構(gòu)建基于UNIX服務(wù)器下的C/S型無盤網(wǎng)絡(luò)

王　洲，席世海

（1.貴州師范大學(xué) 數(shù)學(xué)與計算機科學(xué)學(xué)院，貴州 貴陽 550002；2.銅仁學(xué)院　物理與電子工程學(xué)院，貴州 銅仁 554300 ）

構(gòu)建基于UNIX服務(wù)器下的C/S型無盤網(wǎng)絡(luò)

王洲1，席世海2

（1.貴州師范大學(xué) 數(shù)學(xué)與計算機科學(xué)學(xué)院，貴州 貴陽 550002；2.銅仁學(xué)院物理與電子工程學(xué)院，貴州 銅仁 554300 ）

根據(jù)客戶端網(wǎng)卡啟動芯片PXE或固化在BIOS中的啟動程序以不同的機制向服務(wù)器發(fā)出啟動請求信號的原理，構(gòu)建基于UNIX服務(wù)器下的C/S型無盤網(wǎng)絡(luò)，既節(jié)省了網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建和維護所需的財力、人力，也保障了網(wǎng)絡(luò)運行和擴展的安全。

無盤網(wǎng)絡(luò)；服務(wù)器；客戶端；UNIX

1.引言

縱觀人類科學(xué)技術(shù)的發(fā)展史，人們發(fā)明了技術(shù)，而技術(shù)本身又為人類服務(wù)。被形象地喻為“信息高速公路”的計算機網(wǎng)絡(luò)正以其可靠性強、性價比高和擴充性好等眾多優(yōu)點滲入到社會的各個領(lǐng)域并扮演著重要的角色。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)日新月異的蓬勃發(fā)展，推動了人類社會與時俱進。為了充分利用和共享網(wǎng)絡(luò)資源，各個政府部門、組織機構(gòu)、企事業(yè)單位和教育領(lǐng)域等都正在積極地構(gòu)建和發(fā)展各自的網(wǎng)絡(luò)（有盤網(wǎng)絡(luò)和無盤網(wǎng)絡(luò)、B/S型網(wǎng)絡(luò)和C/S型網(wǎng)絡(luò)等）。而無盤網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的最初目的是為了節(jié)省投入成本，但在真正的使用中發(fā)現(xiàn)無盤網(wǎng)絡(luò)有著有盤網(wǎng)絡(luò)無與倫比的穩(wěn)定性、安全性和可靠性，在具體的維護中無盤網(wǎng)絡(luò)比有盤網(wǎng)絡(luò)更省時省事。

UNIX是一個功能強、性能好和應(yīng)用廣的多用戶、多任務(wù)且采用批處理方式而又支持多種處理器架構(gòu)的分時操作系統(tǒng)［1］。UNIX因具有可靠性高、伸縮性強、開放性好和代碼開放等特點而備受人們的青睞。同時它又是根植于網(wǎng)絡(luò)和面向數(shù)據(jù)庫使用，其已成為當今社會主流的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)。當前UNIX逐漸朝著高端產(chǎn)業(yè)方向發(fā)展，而高端產(chǎn)業(yè)的服務(wù)器大部分使用的是UNIX平臺。運用卓越的設(shè)計思想和先進的架構(gòu)技術(shù)在UNIX服務(wù)器下組建C/S型結(jié)構(gòu)的無盤網(wǎng)絡(luò)，其運行更為暢通，管理極其便捷。

2.無盤網(wǎng)絡(luò)的特點

2.1.安裝與管理方便

網(wǎng)管的主要工作就是保證網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)以及該系統(tǒng)中每臺客戶機的正常運行。在有盤網(wǎng)絡(luò)中如果出現(xiàn)客戶機軟故障或需要對系統(tǒng)更新時，需要通過“主客戶機”對“從客戶機”一一重傳，這會花費大量的時間。而無盤網(wǎng)絡(luò)只需通過服務(wù)器就可以管理整個網(wǎng)絡(luò)，安裝或更新軟件（如游戲更新）只需要在一臺機器上進行即可，對全網(wǎng)系統(tǒng)的維護相當于是對服務(wù)器的維護，無需為每個客戶機進行一一處理，這樣為網(wǎng)絡(luò)管理節(jié)省了大量的時間且易于管理和維護。

2.2.安全與穩(wěn)定性好

通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)將服務(wù)器上的磁盤映像文件映射為本地磁盤文件，使其客戶端上的數(shù)據(jù)資料集中控制、管理、存儲和軟件安裝都只需要在服務(wù)器一端進行，所有終端皆可共享，即使掉電，也不會造成資料丟失，達到了更高的數(shù)據(jù)安全級別，確保終端系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，防止病毒入侵和黑客攻擊。

2.3.備份與分流協(xié)作

網(wǎng)絡(luò)向大型和多元化方向發(fā)展，采用獨特方法優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)通信，可解決客戶端互聯(lián)問題和多服務(wù)器備份。同時，可配置多個服務(wù)器，當然一個服務(wù)器也支持多網(wǎng)卡，為工作站提供服務(wù)，實現(xiàn)客戶端從不同服務(wù)器讀取系統(tǒng)文件，使服務(wù)器的負載能力均衡，運行流暢。

3.無盤網(wǎng)絡(luò)的運行原理

無盤最基本的實現(xiàn)原理就是利用底層技術(shù)通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)將服務(wù)器上的磁盤映像文件IMG模擬成本地磁盤，并使其啟動。具體的啟動過程是：（1）當工作站加電后，主板中的BIOS程序完成自檢，然后由客戶端網(wǎng)卡的啟動芯片PXE或嵌入在主板BIOS中固化的啟動程序以各種不同的機制向服務(wù)器發(fā)出啟動“請求”信號，檢查無盤工作站在網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器上的啟動授權(quán)情況，如果允許工作站啟動則返回一個“回答”信號；（2）當服務(wù)器收到該信號后，引導(dǎo)程序在啟動數(shù)據(jù)庫中查找相應(yīng)記錄并根據(jù)不同的機制（RPL、PXE或BOOTP）向客戶端發(fā)送相匹配的啟動信號；（3）等待客戶端下載完服務(wù)器送來的啟動信號后，系統(tǒng)控制權(quán)交給PXE并由PXE轉(zhuǎn)入內(nèi)存中的一些特定區(qū)域來引導(dǎo)操作系統(tǒng)完成啟動。簡言之，服務(wù)器與客戶端之間采用的是一種“握手”方式。

3.1.RPL（Remote Initial Program Load遠程初始化程序引導(dǎo)）啟動原理

客戶端開機后，立即初始化自身網(wǎng)卡，使網(wǎng)卡芯片PXE或嵌入在主板BIOS中固化的啟動程序向本網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)廣播一個包含客戶機網(wǎng)卡ID號的FIND引導(dǎo)請求幀。當服務(wù)器的遠程啟動服務(wù)接收到客戶端送來的FIND找到幀后，確認幀中所帶的網(wǎng)卡物理地址MAC和邏輯地址 IP信息在遠程啟動服務(wù)器數(shù)據(jù)庫中查找相應(yīng)的客戶端記錄。查找的結(jié)果有兩種可能：一是該客戶端記錄未找到，則引導(dǎo)過程失??；二是該客戶端記錄已找到，則遠程啟動服務(wù)發(fā)送一個FOUND幀給客戶端的RPLROM。此時的RPLROM收到服務(wù)器發(fā)送來的 FOUND幀后，也照樣回發(fā)一個SEND.FILE.REQUEST請求幀，要求服務(wù)器發(fā)送文件的請求幀給對應(yīng)的服務(wù)器（有多個服務(wù)器的情況）。當服務(wù)器接收到客戶端發(fā)來的SEND.FILE.REQUEST幀后，根據(jù)啟動數(shù)據(jù)庫中的記錄查找對應(yīng)的啟動塊（BOOTBLOCK）并回送給客戶端的RPLROM［2］。RPLROM接收完所有的FILE.DAT.RESPONSE幀后，將執(zhí)行點轉(zhuǎn)向啟動塊的入口處來啟動客戶端系統(tǒng)。

客戶端以WINDOWS實模式啟動后，創(chuàng)建一個由內(nèi)存虛擬出來用作系統(tǒng)緩存的 RAM 盤，并將WINDOWS實模式文件從遠程啟動服務(wù)器拷貝到RAM盤來加載WINDOWS實模式網(wǎng)絡(luò)設(shè)備啟動，同時建立一個SBS服務(wù)器連接［2］。最后，連接到該客戶端的計算機目錄（MACHINE DIRECTORY）所在服務(wù)器完成客戶端上WINDOWS操作系統(tǒng)的啟動過程。

3.2.PXE（Preboot Execution Environment預(yù)啟動執(zhí)行環(huán)境）啟動原理

客戶端開機后，在TCP/IP PXE獲得控制權(quán)之前先做自我測試，隨后由客戶端的BOOTPROM向服務(wù)器送出BOOTP/DHCP服務(wù)要求以獲得IP信息［3］。如果服務(wù)器收到客戶端發(fā)來的請求后，送回包含客服端的 IP地址、預(yù)設(shè)網(wǎng)關(guān)和開機映像文件的BOOTP/DHCP回應(yīng)。BOOTPROM由TFTP（TFTP可以看成一個簡化的 FTP，不需要認證客戶端的權(quán)限）簡單傳輸協(xié)議從服務(wù)器下載開機映像文件，通過開機映像文件在客戶端內(nèi)存模擬成磁盤并從這個磁盤啟動系統(tǒng)。

3.3.BOOTP（BOOT Strap Protocol引導(dǎo)程序協(xié)議）啟動原理

BOOTP是 UNIX系統(tǒng)中較早出現(xiàn)的一種負責Unixt終端遠程啟動協(xié)議，主要用于無盤工作站向服務(wù)器獲得 IP、網(wǎng)關(guān)和啟動映像文件名等。它的啟動是由BOOTROM芯片中的BOOTP啟動代碼，以IP地址0.0.0.0的形式向網(wǎng)絡(luò)中廣播IP地址，并查詢客戶端網(wǎng)卡 MAC物理地址的請求。當網(wǎng)絡(luò)中運行BOOTP服務(wù)的服務(wù)器收到這個請求幀后，根據(jù)這個幀中的MAC地址在BOOTPTAB啟動數(shù)據(jù)庫中查找MAC的記錄。若記錄未找到則不響應(yīng)該請求；若記錄找到則將包含客戶端和服務(wù)器的IP地址、硬件類型、網(wǎng)關(guān)、客戶端 MAC地址和啟動映像文件的FOUND幀發(fā)送回客戶端?？蛻舳烁鶕?jù)FOUND幀中的信息通過TFTP服務(wù)器下載啟動映像文件，并將此文件在客戶端內(nèi)存中模擬成磁盤從而啟動系統(tǒng)［3］。

4.無盤網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃及布線

本網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)僅以設(shè)備子系統(tǒng)和建筑群子系統(tǒng)為例，采用二級星型拓撲結(jié)構(gòu)的方式進行綜合布線（如圖1所示）。

4.1.設(shè)備子系統(tǒng)

設(shè)備子系統(tǒng)是每一建筑群的交匯點，主要由設(shè)備間的電纜/光纜、路由器、服務(wù)器、防火墻和交換機（集線器HUB）等組成。

4.2.建筑群子系統(tǒng)

建筑群子系統(tǒng)作為擴展的一個子系統(tǒng)，它可以將一個建筑物的連線擴展到另外一些建筑物中的通信設(shè)備和裝置上。該系統(tǒng)中主要有電纜/光纜、交換機和終端設(shè)備等。

圖1　網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃及布線

5.無盤網(wǎng)絡(luò)的組建方法及步驟

5.1.UNIX服務(wù)器的安裝及設(shè)置

在服務(wù)器端安裝UNIX操作系統(tǒng)后進行設(shè)置：

（1）在本地連接的 TCP/IP屬性中添加IPX/SPX/NETBIOS協(xié)議并設(shè)置 IP地址（如192.168.1.254）、子網(wǎng)掩碼（如255.255.255.0）、默認網(wǎng)關(guān)（可與IP地址相同）。

（2）安裝銳起server版無盤軟件。

（3）在DHCP服務(wù)中將無盤“XP輔助服務(wù)”和無盤“XP數(shù)據(jù)服務(wù)”進行手動停止，然后用從server版的無盤軟件中解壓出來的 DlXPdhcp.exe和Manager.exe替換原始文件，再手動重啟上述倆服務(wù)。（4）重啟計算機，打開無盤XP管理器對話框（如圖2所示），根據(jù)對話框的提示分別建立三個文件夾，而“默認磁盤目錄”用來存放*.im映像文件，讀寫最為頻繁的能將其獨占一個分區(qū)或硬盤為佳。指定完三個文件夾的路徑之后，即可以進入無盤XP管理器（如圖 3所示）并進行管理器的相應(yīng)設(shè)置（值得注意的是工作站一定要設(shè)置為“超級用戶”）。

圖2　無盤網(wǎng)絡(luò)管理設(shè)置

圖3　無盤網(wǎng)絡(luò)管理器

（5）完成以上基本（可做更多設(shè)置）設(shè)定后，關(guān)閉無盤XP管理器，進入系統(tǒng)的“管理工具/服務(wù)”，再次停止上述的兩個服務(wù)，把剛才解壓的最后一個RTIPOSRV.EXE文件替換掉原始文件后再啟動上述兩個服務(wù)。

5.2.UNIX服務(wù)器DHCP的配置

5.3.WINDOWS客戶端的安裝及設(shè)置

在客戶端安裝好Windows XP或Windows 7操作系統(tǒng)后進行如下設(shè)置：

（1）更改“主客戶”機的計算機名（也可不做修改），在本地連接的TCP/IP屬性中卸載“QOS數(shù)據(jù)包計劃程序”和添加“IPX/SPX/NETBIOS協(xié)議”；指定IP地址且一定要與上述的“無盤XP管理器”為該機分配的地址相同，方能連接虛擬映像盤RAM。

（2）安裝銳起clien版無盤軟件。

（3）重啟計算機后，在“計算機管理/磁盤管理”中對其出現(xiàn)的80GB硬盤進行分區(qū)和NTF格式化。

（4）重啟計算機后，以管理員身份登陸系統(tǒng)后進行上傳操作（如圖4所示），待上傳完畢后再關(guān)閉該計算機并取下硬盤。

圖4　系統(tǒng)上傳過程

（5）重啟計算機后，陸續(xù)啟動其他不帶硬盤的客戶機，并依次輸入每臺計算機名和IP地址即可（第一次啟動時要求輸入計算機名和IP地址，以后默認啟動）。

［1］李林英.操作系統(tǒng)原理UNIX篇［M］.北京：清華大學(xué)出版社，2006.

［2］俞席忠.無盤網(wǎng)絡(luò)完全教程［M］.北京：清華大學(xué)出版社，2004.

［3］藍宇.無盤工作站組建、應(yīng)用、維護實戰(zhàn)精通［M］.北京：人民郵電出版社，2004.

［4］馬孝榮.UNIX和Linux自動化管理［M］.北京：電子工業(yè)出版社，2004.

［5］王興.Linux網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器應(yīng)用教程［M］.北京：中國鐵道出版社，2009.

［6］林麗紅.淺談PXE的無盤終端網(wǎng)絡(luò)技術(shù)［J］.吉林省經(jīng)濟管理干部學(xué)院學(xué)報，2009，23（1）：72-75.

The C/S Type Diskless Network （CTDN） Based on UNIX Server

WANG Zhou1，XI Shihai2
（1. School of Mathematics and Computer Science，Guizhou Normal University，Guiyang，Guizhou 550002，China；2. School of Physics and Electronic Engineering，Tongren University，Tongren，Guizhou 554300，China ）

According to the principle that the client PXE card or the program with different mechanism of solidification in the BIOS requests starting signal to the server，the C/S diskless network model were constructed based on the UNIX server. The model can not only save network build and maintains the required resources，human，but also improve the network brings security，convenient operation and extension.

diskless network，server，client，UNIX

TP301

A

1673-9639 （2015） 04-0125-04

（責任編輯 毛志）（責任校對 徐松金）（英文編輯 田興斌）

2015-03-07

本文系銅仁學(xué)院科研啟動基金項目（TS1119）研究成果。

王洲（1990-），男，土家族，貴州銅仁人，貴州師范大學(xué)數(shù)學(xué)與計算機科學(xué)學(xué)院2011級計算機科學(xué)與技術(shù)系學(xué)生。