论文导读：计算机实验室一般采用带有保护卡的有盘系统。通过在计算机实验室中组建无盘网络可以避免这些故障的产生。无盘网络由一个服务器和多个无盘客户端构成。客户端远程引导位于服务器上的系统映像。再到支持Windows XP的BXP的过程。并负责存取虚拟磁盘里的系统映像。然后将服务器虚拟磁盘里的系统映像装载到这个本地虚拟磁盘里。
关键词：无盘网络，有盘系统，BXP，服务器，客户端，虚拟磁盘，系统映像
1概述
计算机实验室一般采用带有保护卡的有盘系统，通过保护卡可以防止硬盘数据（主要是系统分区）被修改，包括学生的恶意操作和病毒的攻击。但是对于非法操作而引起的故障却难以避免，比如强行断电最容易损坏硬盘，轻则丢失数据，重则造成物理损坏。通过在计算机实验室中组建无盘网络可以避免这些故障的产生，同时使系统维护变得简单，也降低了投资成本。早期，无盘网络的目的主要是为了降低成本，但在其发展和应用中才发现它的最大优点在于故障率低且系统维护简单，这也成了如今使用无盘网络的主要原因。
无盘网络由一个服务器和多个无盘客户端构成，客户端远程引导位于服务器上的系统映像。在有些无盘网络技术中，为了分担数据流量而允许设置多个服务器，为了方便客户端存储而允许设置本地物理硬盘。无盘网络的发展经过了由最初的基于RPL的无盘Windows95，到支持Windows 98的Intel PXE PDK、3COM DABS、3COM VLD和Litenet，然后到支持Windows 2000的Boot－NIC，再到支持Windows XP的BXP的过程。随着无盘网络的发展，其安装和配置越来越方便，功能越来越强悍。本文以BXP为对象讲述无盘网络的工作原理及其在应用上的优点。
2BXP无盘网络工作原理
2.1 BXP简介
Venturcom公司开发的BXP是Boot－NIC的升级版本，其工作原理和Boot-NIC类似，都是基于网络存储，但是Boot－NIC仅支持Windows 2000,而BXP既支持Windows 2000也支持Windows XP。BXP是利用服务器的硬盘空间，通过网络存储和虚拟映射来实现无盘网络，其中服务器只提供启动和存取服务，所有的处理都在客户端完成，所以相对于一般的无盘终端来讲，BXP无盘网络对客户端配置的要求是比较高的。
2.2 BXP服务器
BXP服务器由一些服务和管理模块组成，主要的服务包括IO服务和登录服务。
IO服务负责处理从BXP客户端传送过来的IO请求，并负责存取虚拟磁盘里的系统映像，对于较大型的无盘网络，可以适当增设一些IO服务器，以分担数据流量，提高运行速度。
登录服务用于验证客户端帐号，并向客户端提供相应的虚拟磁盘的系统信息。论文检测。
2.3 BXP客户端（无盘工作站）
为了实现从网络上远程引导，BXP客户端使用了PXE（Pre-bootExecution Environment,预置执行环境）的引导技术，即使用带有PXE BOOTROM芯片的网卡。开机后，客户端从网卡启动，使用PXE从服务器下载一个带引导程序的映像文件，连接服务器的虚拟磁盘，并生成一个虚拟的本地磁盘，然后将服务器虚拟磁盘里的系统映像装载到这个本地虚拟磁盘里。较新的网卡基本上都支持PXE，对于没有PXEBOOTROM的网卡，可以另外购买PXEBOOTROM芯片。
在组建无盘网络时，需要在一个带有本地物理硬盘的客户端（该客户端也称为种子，其他客户端除了没有本地物理硬盘外，其余配置和种子客户端一样）上安装系统，并通过BXP Image Builder程序将本地物理硬盘上的系统生成映像文件并上传到服务器的虚拟磁盘中。
2.4 客户端/虚拟磁盘的使用模式
根据虚拟磁盘映像文件是否能被多个客户端共享可分为专用模式和共享模式，根据缓冲方式又可分为：无缓冲方式、客户端内存缓冲方式和服务器文件缓冲方式。论文检测。由上述两种方式可以组合成五种客户端/虚拟磁盘的使用模式,分别是无缓冲的专用映像模式、客户端内存缓冲的专用映像模式、服务器文件缓冲的专用映像模式、客户端内存缓冲的共享映像模式和服务器文件缓冲的共享映像模式。
专用模式下，每个客户端独占一个虚拟磁盘映像文件，这就产生了数据冗余，因为客户端大多是相同的配置，它们可以共享一个虚拟磁盘映像文件，所以我们选择共享模式。论文检测。
共享模式下，多个客户端同时使用相同的虚拟磁盘映像文件，为使虚拟磁盘映像文件不被破坏，必须采用缓冲方式来保护虚拟磁盘映像文件，又因为客户端内存缓冲对客户端内存容量的要求太高，所以我们最好的选择就是服务器文件缓冲的共享模式。
服务器文件缓冲的共享模式下，缓冲区设置在服务器的特定目录（名为WriteCache）中，一个客户端对应此目录下的一个文件（以客户端网卡的MAC地址命名），客户端在修改虚拟磁盘时，被透明地传入到该缓冲区中作暂时的存储，当客户端关机后，暂存的文件被自动清除，从而实现保护虚拟磁盘映像文件的功能。该模式的原理图如下：
3无盘网络和有盘系统的比较
3.1 价格
在一个有80台计算机的实验室里，无盘网络将会省掉80个硬盘和80个还原卡，其价格大约在4万元，拿这些钱来购置服务器还是绰绰有余的。
3.2 性能
运行一个程序的过程分两步，首先CPU将程序由外存调入内存，然后CPU在内存执行程序。对于有盘系统而言，其外存就是本地硬盘，带宽接近500M（IBMUltra ATA/100 7200RPM硬盘的带宽大约是494M），而对无盘网络而言，其外存是服务器上的虚拟磁盘，其速度取决于网络带宽，接近100M，可见如果读100M的数据到内存的话，无盘网络大约比有盘系统慢了0.8秒，但是CPU只是在刚装入程序时以及中间缺页时才去访问外存，大部分时间CPU都在内存执行程序，所以无盘网络的总体性能是接近于有盘系统的。
3.3 故障率
硬盘是极其精密的机电一体的设备，保护卡只能在正常使用的情况下保护硬盘数据不被破坏，但对于一些不正当使用的情况，保护卡不仅保护不了硬盘的数据，更严重的是硬盘可能会有物理损伤，比如运行时强行关机，运行时晃动机箱等。而在无盘网络中，客户端的系统被做成映像文件存放在服务器的虚拟磁盘里，并且对系统的修改被透明地传入到服务器的缓冲区里，所以客户端的任何操作都不会破坏系统。
3.4 可维护性
在有盘系统中，如果硬盘数据损坏，我们可以借助保护卡的网络复制功能来克隆硬盘，但是如果是硬盘物理损坏，就需要新购硬盘，然而可能买不到和原来一样规格的硬盘，如果硬盘规格不一样，便无法通过克隆的方法来恢复硬盘数据，只有一步一步地安装了，这给维护工作带来了极大的不方便。而在无盘网络中我们只要确保网络畅通就万事无忧了。
4无盘网络的可行性
有人会问，用无盘网络组建新机房没问题，可是在现有的老机房里组建无盘网络的话，那么已有的硬盘不是浪费了吗？其实不然，只要我们把启动顺序设置为网络优先，那么PXE会自动地从服务器上的虚拟磁盘引导系统，而把本地硬盘作为D:盘和E:盘…这样一来，本地硬盘就可作为一个可写的盘供学生存储数据用。其实，就算建设新机房我们也建议配置本地硬盘，以供学生存储数据，正如前面所说，如今无盘网络的最大优点不在于降低成本，而在于故障率低、可维护性高，既提供了强悍的实验环境又降低了管理人员的负担。
5无盘网络的前景
正因为无盘网络有着诸多的优点，才吸引了越来越多的大公司的介入，除Venturcom公司外还有微软、Intel、3COM和QUALSTEM等，加上使用者们的共同努力，相信无盘网络必将成为学校计算机实验室里一道亮丽的风景线！
参考文献：
[1] 俞席忠，钟宇虹.《无盘网络完全教程－基础篇》[M].北京：清华大学出版社，2004.
[2] 俞席忠.《无盘网络完全教程－提高篇》[M].北京：清华大学出版社，2004.
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