年，中國更是有好多網吧開始了萬兆無盤的部署，使得在服務器強大配置下網絡不再是瓶頸，況且如今內存白菜價，SSD硬盤也降價了不少，不論是在用户體驗還是經營成本，無盤都無疑是更好的選擇。