王　洲，席世海

（1.貴州師范大學(xué) 數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院，貴州 貴陽(yáng) 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(wú)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(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院，貴州 貴陽(yáng) 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(dòng)芯片PXE或固化在BIOS中的啟動(dòng)程序以不同的機(jī)制向服務(wù)器發(fā)出啟動(dòng)請(qǐng)求信號(hào)的原理，構(gòu)建基于UNIX服務(wù)器下的C/S型無(wú)盤網(wǎng)絡(luò)，既節(jié)省了網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建和維護(hù)所需的財(cái)力、人力，也保障了網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行和擴(kuò)展的安全。

無(wú)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(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)正以其可靠性強(qiáng)、性價(jià)比高和擴(kuò)充性好等眾多優(yōu)點(diǎn)滲入到社會(huì)的各個(gè)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(dòng)了人類社會(huì)與時(shí)俱進(jìn)。為了充分利用和共享網(wǎng)絡(luò)資源，各個(gè)政府部門、組織機(jī)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(wú)盤網(wǎng)絡(luò)、B/S型網(wǎng)絡(luò)和C/S型網(wǎng)絡(luò)等）。而無(wú)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(wú)盤網(wǎng)絡(luò)有著有盤網(wǎng)絡(luò)無(wú)與倫比的穩(wěn)定性、安全性和可靠性，在具體的維護(hù)中無(wú)盤網(wǎng)絡(luò)比有盤網(wǎng)絡(luò)更省時(shí)省事。

UNIX是一個(gè)功能強(qiáng)、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(shí)操作系統(tǒng)［1］。UNIX因具有可靠性高、伸縮性強(qiáng)、開(kāi)放性好和代碼開(kāi)放等特點(diǎn)而備受人們的青睞。同時(shí)它又是根植于網(wǎng)絡(luò)和面向數(shù)據(jù)庫(kù)使用，其已成為當(dāng)今社會(huì)主流的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)。當(dāng)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(tái)。運(yùn)用卓越的設(shè)計(jì)思想和先進(jìn)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(wú)盤網(wǎng)絡(luò)，其運(yùn)行更為暢通，管理極其便捷。

2.無(wú)盤網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)

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(tái)客戶機(jī)的正常運(yùn)行。在有盤網(wǎng)絡(luò)中如果出現(xiàn)客戶機(jī)軟故障或需要對(duì)系統(tǒng)更新時(shí)，需要通過(guò)“主客戶機(jī)”對(duì)“從客戶機(jī)”一一重傳，這會(huì)花費(fèi)大量的時(shí)間。而無(wú)盤網(wǎng)絡(luò)只需通過(guò)服務(wù)器就可以管理整個(gè)網(wǎng)絡(luò)，安裝或更新軟件（如游戲更新）只需要在一臺(tái)機(jī)器上進(jìn)行即可，對(duì)全網(wǎng)系統(tǒng)的維護(hù)相當(dāng)于是對(duì)服務(wù)器的維護(hù)，無(wú)需為每個(gè)客戶機(jī)進(jìn)行一一處理，這樣為網(wǎng)絡(luò)管理節(jié)省了大量的時(shí)間且易于管理和維護(hù)。

2.2.安全與穩(wěn)定性好

通過(guò)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(chǔ)和軟件安裝都只需要在服務(wù)器一端進(jìn)行，所有終端皆可共享，即使掉電，也不會(huì)造成資料丟失，達(dá)到了更高的數(shù)據(jù)安全級(jí)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(dú)特方法優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)通信，可解決客戶端互聯(lián)問(wèn)題和多服務(wù)器備份。同時(shí)，可配置多個(gè)服務(wù)器，當(dāng)然一個(gè)服務(wù)器也支持多網(wǎng)卡，為工作站提供服務(wù)，實(shí)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(fù)載能力均衡，運(yùn)行流暢。

3.無(wú)盤網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行原理

無(wú)盤最基本的實(shí)現(xiàn)原理就是利用底層技術(shù)通過(guò)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(dòng)。具體的啟動(dòng)過(guò)程是：（1）當(dāng)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(dòng)芯片PXE或嵌入在主板BIOS中固化的啟動(dòng)程序以各種不同的機(jī)制向服務(wù)器發(fā)出啟動(dòng)“請(qǐng)求”信號(hào)，檢查無(wú)盤工作站在網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器上的啟動(dòng)授權(quán)情況，如果允許工作站啟動(dòng)則返回一個(gè)“回答”信號(hào)；（2）當(dāng)服務(wù)器收到該信號(hào)后，引導(dǎo)程序在啟動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)中查找相應(yīng)記錄并根據(jù)不同的機(jī)制（RPL、PXE或BOOTP）向客戶端發(fā)送相匹配的啟動(dòng)信號(hào)；（3）等待客戶端下載完服務(wù)器送來(lái)的啟動(dòng)信號(hào)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(lái)引導(dǎo)操作系統(tǒng)完成啟動(dòng)。簡(jiǎn)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(yuǎn)程初始化程序引導(dǎo)）啟動(dòng)原理

客戶端開(kāi)機(jī)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(dòng)程序向本網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)廣播一個(gè)包含客戶機(jī)網(wǎng)卡ID號(hào)的FIND引導(dǎo)請(qǐng)求幀。當(dāng)服務(wù)器的遠(yuǎn)程啟動(dòng)服務(wù)接收到客戶端送來(lái)的FIND找到幀后，確認(rèn)幀中所帶的網(wǎng)卡物理地址MAC和邏輯地址 IP信息在遠(yuǎn)程啟動(dòng)服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)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(guò)程失敗；二是該客戶端記錄已找到，則遠(yuǎn)程啟動(dòng)服務(wù)發(fā)送一個(gè)FOUND幀給客戶端的RPLROM。此時(shí)的RPLROM收到服務(wù)器發(fā)送來(lái)的 FOUND幀后，也照樣回發(fā)一個(gè)SEND.FILE.REQUEST請(qǐng)求幀，要求服務(wù)器發(fā)送文件的請(qǐng)求幀給對(duì)應(yīng)的服務(wù)器（有多個(gè)服務(wù)器的情況）。當(dāng)服務(wù)器接收到客戶端發(fā)來(lái)的SEND.FILE.REQUEST幀后，根據(jù)啟動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)中的記錄查找對(duì)應(yīng)的啟動(dòng)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(diǎn)轉(zhuǎn)向啟動(dòng)塊的入口處來(lái)啟動(dòng)客戶端系統(tǒng)。

客戶端以WINDOWS實(shí)模式啟動(dòng)后，創(chuàng)建一個(gè)由內(nèi)存虛擬出來(lái)用作系統(tǒng)緩存的 RAM 盤，并將WINDOWS實(shí)模式文件從遠(yuǎn)程啟動(dòng)服務(wù)器拷貝到RAM盤來(lái)加載WINDOWS實(shí)模式網(wǎng)絡(luò)設(shè)備啟動(dòng)，同時(shí)建立一個(gè)SBS服務(wù)器連接［2］。最后，連接到該客戶端的計(jì)算機(jī)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(dòng)過(guò)程。

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

客戶端開(kāi)機(jī)后，在TCP/IP PXE獲得控制權(quán)之前先做自我測(cè)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(lái)的請(qǐng)求后，送回包含客服端的 IP地址、預(yù)設(shè)網(wǎng)關(guān)和開(kāi)機(jī)映像文件的BOOTP/DHCP回應(yīng)。BOOTPROM由TFTP（TFTP可以看成一個(gè)簡(jiǎn)化的 FTP，不需要認(rèn)證客戶端的權(quán)限）簡(jiǎn)單傳輸協(xié)議從服務(wù)器下載開(kāi)機(jī)映像文件，通過(guò)開(kāi)機(jī)映像文件在客戶端內(nèi)存模擬成磁盤并從這個(gè)磁盤啟動(dòng)系統(tǒng)。

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

BOOTP是 UNIX系統(tǒng)中較早出現(xiàn)的一種負(fù)責(zé)Unixt終端遠(yuǎn)程啟動(dòng)協(xié)議，主要用于無(wú)盤工作站向服務(wù)器獲得 IP、網(wǎng)關(guān)和啟動(dòng)映像文件名等。它的啟動(dòng)是由BOOTROM芯片中的BOOTP啟動(dòng)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(qǐng)求。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中運(yùn)行BOOTP服務(wù)的服務(wù)器收到這個(gè)請(qǐng)求幀后，根據(jù)這個(gè)幀中的MAC地址在BOOTPTAB啟動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)中查找MAC的記錄。若記錄未找到則不響應(yīng)該請(qǐng)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(dòng)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(guò)TFTP服務(wù)器下載啟動(dòng)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(dòng)系統(tǒng)［3］。

4.無(wú)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(jí)星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的方式進(jìn)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(diǎn)，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(jī)（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(kuò)展的一個(gè)子系統(tǒng)，它可以將一個(gè)建筑物的連線擴(kuò)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(jī)和終端設(shè)備等。

圖1　網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃及布線

5.無(wú)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(jìn)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(rèn)網(wǎng)關(guān)（可與IP地址相同）。

（2）安裝銳起server版無(wú)盤軟件。

（3）在DHCP服務(wù)中將無(wú)盤“XP輔助服務(wù)”和無(wú)盤“XP數(shù)據(jù)服務(wù)”進(jìn)行手動(dòng)停止，然后用從server版的無(wú)盤軟件中解壓出來(lái)的 DlXPdhcp.exe和Manager.exe替換原始文件，再手動(dòng)重啟上述倆服務(wù)。（4）重啟計(jì)算機(jī)，打開(kāi)無(wú)盤XP管理器對(duì)話框（如圖2所示），根據(jù)對(duì)話框的提示分別建立三個(gè)文件夾，而“默認(rèn)磁盤目錄”用來(lái)存放*.im映像文件，讀寫最為頻繁的能將其獨(dú)占一個(gè)分區(qū)或硬盤為佳。指定完三個(gè)文件夾的路徑之后，即可以進(jìn)入無(wú)盤XP管理器（如圖 3所示）并進(jìn)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(jí)用戶”）。

圖2　無(wú)盤網(wǎng)絡(luò)管理設(shè)置

圖3　無(wú)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(wú)盤XP管理器，進(jìn)入系統(tǒng)的“管理工具/服務(wù)”，再次停止上述的兩個(gè)服務(wù)，把剛才解壓的最后一個(gè)RTIPOSRV.EXE文件替換掉原始文件后再啟動(dòng)上述兩個(gè)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(jìn)行如下設(shè)置：

（1）更改“主客戶”機(jī)的計(jì)算機(jī)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(jì)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(wú)盤XP管理器”為該機(jī)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(wú)盤軟件。

（3）重啟計(jì)算機(jī)后，在“計(jì)算機(jī)管理/磁盤管理”中對(duì)其出現(xiàn)的80GB硬盤進(jìn)行分區(qū)和NTF格式化。

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

圖4　系統(tǒng)上傳過(guò)程

（5）重啟計(jì)算機(jī)后，陸續(xù)啟動(dòng)其他不帶硬盤的客戶機(jī)，并依次輸入每臺(tái)計(jì)算機(jī)名和IP地址即可（第一次啟動(dòng)時(shí)要求輸入計(jì)算機(jī)名和IP地址，以后默認(rèn)啟動(dòng)）。

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

［3］藍(lán)宇.無(wú)盤工作站組建、應(yīng)用、維護(hù)實(shí)戰(zhàn)精通［M］.北京：人民郵電出版社，2004.

［4］馬孝榮.UNIX和Linux自動(dòng)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(guó)鐵道出版社，2009.

［6］林麗紅.淺談PXE的無(wú)盤終端網(wǎng)絡(luò)技術(shù)［J］.吉林省經(jīng)濟(jì)管理干部學(xué)院學(xué)報(bào)，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(zé)任編輯 毛志）（責(zé)任校對(duì) 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(dòng)基金項(xiàng)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(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院2011級(jí)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系學(xué)生。