基于PXE的無盤W indow s XP在計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的應(yīng)用

楊 剴，黃玲玲，陽小華

（南華大學(xué) 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，湖南 衡陽 421001）

基于PXE的無盤W indow s XP在計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的應(yīng)用

楊 剴，黃玲玲，陽小華

（南華大學(xué) 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，湖南 衡陽 421001）

高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室管理與維護(hù)的核心是保證系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件的正常使用。目前計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室廣泛采用硬盤還原卡來保護(hù)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，本文分析其優(yōu)勢(shì)以及帶來的問題，并提出在計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室采用基于PXE的無盤W indows XP啟動(dòng)有盤工作站的“無盤”與“有盤”相結(jié)合的管理方式，不僅可以很好地解決使用還原卡保護(hù)系統(tǒng)帶來的問題，并且系統(tǒng)安裝與升級(jí)、管理與維護(hù)非常方便，大大減少實(shí)驗(yàn)室維護(hù)工作量。

PXE；無盤W indowsXP；計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室；有盤工作站

[1]敘述了實(shí)驗(yàn)室機(jī)房設(shè)備管理、機(jī)房制度和設(shè)備維護(hù)，并闡述了硬盤還原卡的選擇和使用；參考文獻(xiàn)[2]提出制度與技術(shù)并行的管理模式。為了保護(hù)系統(tǒng)和硬盤數(shù)據(jù)不被破壞，參考文獻(xiàn)[1]和參考文獻(xiàn)[2]中均提到采用硬盤還原卡技術(shù)，這也是目前計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室廣泛采取的一種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)保護(hù)方式。通過還原卡可以防止硬盤數(shù)據(jù)（主要是系統(tǒng)分區(qū)）被修改，包括學(xué)生的惡意操作和病毒的攻擊。另外，還原卡還可以實(shí)現(xiàn)一對(duì)多的網(wǎng)絡(luò)同傳，降低實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)安裝與維護(hù)工作量。但是，用還原卡對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)在實(shí)際使用中還存在一些問題：

（1）密碼問題。一般的還原卡都有密碼設(shè)置，由于各類還原卡的初始密碼都非常簡(jiǎn)單，如果實(shí)驗(yàn)室管理員疏忽和上機(jī)學(xué)員“惡意攻擊”，很容易造成密碼丟失或被改動(dòng)，這將給維護(hù)工作帶來極大的不便，有時(shí)甚至要報(bào)告還原卡廠商維修。

（2）硬件配置不一致問題。還原卡的網(wǎng)絡(luò)同傳功能要求發(fā)射端和接收端的硬件配置與型號(hào)完全一致，否則將會(huì)帶來嚴(yán)重的后果。譬如主板或硬盤型號(hào)不同的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)同傳后，所有接收端的計(jì)算機(jī)將無法啟動(dòng)，此時(shí)若無法設(shè)置還原卡參數(shù)，那么就只能報(bào)還原卡廠商維修了。還原卡對(duì)于非法操作而引起的故障難以避免，比如強(qiáng)行斷電最容易損壞硬盤，輕則丟失數(shù)據(jù)，重則造成物理損壞，不得不更換硬件，硬件更換容易造成硬件配置與型號(hào)與原來的配置和型號(hào)不一致，從而無法進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)同傳。特別是在舊機(jī)房中，這種硬件配置與型號(hào)不一致現(xiàn)象極為普遍。

（3）還原卡病毒也可使還原卡完全失去作用。計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室中的電腦系統(tǒng)故障很多都是由于系統(tǒng)硬盤軟件或應(yīng)用軟件被破壞造成的，通常使用還原卡進(jìn)行系統(tǒng)備份與恢復(fù)來消除故障。若學(xué)生操作的計(jì)算機(jī)上不安裝系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件，而把所有的軟件安裝在服務(wù)器上，通過服務(wù)器啟動(dòng)工作站的方式，這樣可以防止學(xué)生有意或無意對(duì)系統(tǒng)的破壞。因此本文提出在計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室采用基于PXE的無盤Windows XP啟動(dòng)有盤工作站的“無盤”與“有盤”相結(jié)合的管理方式，不僅可以很好地解決以上提出的問題，而且系統(tǒng)安裝與升級(jí)、管理與維護(hù)非常方便，實(shí)驗(yàn)室管理員工作量大大地減少。

二、PXE簡(jiǎn)介

PXE（PrebootExecuteEnvironment，遠(yuǎn)程引導(dǎo)技術(shù)）是由Intel公司開發(fā)的最新技術(shù)，是RIPL（Remote Initial Program Load，遠(yuǎn)程啟動(dòng)服務(wù)）的技術(shù)升級(jí)。它工作于Client／Server的網(wǎng)絡(luò)模式，支持工作站通過網(wǎng)絡(luò)從遠(yuǎn)端服務(wù)器下載映像，并由此支持來自網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的啟動(dòng)過程。其啟動(dòng)過程中，終端要求服務(wù)器分配IP地址，再用TFTP（Trivial File Transfer Protocol）或MTFTP（Multicast Trivial File Transfer Protocol）協(xié)議下載一個(gè)啟動(dòng)軟件包到本機(jī)內(nèi)存中并執(zhí)行，由這個(gè)啟動(dòng)軟件包完成終端基本軟件設(shè)置，從而引導(dǎo)預(yù)先安裝在服務(wù)器中的終端操作系統(tǒng)。

三、PXE無盤W indows XP啟動(dòng)有盤工作站的管理方式

通常計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室在使用硬盤還原卡的過程中，每臺(tái)計(jì)算機(jī)都必須安裝系統(tǒng)及需要使用的各種軟件，將硬盤空間劃分為若干個(gè)分區(qū)，一般只對(duì)系統(tǒng)盤進(jìn)行保護(hù)，設(shè)置為每次還原，而對(duì)于非系統(tǒng)盤，根據(jù)具體情況設(shè)置為不還原或每月固定日期還原。這樣既保護(hù)了系統(tǒng)，又能保存學(xué)生的實(shí)驗(yàn)結(jié)果及一些重要的文件。為了減少每臺(tái)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)各種軟件安裝的工作量，目前采用了GHOST克隆母盤的方式，即先在一臺(tái)機(jī)上安裝所需的操作系統(tǒng)、應(yīng)用軟件，并設(shè)置好所需各方面參數(shù)，運(yùn)行檢驗(yàn)無誤后，以此機(jī)的硬盤為母盤，用GHOST軟件作為橋梁克隆到別的機(jī)器的硬盤上；若實(shí)驗(yàn)室中所有計(jì)算機(jī)的硬件配置完全一致，也可采用還原卡的網(wǎng)絡(luò)同傳功能完成軟件的安裝。

基于PXE的無盤Windows XP啟動(dòng)不要求計(jì)算機(jī)的硬件配置完全一致，也不需要在每臺(tái)計(jì)算機(jī)上安裝各種軟件，只需要在一臺(tái)計(jì)算機(jī)上安裝所需要所有的系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件，并將這臺(tái)計(jì)算機(jī)作為服務(wù)器，網(wǎng)絡(luò)上的工作站都無須安裝軟件，由服務(wù)器控制和管理整個(gè)實(shí)驗(yàn)室計(jì)算機(jī)工作站的正常啟動(dòng)和運(yùn)行。這就是無盤啟動(dòng)的涵義。無盤啟動(dòng)并不意味著每臺(tái)工作站一定要求沒有硬盤，該技術(shù)完全適用于有硬盤的工作站，故本文提出基于PXE的無盤Windows XP啟動(dòng)有盤工作站的 “無盤”與“有盤”相結(jié)合的管理方式：從服務(wù)器控制工作站工作的角度而言，工作站是“無盤”的；從工作站本身的硬件配置而言，工作站是“有盤”的，并且工作站的硬盤可以完全供學(xué)生使用，用于保存學(xué)生的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和重要文件。學(xué)生還可以根據(jù)具體的需要在工作站安裝各種學(xué)習(xí)軟件，進(jìn)行個(gè)性化的學(xué)習(xí)，滿足學(xué)生多種需求，這一點(diǎn)對(duì)開放式收費(fèi)機(jī)房很重要。服務(wù)器對(duì)工作站完全支配，可以定期對(duì)工作站硬盤數(shù)據(jù)進(jìn)行拷貝、清除等操作。

1.PXE無盤W indowsXP的安裝

要想安全穩(wěn)定地運(yùn)行無盤Windows XP必須要有一個(gè)穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模和要求選擇合適的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)構(gòu)建計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，如圖所示是一個(gè)典型的組網(wǎng)布線圖。下面以銳起無盤XP為例詳細(xì)講述無盤Windows XP的安裝。

（1）安裝主服務(wù)器

1）將Windows 2003企業(yè)版安裝在服務(wù)器的C盤，并且所有分區(qū)都采用NTFS格式；

2）配置好 TCP／IP協(xié)議，將服務(wù)器的 IP地址設(shè)為“192.168.1.254”，子網(wǎng)掩碼“255.255.255.0”；其他均按默認(rèn)方式進(jìn)行安裝。須注意的是，務(wù)必留出足夠的空間以容納無盤系統(tǒng)的磁盤映像文件、工作站臨時(shí)文件以及還原點(diǎn)文件，并且這些文件所在的磁盤格式必須為NTFS；

3）在服務(wù)器上以默認(rèn)方式安裝銳起XP3.1的服務(wù)器端程序；

4）啟動(dòng)銳起的無盤管理器；

5）單擊工具欄上的磁盤管理新增磁盤，添加一個(gè)名稱為“system”的磁盤。

（2）加入模板工作站

打開銳起無盤管理器后單擊新增按鈕，新增名稱為“WKS001”的模板工作站、輸入模板工作站網(wǎng)卡MAC地址、IP地址、子網(wǎng)掩碼、網(wǎng)關(guān)、工作站目錄，并設(shè)置工作站磁盤“system”。單擊確定按鈕后，管理器里面會(huì)自動(dòng)顯示剛添加的工作站信息。添加完工作站后，然后在服務(wù)端管理器選中剛加入的模板工作站信息，單擊“超級(jí)用戶”按鈕，選擇磁盤“system”。

（3）安裝模板工作站

1）準(zhǔn)備一臺(tái)有盤客戶機(jī)，作為模板工作站，在C盤下安裝好WinXP系統(tǒng)，并且C盤采用NTFS格式分區(qū)；

2）添加必要的網(wǎng)絡(luò)組件和TCP／IP協(xié)議，指定工作站IP“192.168.1.1”，子網(wǎng)掩碼“255.255.255.0”，如果安裝的是WinXP系統(tǒng)，還必須刪除“Qo S計(jì)劃任務(wù)服務(wù)”；

3）在有盤客戶機(jī)上以默認(rèn)方式安裝銳起XP3.1的客戶端程序。

安裝結(jié)束后，會(huì)彈出“參數(shù)設(shè)定”對(duì)話框，輸入服務(wù)器的IP地址“192.168.1.254”后按“確定”按鈕。

（4）分區(qū)格式化網(wǎng)絡(luò)磁盤

將模板工作站重新啟動(dòng)，計(jì)算機(jī)找到SCSI控制器，安裝完成后，重啟；須注意的是，在這里找到新硬件后需要連續(xù)重啟2次；然后單擊“開始”—“控制面版”—“管理工具”—“計(jì)算機(jī)管理”—單擊“磁盤管理”，出現(xiàn)設(shè)置動(dòng)態(tài)磁盤向?qū)?，單擊“取消”；此時(shí)可以看到兩個(gè)磁盤，分別是磁盤0和磁盤1，其中磁盤0就是你工作站的硬盤，磁盤1，實(shí)際上就是虛擬硬盤，就是在服務(wù)器上創(chuàng)建的硬盤。

（5）進(jìn)行分區(qū)格式化操作

右擊磁盤1，選“磁盤初始化”并將其換為“基本磁盤”初始化后，進(jìn)行分區(qū)及格式化。分區(qū)及格式化時(shí)要分成NTFS格式。此時(shí)打開我的電腦可看到新增的盤符，如“本地磁盤（D：）”。

（6）上傳客戶機(jī)系統(tǒng)

格式化網(wǎng)絡(luò)磁盤后，運(yùn)行客戶端的“銳起無盤XP上傳工具”，軟件會(huì)自動(dòng)檢查硬盤中的系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)磁盤，并確定需要上傳的源盤和目標(biāo)盤，按默認(rèn)，單擊“開始”上傳。

（7）網(wǎng)絡(luò)啟動(dòng)模板工作站

上傳結(jié)束后將客戶機(jī)正常關(guān)機(jī)，移除硬盤，設(shè)置COMS啟動(dòng)為網(wǎng)絡(luò)啟動(dòng)，再次開啟，客戶機(jī)應(yīng)能正常啟動(dòng)，進(jìn)入操作系統(tǒng);驗(yàn)證工作站能在無盤狀態(tài)下正常啟動(dòng)后關(guān)機(jī)，然后在服務(wù)端管理器內(nèi)將該工作站設(shè)回普通用戶。

（8）加入其他工作站

打開無盤管理器，單擊工具欄上的選項(xiàng)設(shè)置按鈕，設(shè)置工作站加入方式為全自動(dòng)添加工作站，選擇參照模板工作站。然后依次開啟其他無盤工作站，設(shè)置為網(wǎng)絡(luò)啟動(dòng)，這些工作站應(yīng)能正常啟動(dòng)，進(jìn)入操作系統(tǒng)。服務(wù)端管理器主界面里也應(yīng)能自動(dòng)顯示出這些無盤工作站的信息。

（9）安裝應(yīng)用軟件

首先將一臺(tái)工作站設(shè)為超級(jí)用戶，然后再在該工作站上安裝應(yīng)用軟件（如：Office2003，VB，VC等），最后安裝完成之后將該工作站設(shè)為普通用戶即可。此時(shí)其他無盤工作站上就能使用此次安裝的應(yīng)用軟件了。

2.PXE無盤W indowsXP的測(cè)試與維護(hù)

筆者在南華大學(xué)計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室采用百兆網(wǎng)絡(luò)組建了40臺(tái)工作站PXE無盤Windows XP。經(jīng)過一個(gè)學(xué)期的使用和測(cè)試，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定流暢，40臺(tái)機(jī)器同時(shí)啟動(dòng)平均用時(shí)1分31秒，單臺(tái)啟動(dòng)僅需28秒。為了使計(jì)算機(jī)啟動(dòng)速度加快，可采用千兆網(wǎng)。由于該系統(tǒng)的所有工作站受服務(wù)器集中控制，若服務(wù)器故障則會(huì)引起全網(wǎng)癱瘓，所以需要使用備用服務(wù)器以防服務(wù)器故障。

基于PXE的無盤Windows XP啟動(dòng)有盤工作站的管理方式的維護(hù)實(shí)際上相當(dāng)簡(jiǎn)單，只在服務(wù)器上即可完成對(duì)工作站系統(tǒng)的更新與維護(hù)。由于基于這種技術(shù)的無盤網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)比較穩(wěn)定，所以一般來說很長(zhǎng)時(shí)間系統(tǒng)都不會(huì)出問題，所以維護(hù)的工作相對(duì)就少得多了，因此實(shí)驗(yàn)室軟件維護(hù)量大大減少，要維護(hù)的主要是硬件。硬件故障主要是網(wǎng)絡(luò)故障、鼠標(biāo)故障、電源故障、CPU風(fēng)扇故障、內(nèi)存和顯卡故障。具體的硬件故障診斷與排除本書不作贅述，參考文獻(xiàn)[2]。另外，該無盤網(wǎng)絡(luò)中可兼容多種不同硬件類型，網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展性極強(qiáng)，整個(gè)系統(tǒng)升級(jí)極其方便簡(jiǎn)單，能讓使用年限較長(zhǎng)、配置低的計(jì)算機(jī)得到很好的利用，延長(zhǎng)了計(jì)算機(jī)的使用壽命。

四、結(jié)束語

計(jì)算機(jī)房中系統(tǒng)維護(hù)的核心問題是保證系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件的正常使用，節(jié)省龐大的維護(hù)費(fèi)用，并減少管理員的工作量。[3]基于PXE的無盤Windows XP將需要的系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件安裝在服務(wù)器上，學(xué)生沒有權(quán)限刪除和修改，保證系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件的正常使用。目前基于PXE的無盤網(wǎng)絡(luò)引導(dǎo)速度快、性能穩(wěn)定，保證工作站的高速啟動(dòng)和運(yùn)行，即保證了計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室良好的運(yùn)行速度和穩(wěn)定性。有盤工作站最大限度地滿足了學(xué)生基本的使用和個(gè)性化學(xué)習(xí)。最重要的是采用這種管理方式進(jìn)行管理，系統(tǒng)維護(hù)和升級(jí)方便，極大地降低了實(shí)驗(yàn)室維護(hù)工作量，提高實(shí)驗(yàn)室的管理效率。☉

參考文獻(xiàn)：

[1]劉云等.實(shí)驗(yàn)機(jī)房設(shè)備的管理與維護(hù)[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理,2003:115-119.

[2]陶星名等.高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室管理與維護(hù)探討[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理,2007:142-144.

[3]儲(chǔ)德軍等.計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)維護(hù)方法比較[J].實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù),2005(3)：96-98.

(編輯：楊馥紅)

G434

B

1673-8454（2011）01-0086-03

一、引言

高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室是學(xué)校信息技術(shù)教學(xué)主要場(chǎng)所，承擔(dān)了大量的計(jì)算機(jī)系列課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作，良好的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境是順利進(jìn)行教學(xué)的重要保證。目前高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室面向廣大學(xué)生開放，具有使用人數(shù)多、使用頻率高的特點(diǎn)，計(jì)算機(jī)不光要承受長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)正常運(yùn)作的壓力，并且要承受學(xué)生在學(xué)習(xí)和使用過程中對(duì)計(jì)算機(jī)軟硬件的損壞以及病毒的攻擊。因此，如何有效地利用現(xiàn)有資源對(duì)計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行升級(jí)、管理和維護(hù)，保證計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室良好的運(yùn)行速度和穩(wěn)定性，是廣大計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)管理人員面臨的問題。