專利名稱：基于透明計(jì)算的計(jì)算設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上，一種基于透明計(jì)算模式的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，及其這種系統(tǒng)中客戶端的啟動方法和服務(wù)器群的自組織方法。
背景技術(shù)：
計(jì)算技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了由大型機(jī)為主的主機(jī)計(jì)算到桌面機(jī)為主的網(wǎng)絡(luò)計(jì)算階段。當(dāng)前，以桌面機(jī)為主的網(wǎng)絡(luò)計(jì)算又正朝著包括各種移動設(shè)備(例如手機(jī)、筆記本電腦、PDA等)和數(shù)字家電在內(nèi)的無所不在的網(wǎng)絡(luò)計(jì)算，也就是普適計(jì)算方向發(fā)展。
但是，迄今為止的普適計(jì)算以及在普適計(jì)算之前的網(wǎng)絡(luò)計(jì)算等計(jì)算模式中無論何種計(jì)算機(jī)，必須從一開始就要為它研制和安裝相應(yīng)的操作系統(tǒng)、支撐工具和應(yīng)用軟件，否則，該機(jī)器就不能進(jìn)行相應(yīng)的應(yīng)用計(jì)算或運(yùn)轉(zhuǎn)相應(yīng)的軟件系統(tǒng)。這造成了現(xiàn)在的對PC機(jī)指標(biāo)(例如內(nèi)存、硬盤、CPU頻率和速度等)要求越來越高、軟件操作系統(tǒng)越來越復(fù)雜和龐大的局面。那些只能安裝小型嵌入式操作系統(tǒng)的移動設(shè)備(如PDA、手機(jī)等)以及數(shù)字家電設(shè)備(如ISDN電話等)雖然能夠運(yùn)轉(zhuǎn)較小的軟件，但它們卻面臨著很難和通用的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，例如Internet進(jìn)行互連和互通的問題。硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)的一一對應(yīng)關(guān)系以及硬件系統(tǒng)的不斷升級使得軟件系統(tǒng)越來越復(fù)雜，用戶的使用和維護(hù)成本越來越高。同時(shí)，不斷淘汰的舊的電腦設(shè)備又形成許多新的垃圾和造成新的環(huán)境污染。
透明計(jì)算(參見參考文獻(xiàn)張堯?qū)W，“透明計(jì)算概念、結(jié)構(gòu)和示例”，電子學(xué)報(bào)，VOL32，NO12A，12，2005)是一種用戶無需感知計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)、支撐工具以及應(yīng)用程序的所在，并能根據(jù)自己的需求，從所使用的各種設(shè)備(包括固定和移動以及家庭的各類設(shè)備)中找到相關(guān)計(jì)算服務(wù)，而這些服務(wù)又是存儲于位于分布式網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)器中的計(jì)算模式。
如圖1，這種模式由服務(wù)器和客戶機(jī)組成，在硬件系統(tǒng)上與傳統(tǒng)的客戶機(jī)/服務(wù)器相似。所不同的是，在透明計(jì)算模式中，其客戶機(jī)可以是多種不同的終端設(shè)備(PDA、移動終端、家電等)，與傳統(tǒng)客戶機(jī)/服務(wù)器等計(jì)算模式的另一個(gè)重要不同是，在其他任何計(jì)算模式中，每個(gè)不同的計(jì)算設(shè)備都與一個(gè)特定的操作系統(tǒng)對應(yīng)，這不僅是硬件設(shè)備的底層接口和操作系統(tǒng)內(nèi)核匹配的需要，也是迄今為止的傳統(tǒng)模式；透明計(jì)算則使得用戶可以透過一個(gè)設(shè)備去選擇和使用用戶需要和喜歡的多個(gè)操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序，而且，這些操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序都不是固定在該設(shè)備中，而是透過各種通信網(wǎng)絡(luò)從存儲有這些操作系統(tǒng)、工具和應(yīng)用程序等的服務(wù)器中下載得到。只要設(shè)備的硬件接口是支持這些操作系統(tǒng)的，用戶就可根據(jù)需要動態(tài)下載和動態(tài)安裝這些操作系統(tǒng)、工具和應(yīng)用程序等，并覆蓋客戶機(jī)中已有的系統(tǒng)和程序，從而大量節(jié)省客戶機(jī)的存儲空間和計(jì)算時(shí)間。
透明計(jì)算的另一個(gè)長處是，它的服務(wù)器只用于各種資源的存儲，而不從事應(yīng)用計(jì)算。這減少了服務(wù)器的負(fù)載，提高了用戶的響應(yīng)速度。
物理驅(qū)動層提供服務(wù)器和客戶機(jī)之間的網(wǎng)絡(luò)連接，它由相應(yīng)的硬件驅(qū)動卡和驅(qū)動程序、以及其上的網(wǎng)絡(luò)連接程序組成。例如，以太網(wǎng)、包括高速以太網(wǎng)、無線以太網(wǎng)802.11等就是在局域網(wǎng)上構(gòu)成透明計(jì)算的物理驅(qū)動層。除了以太網(wǎng)之外，IEEE1394、紅外、藍(lán)牙、有線電視網(wǎng)等都可用作透明計(jì)算的物理驅(qū)動層。透明計(jì)算的物理驅(qū)動層對應(yīng)于無所不在的通信，從而使得透明計(jì)算模式可用于各種有線、無線和移動環(huán)境。由于使用通用的通信網(wǎng)絡(luò)來支持透明計(jì)算，因此，透明計(jì)算模式下可以容易地和Internet、電視網(wǎng)等連接。
透明計(jì)算層是透明計(jì)算的核心，它包括以下幾個(gè)部分多操作系統(tǒng)啟動連接協(xié)議，應(yīng)用程序調(diào)度與管理模塊，用戶請求管理模塊、用戶管理模塊、服務(wù)器資源管理模塊等。
應(yīng)用計(jì)算層接受并完成用戶的計(jì)算需求。應(yīng)用計(jì)算層使得用戶可以像使用普通PC那樣使用一個(gè)客戶端，應(yīng)用計(jì)算層還可實(shí)現(xiàn)主動服務(wù)(參見文獻(xiàn)張堯?qū)W、方存好，《主動服務(wù)》，ISBN7030145763)，以使用戶享受到更加智能化、個(gè)性化、和綜合化的計(jì)算服務(wù)。
基于透明計(jì)算的模式，本發(fā)明提出一種計(jì)算設(shè)備、以及這種設(shè)備的組成部件一客戶端的啟動方法和服務(wù)器群的組織方法，特別是一種基于透明計(jì)算的網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及其方法。
網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)的概念最早由Oracle公司的CEO Ellision在1995年提出。Oracle在1996年5月聯(lián)合IBM、SUN、Apple、Netscape制定了第一個(gè)有關(guān)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)。這種NC價(jià)格便宜，在硬件上簡化了PC，本地沒有硬盤，只有一個(gè)固化在主板上只讀存儲器(ROM)中的嵌入式系統(tǒng)，其軟件主要是Java虛擬機(jī)和WWW瀏覽器，通過WWW方式來下載運(yùn)行存放在服務(wù)器上的Java Apllet.具有代表性的是SUN推出的JavaStation NC。它在硬件上與PC大致相同，但比PC簡單。在軟件上，在本機(jī)ROM中存儲有一個(gè)嵌入式操作系統(tǒng)JavaOS，并能支持Java虛擬機(jī)，因特網(wǎng)協(xié)議。當(dāng)本機(jī)啟動嵌入式操作系統(tǒng)后，可以通過WWW/JavaApplet訪問存儲在應(yīng)用服務(wù)器上的程序和數(shù)據(jù)。但這種NC支持的應(yīng)用很少，不能支持流行的Windows應(yīng)用。
NetPC是微軟針對NC所提出的一種方案。NetPC和PC一樣，本地帶有硬盤，但本地不存儲操作系統(tǒng)，啟動后，從服務(wù)器上將操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序下載到本地硬盤，然后再本地執(zhí)行所有應(yīng)用。它沒有傳統(tǒng)PC的靈活性和可擴(kuò)展性，雖然計(jì)算在本地進(jìn)行，但是只能運(yùn)行Windows操作系統(tǒng)，而且NetPC將Windows操作系統(tǒng)和所有的應(yīng)用程序全部下載到本地運(yùn)行，容易造成大量網(wǎng)絡(luò)流量，并且不能支持大軟件的運(yùn)行。而且NetPC和傳統(tǒng)PC一樣，本身的硬件配置也要不斷升級。
瘦客戶機(jī)(Thin Client)是從客戶機(jī)/服務(wù)器模式中派生的一個(gè)概念。瘦客戶機(jī)硬件比PC簡單，本地沒有硬盤，主板上有一個(gè)大容量ROM，在該ROM中存放有嵌入式操作系統(tǒng)或X-Terminal協(xié)議代碼。瘦客戶機(jī)運(yùn)行嵌入式操作系統(tǒng)或只運(yùn)行終端協(xié)議，并通過終端協(xié)議訪問服務(wù)器上的程序和數(shù)據(jù)，在本地不進(jìn)行計(jì)算，應(yīng)用程序運(yùn)行和數(shù)據(jù)處理都是在服務(wù)器上進(jìn)行，本地只負(fù)責(zé)接收和顯示結(jié)果，是啞終端的一種發(fā)展。Windows終端機(jī)(Window-Based Terminal或WBT)就一種瘦客戶機(jī)。由于瘦客戶機(jī)在本地只負(fù)責(zé)界面處理，不進(jìn)行實(shí)際的計(jì)算和數(shù)據(jù)處理，所以對服務(wù)器的要求很高。當(dāng)需要運(yùn)行大量計(jì)算的程序，如多媒體的編解碼時(shí)，其負(fù)載能力會大受限制。
總之，現(xiàn)有的各種計(jì)算機(jī)形態(tài)由于在設(shè)計(jì)模式上的局限，用戶需要感知應(yīng)用程序、支撐工具、尤其是操作系統(tǒng)等計(jì)算資源的所在，存在對服務(wù)器依賴過重，軟件升級困難，管理困難，對多媒體應(yīng)用支持能力差等等問題。因此如果NC系統(tǒng)能采用透明計(jì)算的模式，例如按需地從服務(wù)器上將操作系統(tǒng)和初始的應(yīng)用程序加載至具備本地計(jì)算能力但無硬盤的NC客戶端運(yùn)行，則可在保持傳統(tǒng)NC低成本低功耗的優(yōu)點(diǎn)外，更好的支持用戶的計(jì)算需求，尤其是對多媒體應(yīng)用的需求。我們把采用了透明計(jì)算模式的這種NC系統(tǒng)稱為可管理多媒體網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)MMNC。清華大學(xué)計(jì)算機(jī)系網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)組正研制中的新“龍星”系列網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)就是在MMNC的原型上進(jìn)行改進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有的NC和瘦客戶機(jī)等計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對服務(wù)器依賴過重，對多媒體應(yīng)用支持不足、軟件升級困難、管理困難、負(fù)載能力差的問題，本發(fā)明提出了一種基于透明計(jì)算模式的網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，即MMNC系統(tǒng)。它包括通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接的服務(wù)器和客戶端，其中服務(wù)器由一臺普通計(jì)算機(jī)構(gòu)成，其特征在于客戶端的主板帶有通過電連接的低功耗CPU，北橋電路、南橋電路、主存、BIOS、PCI總線，網(wǎng)絡(luò)適配器，以及其他各種外設(shè)適配器，但客戶端沒有硬盤，也不預(yù)置任何操作系統(tǒng)，在主板上還帶有一個(gè)遠(yuǎn)程啟動芯片，其中存儲了用于遠(yuǎn)程下載和加載操作系統(tǒng)的遠(yuǎn)程啟動協(xié)議代碼，服務(wù)器上預(yù)置了NFS服務(wù)、PXE服務(wù)、DHCP服務(wù)，TFTP服務(wù)、SAMBA服務(wù)等各種啟動支撐服務(wù)、各種操作系統(tǒng)鏡像、應(yīng)用程序、文檔和數(shù)據(jù)等資源，客戶端和服務(wù)器根據(jù)以下步驟完成用戶對計(jì)算的需求客戶端加電后執(zhí)行本機(jī)環(huán)境和網(wǎng)絡(luò)初始化工作后開始網(wǎng)絡(luò)啟動過程，在CPU的控制下，啟動遠(yuǎn)程啟動芯片被檢測到；遠(yuǎn)程啟動芯片中的遠(yuǎn)程啟動代碼開始被執(zhí)行，客戶端在網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行廣播；服務(wù)器收到客戶端的廣播消息后向客戶端發(fā)送響應(yīng)消息，其中包括分配給客戶端的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)；客戶端向服務(wù)器請求下載操作系統(tǒng)選擇菜單腳本程序；服務(wù)器向客戶端發(fā)送操作系統(tǒng)選擇菜單腳本程序，其中帶有自身所能提供的各種操作系統(tǒng)鏡像的描述；客戶端執(zhí)行收到的操作系統(tǒng)選擇菜單腳本程序，用戶作出選擇；客戶端向服務(wù)器發(fā)送下載所選的操作系統(tǒng)鏡像的請求；服務(wù)器向客戶端傳送其所需的操作系統(tǒng)鏡像；客戶端接收操作系統(tǒng)鏡像，并將其加載；此后，用戶像使用普通PC那樣使用客戶端來完成自己的計(jì)算需求，計(jì)算在客戶端本地發(fā)生，計(jì)算過程中可從服務(wù)器上按需獲取所需的程序、數(shù)據(jù)、文檔等資源。
采用了透明計(jì)算模式的MMNC系統(tǒng)，緩解了傳統(tǒng)NC系統(tǒng)對服務(wù)器依賴過重，對多媒體應(yīng)用支持不足，軟件升級困難，管理困難的問題。
本發(fā)明另一方面還提出了客戶端的協(xié)作式啟動方法和服務(wù)器群的組織方法，不僅使得MMNC系統(tǒng)具有更好的性能，也使得整個(gè)系統(tǒng)獲得了高可用性和基本呈線性的可擴(kuò)展性。


圖1是透明計(jì)算模式的層次結(jié)構(gòu)示例2是MMNC系統(tǒng)中客戶端的硬件結(jié)構(gòu)示例3是MMNC系統(tǒng)中客戶端協(xié)作式啟動方法的網(wǎng)絡(luò)示例4是應(yīng)用程序文件資源分布表示例5是客戶端協(xié)作式啟動方法流程的示例6是未經(jīng)組織時(shí)的MMNC系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫纠?和圖8是MMNC系統(tǒng)的服務(wù)器自組織方法的原理9是使用了本發(fā)明的自組織方法后服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示例10是MNCS及SNCS中使用到的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)具體實(shí)施方式
下面參照圖示對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
本發(fā)明中客戶端的硬件結(jié)構(gòu)如圖2所示，主要包括帶有外部接口的主板，其中包括低功耗CPU，北橋電路、南橋電路、主存、BIOS、PCI總線，以及IDE接口、音頻控制器、視頻控制器、網(wǎng)絡(luò)控制器，RS232串口、USB接口、IEEE 1394數(shù)字家電網(wǎng)絡(luò)，TV-OUT電視接口，F(xiàn)AX/MODEM接口等，還包括一個(gè)用于操作系統(tǒng)加載的遠(yuǎn)程啟動芯片，遠(yuǎn)程啟動芯片可以是主板上的一個(gè)獨(dú)立ROM或FLASHROM，或網(wǎng)絡(luò)控制器上的ROM，它存儲有實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程啟動協(xié)議的代碼，此外也可以在BOIS芯片的芯片中直接存儲遠(yuǎn)程啟動協(xié)議的代碼，構(gòu)成可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程啟動功能的擴(kuò)展BIOS芯片。當(dāng)操作系統(tǒng)遠(yuǎn)程加載后，再按照用戶的需求遠(yuǎn)程訪問存放在服務(wù)器上的文件、程序、數(shù)據(jù)，并在本地進(jìn)行計(jì)算完成用戶需求。
本發(fā)明中的服務(wù)器硬件上可使用一臺普通的PC或服務(wù)器。
本發(fā)明的第一個(gè)實(shí)施例中，將PXE(PREBOOT EXECUTION ENVIRONMENT)遠(yuǎn)程啟動協(xié)議代碼存放在客戶端主板的BIOS芯片中形成BIOS芯片。服務(wù)器上安裝操作系統(tǒng)LINUX。在服務(wù)器上預(yù)先安裝和配置了動態(tài)主機(jī)配置協(xié)議(DYNAMIC HOSTCONFIGURATION PROTOCAL，DHCP)服務(wù)及PXE服務(wù)。服務(wù)器上還放置了相應(yīng)的操作系統(tǒng)內(nèi)核鏡像和根文件系統(tǒng)鏡像，包括了開機(jī)后初始的應(yīng)用程序和相應(yīng)數(shù)據(jù)，當(dāng)客戶端加電啟動后，使用動態(tài)主機(jī)配置協(xié)議獲得本機(jī)的IP地址，然后使用TFTP協(xié)議下載LINUX鏡像和根文件系統(tǒng)鏡像。根文件系統(tǒng)鏡像下載后放到本地的內(nèi)存盤中。當(dāng)操作系統(tǒng)控制機(jī)器后，可以使用RDP協(xié)議遠(yuǎn)程訪問WINDOWS2000服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)PC的功能。
本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施例中，在客戶端的設(shè)置了一個(gè)獨(dú)立的ROM，該ROM中存放了ETHERBOOT遠(yuǎn)程啟動協(xié)議的代碼，構(gòu)成遠(yuǎn)程啟動芯片。服務(wù)器上安裝了LINUX，并預(yù)先安裝和配置了DHCP服務(wù)，TFTP服務(wù)和NFS服務(wù)?？蛻舳思与妴雍?，使用動態(tài)主機(jī)配置協(xié)議獲得本機(jī)的IP地址，然后再使用TFTP協(xié)議來下載LINUX內(nèi)核鏡像并執(zhí)行?？蛻舳嗽倮肗FS服務(wù)加載根文件系統(tǒng)的鏡像，包括初始的應(yīng)用程序。
本發(fā)明的實(shí)施例3中，將RPL(REMOTE PROGRAM LOAD)遠(yuǎn)程啟動協(xié)議代碼存放在客戶端的獨(dú)立ROM中構(gòu)成遠(yuǎn)程啟動芯片。服務(wù)器預(yù)先安裝和配置了WINDOWS2000服務(wù)器。由于WINDOWS2000服務(wù)器自身不支持遠(yuǎn)程啟動，因此本實(shí)施例中還在WINDOWS2000服務(wù)器操作系統(tǒng)上安裝了WINDOWS NT4所提供的遠(yuǎn)程啟動服務(wù)。客戶端加電啟動后，利用RPL協(xié)議下載并加載DOS或WINDOWS32操作系統(tǒng)鏡像，以及初始的應(yīng)用程序，此后可利用METAFRAME進(jìn)行客戶端到服務(wù)器的連接。
本發(fā)明的實(shí)施例4中，將PXE遠(yuǎn)程啟動協(xié)議代碼存放在客戶端的主板上一獨(dú)立ROM構(gòu)成遠(yuǎn)程啟動芯片。服務(wù)器上安裝了WINDOWS2000 SERVER。并在服務(wù)器上安裝了DHCP服務(wù)和INTEL PXE-PDK服務(wù)。首先建立一樣本客戶端鏡像，該客戶端上的IDE接口上暫接一個(gè)硬盤。按照常規(guī)方法在該客戶端上安裝WINDOWS98操作系統(tǒng)和初始的應(yīng)用程序。此后，根據(jù)LITENET設(shè)置并制作操作系統(tǒng)鏡像文件，并保存于服務(wù)器上?？蛻舳藛雍?，利用PXE協(xié)議下載并加載WINDOWS98操作系統(tǒng)鏡像，以及初始的應(yīng)用程序，并利用NET USE將WINDOWS2000 SERVER的共享映射為相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)虛擬磁盤，為WINDOWS98提供數(shù)據(jù)存儲服務(wù)。
本發(fā)明的實(shí)施例5中，在客戶端的主板上設(shè)置了一個(gè)獨(dú)立ROM，并在其中存放支持多操作系統(tǒng)的遠(yuǎn)程啟動協(xié)議。服務(wù)器上安裝了LINUX操作系統(tǒng)，并且預(yù)先安裝配置了DHCP服務(wù)，遠(yuǎn)程啟動服務(wù)。服務(wù)上保存了LINUX和多個(gè)版本W(wǎng)INDOWS操作系統(tǒng)鏡像和初始應(yīng)用程序的文件，在服務(wù)器上還安裝和配置了支持客戶端下載和加載LINUX操作系統(tǒng)鏡像下載的NFS服務(wù)，已經(jīng)支持WINDOWS的SAMBA服務(wù)?？蛻舳藛又?，首先從服務(wù)器上下載和加載一個(gè)腳本解釋環(huán)境以及相應(yīng)腳本，然后根據(jù)用戶要求下載和加載相應(yīng)的操作系統(tǒng)鏡像和初始應(yīng)用程序，此后在通過NFS或SAMBA為客戶端提供文件服務(wù)，并使用按需加載技術(shù)來實(shí)現(xiàn)客戶端應(yīng)用優(yōu)化，從而支持豐富的桌面應(yīng)用。
此外，還可以采用RAMDISK、NFS、NBD等現(xiàn)有的虛擬磁盤技術(shù)，在服務(wù)器上的操作系統(tǒng)鏡像中事先預(yù)置在服務(wù)器上為客戶端虛擬出硬盤的服務(wù)程序，和/或在客戶端內(nèi)存中為客戶端虛擬出磁盤空間的服務(wù)程序，服務(wù)器上又預(yù)置和加載了這種虛擬磁盤空間服務(wù)的服務(wù)器端程序，則在客戶端啟動運(yùn)行后，自動運(yùn)行該服務(wù)，使得客戶端具有虛擬的磁盤空間，客戶端在運(yùn)行時(shí)和運(yùn)行后的數(shù)據(jù)就可以臨時(shí)或永久地被緩存或存放于內(nèi)存中和/或服務(wù)器的存儲器中，對于臨時(shí)存放于內(nèi)存虛擬盤中的數(shù)據(jù)，隨時(shí)手工地、或者設(shè)置一個(gè)守護(hù)進(jìn)程在客戶端操作系統(tǒng)進(jìn)行關(guān)機(jī)時(shí)自動地將該虛擬磁盤空間中的數(shù)據(jù)通過NFS服務(wù)導(dǎo)出至服務(wù)器的存儲器中。
以上的實(shí)施例都描述了基本符合透明計(jì)算模式的這樣一種網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)客戶端本地?zé)o硬盤，不預(yù)置任何操作系統(tǒng)，主板電路上設(shè)置一個(gè)遠(yuǎn)程啟動芯片。服務(wù)器預(yù)置了各個(gè)支撐服務(wù)、操作系統(tǒng)的鏡像文件和應(yīng)用程序，以及其他文檔和數(shù)據(jù)等?？蛻舳吮患与姾箝_始啟動過程，之后執(zhí)行非易失存儲器中的引導(dǎo)代碼，通過消息廣播同服務(wù)器進(jìn)行聯(lián)系，服務(wù)器收到客戶端廣播消息后，向客戶端應(yīng)答并為客戶端分配一網(wǎng)絡(luò)地址，即一IP地址。獲得網(wǎng)絡(luò)地址之后，客戶端再從服務(wù)器上下載一個(gè)腳本程序選擇操作系統(tǒng)，并向服務(wù)器發(fā)出下載操作系統(tǒng)內(nèi)核鏡像和包括初始應(yīng)用程序的根文件系統(tǒng)鏡像的文件下載請求，服務(wù)器接收到文件下載請求后向客戶端傳輸操作系統(tǒng)內(nèi)核鏡像以及根文件系統(tǒng)鏡像，客戶端接收服務(wù)器的傳輸，NC客戶端接收完畢后加載服務(wù)器端傳輸?shù)牟僮飨到y(tǒng)內(nèi)核鏡像和根文件系統(tǒng)鏡像，就完成了客戶端的啟動過程。客戶端在運(yùn)行中，計(jì)算在本地發(fā)生，可按需下載和加載服務(wù)器上的應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)，應(yīng)用程序運(yùn)行中所需要/所產(chǎn)生和運(yùn)行后所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)都來緩存/放置于服務(wù)器。這些特點(diǎn)使得MMNC不僅解決了傳統(tǒng)NC運(yùn)行后，尤其是多媒體等應(yīng)用場景下計(jì)算過于依賴服務(wù)器、支持的應(yīng)用有限的問題，提高了服務(wù)器對客戶端的支持?jǐn)?shù)量；還使得用戶可以根據(jù)需求和偏好選擇適合的操作系統(tǒng)進(jìn)行下載和加載。
可以看出的是，與傳統(tǒng)的NC系統(tǒng)類似，在啟動時(shí)上述MMNC系統(tǒng)的客戶端完全依賴于服務(wù)器所有的客戶端均要向服務(wù)器發(fā)送客戶端啟動的下載請求，并從服務(wù)器上下載操作系統(tǒng)內(nèi)核鏡像和應(yīng)用程序文件。服務(wù)器不僅要處理每個(gè)新收到的下載請求，并且要分配各種資源內(nèi)存，虛擬存儲空間，I/O緩存，并占用CPU處理時(shí)間來進(jìn)行文件的傳輸。事實(shí)上，客戶端服務(wù)器采用類似Round-Robin的一種調(diào)度方式來進(jìn)行客戶端啟動文件下載請求的處理，其實(shí)際并發(fā)處理能力并不高。對于一臺普通配置的單服務(wù)器，如果短時(shí)間內(nèi)收到大量的客戶端啟動文件下載請求(這在MMNC的多媒體教室應(yīng)用中是十分常見的情況)，則服務(wù)器會成為啟動的性能瓶頸，將造成客戶端的平均啟動速度很慢。盡管客戶端可共享整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的帶寬資源，但由于客戶端和服務(wù)器之間呈星型的邏輯結(jié)構(gòu)，客戶端在啟動時(shí)實(shí)際只利用了服務(wù)器至客戶端之間的鏈路帶寬資源，網(wǎng)絡(luò)的利用率不高。此外，由于服務(wù)器對收到的客戶端啟動文件下載請求沒有任何限制機(jī)制，對于處于峰值負(fù)載下的服務(wù)器，如果又收到多個(gè)新的客戶端啟動文件下載請求，服務(wù)器又試圖要為其分配上述的各種資源，就會對服務(wù)器性能造成較大沖擊，容易造成服務(wù)器的不穩(wěn)定和性能的驟降，因而魯棒性也不佳，這實(shí)際上也成為服務(wù)器所能同時(shí)支持的客戶端數(shù)量的另一個(gè)限制瓶頸。
客戶端從服務(wù)器上下載的初始應(yīng)用程序文件是系統(tǒng)啟動之后初始狀態(tài)可供用戶使用的應(yīng)用程序所包含的文件，它是除操作系統(tǒng)內(nèi)核之外客戶端啟動所需要的程序資源。一般來說，對于一臺客戶端，有多個(gè)初始的應(yīng)用程序，且每個(gè)應(yīng)用程序又由多個(gè)文件組成，其總體容量大小往往要大大高于操作系統(tǒng)內(nèi)核鏡像的大小。因此若能改進(jìn)客戶端啟動時(shí)服務(wù)器對初始應(yīng)用程序部分的下載請求的處理和傳輸方式，則可改善客戶端的啟動性能。
因此，本發(fā)明的另一方面提出了一種用于上述MMNC系統(tǒng)中客戶端的協(xié)作式啟動方法，它能緩解MMNC客戶端對于服務(wù)器依賴過重、網(wǎng)絡(luò)利用率不高、魯棒性不佳的問題，下面結(jié)合圖示予以說明。
圖3描述了本發(fā)明的客戶端協(xié)作式啟動方法的網(wǎng)絡(luò)示意圖，多個(gè)客戶端302和一服務(wù)器303共同位于一個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上，客戶端和服務(wù)器硬件上和前述的相同。啟動過程中，采用同前述的方法來進(jìn)行操作系統(tǒng)內(nèi)核鏡像的傳輸，之后客戶端向服務(wù)器發(fā)送初始應(yīng)用程序文件下載請求304，服務(wù)器對下載請求進(jìn)行處理，但并不啟動對文件的傳輸，而是向客戶端指定哪些目標(biāo)地址的計(jì)算機(jī)上存在有請求客戶端所需的文件，客戶端收到服務(wù)器的應(yīng)答后，再向指定的目標(biāo)服務(wù)器或客戶端發(fā)起文件傳輸請求，并由其完成文件傳輸305，因此文件的傳輸不再單由服務(wù)器提供，而可能由多臺計(jì)算機(jī)同時(shí)提供。
如圖4，本發(fā)明定義了一個(gè)應(yīng)用程序文件資源分布表410(AFRDT)。服務(wù)器保留的AFRDT用于動態(tài)地對客戶端啟動過程中初始應(yīng)用程序文件資源在整個(gè)客戶端系統(tǒng)(包括客戶端和服務(wù)器)的分布狀態(tài)進(jìn)行紀(jì)錄；客戶端上保留的AFRDT表對本地的初始應(yīng)用程序文件資源進(jìn)行動態(tài)地記錄；AFRDT表也用于服務(wù)器-客戶端和客戶端-客戶端之間關(guān)于初始應(yīng)用程序文件資源的分布、請求、確認(rèn)等交互消息提供信息描述的結(jié)構(gòu)。AFRDT是一個(gè)三維的鏈表結(jié)構(gòu)，其表項(xiàng)對應(yīng)一個(gè)三元關(guān)系組<應(yīng)用程序，文件，計(jì)算機(jī)>，其中第一維鏈表411記錄了初始應(yīng)用程序，其中每個(gè)節(jié)點(diǎn)至少記錄了應(yīng)用程序的標(biāo)識、名稱、版本、狀態(tài)、隸屬的文件數(shù)等信息431；第二維鏈表412對應(yīng)第一維鏈表的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，記錄了隸屬該應(yīng)用程序的文件的信息，包括標(biāo)識、名稱、本地地址、狀態(tài)、權(quán)值等信息432，其中權(quán)值表示傳輸該文件的代價(jià)，可采用與其大小成正比的參數(shù)；第三維鏈表413對應(yīng)第二維鏈表412中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，記錄了保存有該文件的客戶端的信息包括客戶端的標(biāo)識和IP地址。服務(wù)器上還維護(hù)了一個(gè)客戶端列表420，以客戶端的標(biāo)識為索引，記錄了所有客戶端的標(biāo)識、名稱、物理網(wǎng)絡(luò)地址、IP地址、啟動優(yōu)先級別、啟動狀態(tài)、客戶端角色、貢獻(xiàn)值等信息421，其中客戶端角色可用于服務(wù)器確定客戶端的操作系統(tǒng)和/或初始應(yīng)用程序，貢獻(xiàn)值用于服務(wù)器選擇指定傳輸文件的客戶端。
服務(wù)器在任一客戶端啟動之前已經(jīng)啟動。服務(wù)器上除了保存了客戶端所可能使用的所有的操作系統(tǒng)內(nèi)核鏡像以及初始的應(yīng)用程序文件資源，還保留了一個(gè)AFRDT結(jié)構(gòu)的表，其中記錄了整個(gè)客戶端系統(tǒng)對于初始應(yīng)用程序文件資源的分布。初始時(shí)，沒有客戶端啟動在客戶端上也沒有任何初始應(yīng)用程序文件資源，因此第三維鏈表為空，該AFRDT表實(shí)際上只紀(jì)錄了服務(wù)器上的初始應(yīng)用程序文件資源。服務(wù)器上AFRDT表可由手工配置，或由預(yù)置的配置文件自動生成。當(dāng)有客戶端加電啟動并下載了初始應(yīng)用程序的相應(yīng)文件，則會在服務(wù)器上的AFRDT表中相應(yīng)的第三維鏈表中加入該客戶端?？蛇x地，服務(wù)器上可根據(jù)客戶端的MAC地址或IP地址等，為不同的客戶端定義不同的角色以及相應(yīng)優(yōu)先級等定制參數(shù)，因此為各個(gè)客戶端提供的初始應(yīng)用程序也不必相同。
本發(fā)明的啟動方法在客戶端接收到操作系統(tǒng)內(nèi)核鏡像之前的步驟采用和前述相似的辦法客戶端被加電511之后開始客戶端啟動過程(稱為請求客戶端)執(zhí)行本地ROM中的引導(dǎo)代碼512在網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行DHCP廣播同服務(wù)器取得聯(lián)系；服務(wù)器用DHCP為客戶端分配IP；客戶端獲得本地IP后，請求從服務(wù)器上下載操作系統(tǒng)核心鏡像，服務(wù)器決定對應(yīng)該用戶的操作系統(tǒng)，之后用TFTP將LINUX核心鏡像傳輸給客戶端521；客戶端加載從服務(wù)器上下載的操作系統(tǒng)核心鏡像513，并啟動一TCP服務(wù)對預(yù)置的端口偵聽隨時(shí)可能由其它客戶端發(fā)來的文件傳輸請求，之后請求客戶端向服務(wù)器發(fā)起一個(gè)初始應(yīng)用程序下載請求514。
服務(wù)器收到522該下載請求并根據(jù)客戶端的MAC地址決定其角色和相應(yīng)的優(yōu)先級，其中優(yōu)先級可用于服務(wù)器判斷是否優(yōu)先處理該客戶端的文件請求，優(yōu)先級別較低的將放入緩沖隊(duì)列。服務(wù)器根據(jù)客戶端角色為其確定相應(yīng)的初始應(yīng)用程序，用一個(gè)AFRDT表記錄這些應(yīng)用程序及其相應(yīng)的文件等信息，并將包含該AFRDT表的文件請求放入適當(dāng)隊(duì)列進(jìn)行處理。
服務(wù)器維護(hù)了兩個(gè)文件請求隊(duì)列一處理隊(duì)列，一緩沖隊(duì)列同現(xiàn)有技術(shù)一樣服務(wù)器采用盡力而為的方式不加限制地對處理隊(duì)列中的文件請求進(jìn)行處理；但進(jìn)入緩沖隊(duì)列的文件請求則需在一時(shí)間延遲δ之后，才能進(jìn)入處理隊(duì)列進(jìn)行處理。δ參數(shù)可以根據(jù)需要和經(jīng)驗(yàn)值進(jìn)行配置，一般δ∈[1-60]秒，或經(jīng)測試的服務(wù)器平均處理單個(gè)請求的時(shí)間的1-5倍。
將文件請求放入哪個(gè)隊(duì)列，主要依據(jù)服務(wù)器在當(dāng)時(shí)的CPU利用率Pλ，內(nèi)存利用率Mλ，虛存的使用率Gλ，輸出帶寬/理論帶寬P/T等性能參數(shù)值或關(guān)于這些參數(shù)的性能函數(shù)值來進(jìn)行。例如假定性能函數(shù)Φ＝Max(Pλ，Mλ，Gλ，P/T)，則可定閾值γ∈(0.8，0.9)，如處理文件請求時(shí)Φ≥γ，則將文件請求放入緩沖隊(duì)列；若Φ＜γ則將文件請求放入處理隊(duì)列處理?？蛇x地，如果客戶端的優(yōu)先級較低則可跳過性能參數(shù)判斷直接放入緩沖隊(duì)列，。
服務(wù)器對處理隊(duì)列中的文件請求進(jìn)行處理，根據(jù)文件請求中的AFRDT表可得知請求客戶端所需要的文件，然后為每一文件在自己的AFRDT表的第三維鏈表中為相應(yīng)的文件選出保存有該文件的一個(gè)客戶端作為為該請求客戶端傳送該文件的(指定客戶端)計(jì)算機(jī)，并添加在文件請求的AFRDT表的第三維鏈表中523。
服務(wù)器在自己的AFRDT表中選擇指定客戶端，可根據(jù)首次匹配，隨機(jī)，最近最少訪問，或基于優(yōu)先權(quán)等的策略進(jìn)行。此外處于公平性的考慮，也可采用基于貢獻(xiàn)值的策略結(jié)合服務(wù)器中保留的客戶端列表中的各客戶端的累計(jì)貢獻(xiàn)值，服務(wù)器在保存有該文件的客戶端中選出具有最小累計(jì)貢獻(xiàn)值的客戶端作為指定客戶端。如果不能找到任何保存有該文件的客戶端，則由服務(wù)器自己提供傳輸，將自己作為指定目標(biāo)(出于簡便下文不加區(qū)分，均稱為指定客戶端)加入到文件請求的AFRDT表的第三維鏈表中。對指定客戶端的選擇也可結(jié)合客戶端的優(yōu)先級等定制類參數(shù)進(jìn)行。經(jīng)過處理的文件請求發(fā)回給請求客戶端。
請求客戶端收到經(jīng)處理的文件請求，從其AFRDT表中得知在哪些目標(biāo)上可以找到所需的文件，因此向指定客戶端的預(yù)置端口發(fā)起文件傳輸請求515。指定客戶端531收到傳輸請求后，如果自己有這些文件，則可啟動傳輸305。可選地，指定客戶端可判斷自身性能參數(shù)是否允許才啟動傳輸。客戶端用本地的內(nèi)存盤(RamDisk)來保存下載的文件。在一個(gè)文件傳送完畢后，請求客戶端將判斷是否隸屬某應(yīng)用程序所有的文件都可用，如是則可加載該應(yīng)用程序516。請求客戶端還要將向服務(wù)器發(fā)送一條傳輸完成消息，消息的信息中告知了請求客戶端在哪個(gè)指定客戶端已下載了哪個(gè)文件，服務(wù)器收到該消息后，可在本地AFRDT表中將該請求客戶端加入到相應(yīng)文件的第三維鏈表中，并在客戶端列表中增加指定客戶端的累計(jì)貢獻(xiàn)值525。
如果請求客戶端因?yàn)楦鞣N原因無法完成文件傳輸，如無法同指定客戶端建立起TCP連接，或文件讀寫發(fā)生錯(cuò)誤等，則向服務(wù)器發(fā)送要求重指定消息517，其中包括了無法完成傳輸?shù)奈募驮付ǖ目蛻舳说男畔?。服?wù)器收到要求重指定消息后，重新選擇另一個(gè)指定客戶端524?？蛇x地，可同時(shí)將原指定客戶端從相關(guān)文件的第三維鏈表中刪除。請求客戶端收到服務(wù)器重指定的客戶端后可重新進(jìn)行相關(guān)文件傳輸。
如果請求客戶端本地AFRDT表中的所有初始化應(yīng)用程序都啟動了，則認(rèn)為客戶端已經(jīng)完成了啟動過程，這時(shí)客戶端向服務(wù)器發(fā)送一個(gè)成功啟動消息518，服務(wù)器將更新請求客戶端的狀態(tài)為已啟動526。
對于下載到本地的初始的應(yīng)用程序文件副本，如果在運(yùn)行中經(jīng)客戶端刪除或修改，則這些文件就不是其它客戶端所需使用的初始應(yīng)用程序的文件副本，因此這時(shí)客戶端也要向服務(wù)器發(fā)送一個(gè)文件修改消息，告知哪些文件不再可用了，服務(wù)器收到該消息后在相應(yīng)文件的第三維列表中刪除該客戶端。
為了避免在初始時(shí)，多臺客戶端同時(shí)啟動，不存在足夠數(shù)量的保存有初始應(yīng)用程序文件的客戶端來分擔(dān)服務(wù)器的啟動負(fù)載。作為一種改進(jìn)方案，如果在δ時(shí)間內(nèi)服務(wù)器收到超過一定數(shù)值σ的請求，并且服務(wù)器判斷沒有足夠數(shù)量P的已啟動客戶端存在，則選擇將一部分(如一半)的請求置于緩沖處理隊(duì)列，選擇時(shí)可以結(jié)合請求客戶端的啟動優(yōu)先級別。δ的定義如前所述，σ可取服務(wù)器理論最大負(fù)載客戶端數(shù)MLC的一半，或者經(jīng)測試的服務(wù)器實(shí)際最大負(fù)載客戶端數(shù)PMLC的2/3，P∈(5％PMLC，5％MLC)。
采用了這種客戶端協(xié)作式啟動方法的MMNC系統(tǒng)，在同等數(shù)量客戶端成批啟動時(shí)，服務(wù)器的負(fù)載明顯降低，客戶端的平均啟動速度和網(wǎng)絡(luò)利用率也得到較大提高，服務(wù)器具有更好的魯棒性。
上述的MMNC系統(tǒng)能提供很好的多媒體支持，具有高的可管理性，采用了客戶端協(xié)作式啟動方法的MMNC系統(tǒng)又進(jìn)一步提高了網(wǎng)絡(luò)利用率、客戶端啟動速度和單服務(wù)器的負(fù)載能力，但目前這兩種系統(tǒng)基本上均基于一單服務(wù)器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，即由一個(gè)服務(wù)器為同網(wǎng)絡(luò)上的多個(gè)NC客戶端同時(shí)服務(wù)，不僅系統(tǒng)的魯棒性受制于該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，更為關(guān)鍵的是系統(tǒng)的擴(kuò)展性成為一個(gè)瓶頸。雖然一方面，服務(wù)器可以采用類似鏡像的技術(shù)提高整個(gè)系統(tǒng)的魯棒性和容錯(cuò)性，避免由服務(wù)器故障造成整個(gè)系統(tǒng)無法使用的情況；另一方面，也可以通過提高服務(wù)器硬件性能或改進(jìn)服務(wù)器的運(yùn)行算法來提高服務(wù)器整體性能和負(fù)載能力，但是卻無法從根本上突破系統(tǒng)的負(fù)載數(shù)量受單服務(wù)器結(jié)構(gòu)限制的這個(gè)不足。事實(shí)上，我們發(fā)現(xiàn)在實(shí)際的應(yīng)用中，一臺普通配置的PC服務(wù)器所能支持的客戶端極難超過百臺的限制，但在對MMNC系統(tǒng)可能的應(yīng)用場合進(jìn)行需求分析后發(fā)現(xiàn)，許多NC系統(tǒng)的大中型應(yīng)用對于客戶端的需求數(shù)量都要遠(yuǎn)高于這個(gè)限制。盡管我們可以采用靜態(tài)劃分客戶端所屬關(guān)系的方法，使用多個(gè)服務(wù)器分別為各自所屬部分客戶端提供服務(wù)，但由于這種方法缺乏一個(gè)完整統(tǒng)一的架構(gòu)，如何合理地進(jìn)行這種靜態(tài)劃分，在需求發(fā)生變化時(shí)如何調(diào)整劃分等由靜態(tài)劃分所帶來的一系列問題都將成為棘手、卻不得不解決的問題。另一方法是采用高配置的高級專用服務(wù)器來滿足大負(fù)載數(shù)需求。這種方法將使得整個(gè)系統(tǒng)的造價(jià)將大幅提高，性價(jià)比大大降低。因此若能采用一個(gè)完整、統(tǒng)一的多服務(wù)器的MMNC體系結(jié)構(gòu)，使得多個(gè)普通PC服務(wù)器以群的方式動態(tài)、透明地為客戶端提供服務(wù)，則能在保留現(xiàn)有MMNC成本低、易管理、支持應(yīng)用豐富等特點(diǎn)的情況下，提供與服務(wù)器節(jié)點(diǎn)成正比的負(fù)載能力，同時(shí)擁有高的可用性、更好的系統(tǒng)可擴(kuò)展性及魯棒性。
因此，本發(fā)明的另一方面還提供一種對MMNC服務(wù)器群的自組織方法，以為整個(gè)MMNC系統(tǒng)提供更好的可擴(kuò)展性和魯棒性，下面結(jié)合圖示予以說明。
群是指MMNC系統(tǒng)中同一個(gè)連通網(wǎng)絡(luò)上的所有服務(wù)器，客戶端以及他們之間的相互關(guān)系。服務(wù)器群指屬于一個(gè)群的所有服務(wù)器的集合。系統(tǒng)初始時(shí)服務(wù)器均處于關(guān)閉狀態(tài)，服務(wù)器不可用，并且沒有加入任何群，客戶端也因?yàn)樵谙嗤B通網(wǎng)絡(luò)上不存在可用的服務(wù)器而無法使用，服務(wù)器和服務(wù)器、服務(wù)器和客戶端之間都不存在任何關(guān)系。
自組織是指服務(wù)器和客戶端能自發(fā)地形成群的關(guān)系，并能對群關(guān)系進(jìn)行動態(tài)的調(diào)整，經(jīng)過自組織的服務(wù)器群可以透明地向客戶端提供如啟動服務(wù)(包括IP分配、操作系統(tǒng)內(nèi)核鏡像下載等)，應(yīng)用程序的按需定制、下載服務(wù)、共享數(shù)據(jù)的下載等和現(xiàn)有技術(shù)NC中單服務(wù)器所能提供的相同服務(wù)，而從客戶端的角度，感覺不到群模式的服務(wù)器和現(xiàn)有的單服務(wù)器模式的區(qū)別。
如圖6，是未經(jīng)組織時(shí)的MMNC系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫疽鈭D。多個(gè)NC客戶端603和NC服務(wù)器604、605、606、607物理上分散地分布地在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)601、602的各處，網(wǎng)絡(luò)601和網(wǎng)絡(luò)602支持內(nèi)部廣播(如以太網(wǎng))，但不支持相互間的廣播通信，因此被認(rèn)為是不同的連通網(wǎng)絡(luò)。群是指同一個(gè)連通網(wǎng)絡(luò)上所有NC服務(wù)器，NC客戶端以及他們之間的相互關(guān)系。服務(wù)器群指屬于一個(gè)群的所有NC服務(wù)器的集合。初始時(shí)服務(wù)器均處于關(guān)閉狀態(tài)，服務(wù)器不可用，并且沒有加入任何群，NC客戶端也因?yàn)樵谙嗤B通網(wǎng)絡(luò)上不存在可用的服務(wù)器而無法使用，服務(wù)器和服務(wù)器、服務(wù)器和客戶端之間都不存在任何關(guān)系。
如圖7和圖8，本發(fā)明的自組織方法。可以看作是將初始時(shí)處于同一層次601的、語義上無差別的、互不相干的、只是物理上相互連通的多個(gè)網(wǎng)絡(luò)實(shí)體602(包括客戶端、服務(wù)器)，按照客戶端和服務(wù)器間的隸屬關(guān)系，和服務(wù)器間的主從關(guān)系，自行組成三層次的、多群的實(shí)體間關(guān)系。
如圖9，是上述網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)在使用本發(fā)明的自組織方法后形成的多服務(wù)器客戶端系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D。在同一連通網(wǎng)絡(luò)601/602中所有的服務(wù)器被組織進(jìn)一個(gè)群(群1/群2)，一個(gè)群中至少包括一個(gè)主服務(wù)器(Master NC Server，MNCS)604/605，如果有兩個(gè)以上服務(wù)器，則還包括若干個(gè)從服務(wù)器(Slave NC Server，SNCS)606、607，因此在多個(gè)不同連通網(wǎng)絡(luò)上，會形成多個(gè)群，屬于該網(wǎng)絡(luò)上所有的客戶端603都由相應(yīng)的服務(wù)器群提供服務(wù)。在一個(gè)群中，客戶端在發(fā)起啟動請求后，將被指定由某一個(gè)服務(wù)器(MNCS或SNCS)固定提供啟動服務(wù)和啟動后的應(yīng)用程序等服務(wù)，這種從客戶端到服務(wù)器的單射關(guān)系，被稱為綁定。
如圖10，在MNCS中維護(hù)了一個(gè)綁定映射關(guān)系表BMRT 1010來記錄群中客戶端-服務(wù)器，服務(wù)器-服務(wù)器的映射關(guān)系，即記錄了一個(gè)群中MNCS到SNCS的主從關(guān)系，客戶端到服務(wù)器的隸屬關(guān)系。其中一維表1011主要起到索引的作用，每個(gè)節(jié)點(diǎn)1031對應(yīng)MNCS及從屬于它的SNCS，二維表1012的每個(gè)節(jié)點(diǎn)1032對應(yīng)隸屬于一個(gè)服務(wù)器的客戶端。MNCS中還維護(hù)了一個(gè)SNCS列表1032，記錄了群中SNCS的狀態(tài)信息，其中每個(gè)節(jié)點(diǎn)1033記錄的信息中包括了收到該SNCS報(bào)文的時(shí)間戳信息。在服務(wù)器中還維護(hù)了一Subscriber表1020，記錄了被綁定至該服務(wù)器的所屬客戶端信息1021，如標(biāo)識、優(yōu)先級、狀態(tài)、IP地址等信息。
服務(wù)器的心跳信號是一種基于IP/UDP的報(bào)文。心跳信號是一種主動信號，MNCS服務(wù)器在運(yùn)行中會按固定時(shí)間長t在網(wǎng)絡(luò)上廣播發(fā)出周期性的心跳信號。其中心跳間隔t可根據(jù)應(yīng)用需求設(shè)置為5-300s范圍內(nèi)的一數(shù)值，或按t＝2*網(wǎng)絡(luò)最大直徑*測量得到的單跳間平均延遲(包括傳輸延遲和節(jié)點(diǎn)處理延遲)計(jì)算結(jié)果的倍數(shù)值。
反射信號也是一種基于IP/UDP的報(bào)文，反射信號是一種被動信號，SNCS在收到MNCS發(fā)出的心跳信號之后向MNCS發(fā)送反射信號。心跳信號和反射信號中都包括了發(fā)出信號的服務(wù)器在當(dāng)時(shí)的性能參數(shù)值，如當(dāng)時(shí)的客戶端負(fù)載數(shù)Wλ，CPU利用率Pλ，內(nèi)存利用率Mλ，虛存的使用率Gλ，輸出帶寬/理論帶寬P/T，等參數(shù)值或關(guān)于這些參數(shù)的函數(shù)值，通過這些參數(shù)可以及時(shí)了解到群中服務(wù)器的載荷情況。
競職信號是一種基于IP/UDP的報(bào)文，用于SNCS嘗試升級為MNCS時(shí)。
服務(wù)器按照下列處理步驟進(jìn)行自組織形成一服務(wù)器群Step1服務(wù)器在啟動后自動啟動一進(jìn)程，偵聽其他服務(wù)器發(fā)來的包括心跳、反射信號、競職信號、沖突指示/回復(fù)信號等信息，主要用于服務(wù)器之間的交互；Step2If如果在2t-5t的時(shí)間內(nèi)沒有接收到其他服務(wù)器的心跳信息，則認(rèn)定自己為群中的MNCS，執(zhí)行將SNCS列表置空，Subscriber表置空，BMRT表中只加入自己一個(gè)節(jié)點(diǎn)；開始每t時(shí)間向網(wǎng)絡(luò)廣播周期性心跳信息；并啟動一進(jìn)程，開始偵聽客戶端的啟動和應(yīng)用程序請求，跳至step4；Step3Else認(rèn)定自己為SNCS，執(zhí)行初始化所屬的Subscriber表；啟動一進(jìn)程開始偵聽客戶端的啟動和應(yīng)用程序請求，跳至step4；Step4end對于服務(wù)器群的動態(tài)調(diào)整按照下列步驟進(jìn)行一方面對于MNCSMNCS在首次收到某SNCS反射信號時(shí)將其加入群將SNCS插入BMRT表和SNCS列表；通過SNCS列表節(jié)點(diǎn)中的時(shí)間戳參數(shù)，若MNCS在T0＝2t-5t時(shí)間內(nèi)收不到某SNCS的反射信號，則以Tn＝Tn-1*1/Nn的時(shí)間間隔以端對端方式向該SNCS重發(fā)心跳信號，其中N0＝2，Nn＝Nn-1+1，Nn＜＝Nmax，Nmax表示最大嘗試次數(shù)，可自定義。若Nmax后還無收到SNCS的反射信號，則認(rèn)定該SNCS在群中不可用，則要更新群關(guān)系，具體地，將綁定至該服務(wù)器上的所有客戶端去綁定，即從BMRT表中刪除該SNCS及相關(guān)的客戶端，并在SNCS列表中將該服務(wù)器的狀態(tài)置為不可用N/A。
另一方面，對于SNCS一旦SNCS收到MNCS廣播發(fā)出的心跳信號后，將向MNCS回復(fù)一發(fā)射信號，若SNCS在2t-5t時(shí)間內(nèi)，沒有收到MNCS發(fā)出的心跳信息，則認(rèn)定群中無MNCS，跳至P1執(zhí)行P1發(fā)出一個(gè)競職信號；If 2t-5t時(shí)間內(nèi)收到MNCS發(fā)來的心跳信號，則跳至P2；Else If沒有收到其他SNCS發(fā)來的競職信號，則自己升級為MNCS將SNCS列表置空，BMRT表中只加入自己一個(gè)節(jié)點(diǎn)，并以當(dāng)前的Subscriber表來初始化BMRT表，即在BMRT表中加入這些客戶端；開始每t時(shí)間向網(wǎng)絡(luò)廣播周期性心跳信息；跳至P2。
Else If收到其他SNCS發(fā)來的競職信號，則使用二進(jìn)制指數(shù)回退算法(Binaryexponential backoff algorithm)延遲R*T*2^N時(shí)間，其中R是隨機(jī)數(shù)，T是上次延遲等待的時(shí)間(首次延遲為2t-5t)，N是算法被調(diào)用次數(shù)，若延遲期間收到心跳信息，則認(rèn)定自己為SNCS，goto P2；否則goto P1；P2end此外，若任意時(shí)刻一個(gè)MNCS收到其他MNCS的心跳信號(可能是由于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)生改變，導(dǎo)致同一連通網(wǎng)絡(luò)上出現(xiàn)若干MNCS)，這時(shí)也需要動態(tài)調(diào)整群關(guān)系收到心跳信號的MNCS采用端對端方式向發(fā)出心跳信號的另一MNCS發(fā)送沖突指示信號，其中包括了自己的BMRT表和SNCS列表內(nèi)容；若一MNCS A收到另一MNCS B發(fā)來的沖突指示信號，則A比較B的SNCS數(shù)，若A的SNCS數(shù)大于等于B的SNCS數(shù)，則A將B插入自己的SNCS表，并將B的BMRT表和SNCS列表內(nèi)容無冗余地插入自身的BMRT表和SNCS，其中將B變?yōu)橐籗NCS，并向B發(fā)送沖突回復(fù)信號。否則A向B發(fā)送一沖突指示信號，并在收到B發(fā)送的沖突回復(fù)信號之后，認(rèn)定自己為SNCS，停止發(fā)送心跳信息，初始化BMRT表和SNCS列表。
客戶端可以透明地使用群提供的服務(wù)，群對客戶端的服務(wù)請求處理則與單服務(wù)器對客戶端的服務(wù)請求處理的有所不同?？蛻舳思与妴雍髮l(fā)起啟動請求時(shí)，群將按下列執(zhí)行步驟提供服務(wù)客戶端在網(wǎng)上發(fā)送DHCP廣播消息；SNCS收到消息后，如果在Subscriber列表中找不到該客戶端，則不做處理，忽略收到的請求，否則由該服務(wù)器向該客戶端提供服務(wù)；MNCS收到客戶端請求后，如果在BMRT表中找不到該客戶端，根據(jù)不同的策略(如基于服務(wù)器性能參數(shù)查找載荷最輕的，或基于Round Robin的等)，將該客戶端綁定到一服務(wù)器，并將客戶端插入相應(yīng)的服務(wù)器(MNCS或SNCS)的鏈表。若綁定的服務(wù)器是SNCS，則MNCS通知它這次綁定。綁定服務(wù)器會將客戶端加入到Subscriber表中，并向該客戶端提供服務(wù)；客戶端加載從綁定服務(wù)器上下載的操作系統(tǒng)核心鏡像和初始應(yīng)用程序之后，再次在網(wǎng)絡(luò)上廣播，由其綁定服務(wù)器進(jìn)行應(yīng)答，客戶端因此可以獲知其綁定的服務(wù)器，客戶端就完成了啟動。
此后的按需定制、下載應(yīng)用程序等服務(wù)，客戶端都可向其綁定的服務(wù)器發(fā)出請求獲得。
作為另一種實(shí)施方式，客戶端可以不必知道其綁定的服務(wù)器，而采用廣播的方式進(jìn)行服務(wù)請求，服務(wù)器判斷若收到的服務(wù)請求隸屬自己，則向其提供服務(wù)，否則忽略。
如果因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，或綁定服務(wù)器發(fā)生了故障，導(dǎo)致客戶端無法從綁定服務(wù)器上獲得服務(wù)，客戶端可以手工地或在檢測到該情況后自動地重新啟動，由于MNCS將在檢測到相應(yīng)SNCS不可用后可自動更新群關(guān)系，因此客戶端重啟后將由群將其重新綁定至另一服務(wù)器。
作為另一種實(shí)施方式，服務(wù)器可在啟動后的運(yùn)行過程中，手工或自動地執(zhí)行加入群的過程，而不必在啟動時(shí)執(zhí)行，這種方式更有利于對服務(wù)器的定制和動態(tài)擴(kuò)展群的總負(fù)載能力。
MMNC系統(tǒng)是基于透明計(jì)算的一種計(jì)算設(shè)備，除了NC，本發(fā)明的方法也可適用于基于這種模式的其他計(jì)算設(shè)備，例如客戶端也可是移動終端、PDA、家用電器等。符合這種計(jì)算模式的設(shè)備使得用戶在每次開啟客戶端計(jì)算設(shè)備時(shí)，都可交互地定制下載和加載操作系統(tǒng)，并按需下載和加載所需的軟件。它不僅解決了以往需要高性能計(jì)算設(shè)備才能運(yùn)行大型操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件的問題，而且使得系統(tǒng)更加安全、成本更低、而用戶不必安裝和管理軟件，以及可選擇操作系統(tǒng)和軟件。
以上描述的各個(gè)具體實(shí)施方式
只是對本發(fā)明進(jìn)行示例，本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明實(shí)質(zhì)性思想的基礎(chǔ)上進(jìn)行各種修改和改進(jìn)后得到的技術(shù)方案，均視為在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。本發(fā)明適當(dāng)?shù)姆秶詸?quán)利要求書為準(zhǔn)進(jìn)行確定。
權(quán)利要求
1.一種基于透明計(jì)算模式的計(jì)算設(shè)備，包括通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接的服務(wù)器和客戶端，其特征在于客戶端的主板帶有通過電連接的低功耗CPU，北橋電路、南橋電路、主存、BIOS、PCI總線，網(wǎng)絡(luò)適配器，以及其他各種外設(shè)適配器，但客戶端沒有硬盤，也不預(yù)置任何操作系統(tǒng)，在主板上還帶有一個(gè)遠(yuǎn)程啟動芯片，其中存儲了用于遠(yuǎn)程下載和加載操作系統(tǒng)的遠(yuǎn)程啟動協(xié)議代碼，服務(wù)器上預(yù)置了各種啟動支撐服務(wù)、各種操作系統(tǒng)鏡像、應(yīng)用程序、文檔和數(shù)據(jù)等資源，客戶端和服務(wù)器根據(jù)以下步驟完成用戶對計(jì)算的需求客戶端加電后執(zhí)行本機(jī)環(huán)境和網(wǎng)絡(luò)初始化工作后，在CPU的控制下啟動遠(yuǎn)程啟動芯片被檢測到，開始網(wǎng)絡(luò)啟動過程；遠(yuǎn)程啟動芯片中的遠(yuǎn)程啟動代碼開始被執(zhí)行，客戶端在網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行廣播；服務(wù)器收到客戶端的廣播消息后向客戶端發(fā)送響應(yīng)消息，其中包括分配給客戶端的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)；客戶端向服務(wù)器請求下載操作系統(tǒng)選擇菜單腳本程序；服務(wù)器向客戶端發(fā)送操作系統(tǒng)選擇菜單腳本程序，其中帶有自身所能提供的各種操作系統(tǒng)鏡像的描述；客戶端執(zhí)行收到的操作系統(tǒng)選擇菜單腳本程序，用戶作出選擇；客戶端向服務(wù)器發(fā)送下載所選的操作系統(tǒng)鏡像的請求；服務(wù)器向客戶端傳送其所需的操作系統(tǒng)鏡像；客戶端接收操作系統(tǒng)鏡像，并將其加載；此后，客戶端像普通PC那樣完成用戶發(fā)起的計(jì)算需求，計(jì)算在客戶端本地進(jìn)行，計(jì)算過程中可從服務(wù)器上按需獲取所需的程序、數(shù)據(jù)、文檔等資源。
2.如權(quán)利要求1所述的計(jì)算設(shè)備，其特征在于所述的啟動支撐服務(wù)是NFS服務(wù)、PXE服務(wù)、DHCP服務(wù)，TFTP服務(wù)、SAMBA服務(wù)。
3.如權(quán)利要求2所述的計(jì)算設(shè)備，其特征在于所述客戶端是網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)、PDA，家用電器、或移動終端等。
4.如權(quán)利要求3所述的計(jì)算設(shè)備，其特征在于所述的操作系統(tǒng)鏡像中預(yù)置了一個(gè)服務(wù)器通過網(wǎng)絡(luò)為客戶端虛擬磁盤的客戶端服務(wù)，服務(wù)器上也運(yùn)行了一個(gè)相對應(yīng)的虛擬磁盤的服務(wù)器端服務(wù)，使得客戶端上程序運(yùn)行中和運(yùn)行后所產(chǎn)生的任何數(shù)據(jù)都可被臨時(shí)或永久地緩存或存放于服務(wù)器的物理存儲器中。
5.如權(quán)利要求3所述的計(jì)算設(shè)備，其特征在于所述的操作系統(tǒng)鏡像中預(yù)置了一個(gè)在客戶端內(nèi)存中為客戶端虛擬出磁盤空間的服務(wù)，使得在客戶端程序運(yùn)行中所產(chǎn)生的任何數(shù)據(jù)都可被部分地臨時(shí)存放于內(nèi)存中，并可隨時(shí)手工地、或者配置在客戶端操作系統(tǒng)進(jìn)行關(guān)機(jī)時(shí)自動地將該虛擬磁盤空間中的數(shù)據(jù)存放在服務(wù)器的存儲器中。
6.如權(quán)利要求4或5所述的計(jì)算設(shè)備，其特征在于所述的遠(yuǎn)程啟動芯片為設(shè)置在主板上的一個(gè)獨(dú)立只讀存儲器，也可為BIOS或外設(shè)適配器上的ROM。
7.一種基于透明計(jì)算模式的計(jì)算設(shè)備的啟動方法，該設(shè)備由通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接的服務(wù)器和客戶端構(gòu)成，其特征在于客戶端不預(yù)置任何操作系統(tǒng)，服務(wù)器上存儲了所有客戶端啟動所需的操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序，當(dāng)一請求客戶端需要啟動時(shí)使用包括以下步驟的方法完成啟動一、請求客戶端被加電后在所述計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上發(fā)出廣播消息；二、服務(wù)器收到請求客戶端的廣播消息，并向請求客戶端發(fā)送回應(yīng)消息，其中包括為請求客戶端分配的網(wǎng)絡(luò)地址；三、請求客戶端收到回應(yīng)消息，并向服務(wù)器發(fā)送下載操作系統(tǒng)請求，服務(wù)器收到該請求后為請求客戶端傳輸操作系統(tǒng)內(nèi)核鏡像；四、請求客戶端完成操作系統(tǒng)內(nèi)核鏡像下載并加載，啟動文件請求偵聽，向服務(wù)器發(fā)起初始應(yīng)用程序下載請求；五、收到請求客戶端的初始應(yīng)用程序下載請求后，服務(wù)器根據(jù)本地保留的初始應(yīng)用程序文件在所有客戶端上的分布信息，選擇可為請求客戶端傳輸這些文件的其他客戶端作為指定客戶端，并告知請求客戶端；六、請求客戶端和指定客戶端之間建立連接并完成文件傳輸請求；七、請求客戶端向服務(wù)器發(fā)出更新消息告知服務(wù)器其本地已留存該文件；八、每下載一個(gè)文件，請求客戶端判斷若屬于一初始應(yīng)用程序的所有文件均下載完則加載該應(yīng)用程序九、若所有初始應(yīng)用程序均已被加載，則請求客戶端的啟動完成。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于如果所述步驟六中請求客戶端無法完成正確的文件傳輸，則向服務(wù)器發(fā)送要求重指定消息，服務(wù)器收到要求重指定消息后，重新選擇另一個(gè)具有相同文件的客戶端作為指定客戶端，請求客戶端和重新指定的客戶端之間建立連接并完成文件傳輸請求。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于所述步驟五和六中，若不能找到保存有一初始應(yīng)用程序文件的客戶端，則由服務(wù)器自己提供該文件的傳輸。
10.如權(quán)利要求7-9中任一個(gè)所述的方法，其特征在于所述服務(wù)器上具有一緩沖隊(duì)列，如果服務(wù)器同時(shí)收到足夠造成服務(wù)器性能快速下降的數(shù)量的初始應(yīng)用程序下載請求，并判斷沒有足夠的數(shù)量客戶端已啟動，則將部分請求置于緩沖隊(duì)列中，對于緩沖隊(duì)列中的請求，被延緩后再由服務(wù)器進(jìn)行處理。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于所述客戶端是網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)、PDA，家用電器、或移動終端等之一。
12.一種基于透明計(jì)算模式的計(jì)算設(shè)備中服務(wù)器群的自組織方法，該設(shè)備由服務(wù)器和客戶端構(gòu)成，客戶端和服務(wù)器任意分布于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上，其特征在于客戶端不預(yù)置任何操作系統(tǒng)，服務(wù)器上存儲了客戶端啟動和運(yùn)行所需的操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序，其中位于同一廣播可達(dá)網(wǎng)絡(luò)上的所有服務(wù)器屬于同一個(gè)服務(wù)器群，一個(gè)服務(wù)器群包括一個(gè)主服務(wù)器MNCS和若干個(gè)從服務(wù)器SNCS，客戶端只能由屬于群中的服務(wù)器為其提供服務(wù)，尚未加入群的服務(wù)器按照以下步驟自組織成服務(wù)器群步驟一啟動一進(jìn)程，該進(jìn)程負(fù)責(zé)偵聽其他服務(wù)器發(fā)送的信息；步驟二如果在Td的時(shí)間內(nèi)沒有收到心跳信息，則服務(wù)器認(rèn)定自己是群中MNCS，開始以固定的心跳時(shí)長向網(wǎng)絡(luò)廣播心跳信息，其中Td是數(shù)倍于心跳時(shí)長的時(shí)間段，并開始偵聽客戶端的服務(wù)請求；否則認(rèn)定自己是SNCS，開始偵聽客戶端的服務(wù)請求；一SNCS在收到MNCS的心跳信號時(shí)向MNCS回復(fù)一個(gè)反射信號；步驟三MNCS在收到一SNCS的首次反射信號時(shí)將其加入群；MNCS根據(jù)各SNCS反射信號中的狀態(tài)信息，動態(tài)維護(hù)服務(wù)器群的狀態(tài)信息。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于所述客戶端是網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)、PDA，家用電器、或移動終端等。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于若所述的MNCS在所述Td的時(shí)間內(nèi)沒有收到一SNCS的反射信號，則嘗試向該SNCS通信，若一定次數(shù)的嘗試通信后依然無回應(yīng)，則將該SNCS從群中去除；若一SNCS在Td時(shí)間內(nèi)沒有收到心跳信號，則執(zhí)行如下處理步驟1發(fā)出一個(gè)競職信號；步驟2假如在等待的Td時(shí)間內(nèi)收到一MNCS發(fā)來的心跳信號，則結(jié)束處理；步驟3否則，假如沒有收到其他SNCS發(fā)來的競職信號，則自己升級為MNCS，用自身保持的綁定客戶端狀態(tài)信息初始化群狀態(tài)信息，并開始廣播心跳信息，結(jié)束處理；步驟4否則，假如收到其他SNCS發(fā)來的競職信號，則延遲一段時(shí)間，若延遲期間收到心跳信息，則認(rèn)定自己為SNCS，結(jié)束處理；否則轉(zhuǎn)到步驟1處理。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于若所述MNCS收到其他MNCS發(fā)出的心跳信號，則向該MNCS發(fā)送一沖突指示信號，其中包括了其所屬群的狀態(tài)信息；若一MNCS A收到另一MNCS B發(fā)出的沖突指示信號，則比較雙方群中所屬的服務(wù)器數(shù)量，若前者大于后者，則A將B所屬群的狀態(tài)信息合并至自己所屬群的狀態(tài)信息中，其中將B作為一SNCS插入到A所屬群的狀態(tài)中，并向B發(fā)送一沖突回復(fù)信號；若一MNCS收到一沖突回復(fù)信號，則認(rèn)定自己為SNCS，停止發(fā)送心跳信號，并更新相關(guān)狀態(tài)信息。
16.如權(quán)利要求12-15中任一個(gè)所述的方法，其特征在于按照如下步驟所述客戶端取得服務(wù)器群提供的服務(wù)步驟a客戶端加電后在網(wǎng)絡(luò)上廣播啟動請求；步驟b；若一SNCS收到請求后，如果發(fā)現(xiàn)該客戶端隸屬于本服務(wù)器，則提供服務(wù)；若所述MNCS收到請求后，如果在保持的群狀態(tài)信息中發(fā)現(xiàn)該客戶端不隸屬于任何服務(wù)器，則將該客戶端綁定至一服務(wù)器，并告知該服務(wù)器已將該客戶端綁定到該服務(wù)器，由綁定服務(wù)器向該客戶端提供服務(wù)；步驟c客戶端從綁定服務(wù)器上下載并加載下載的操作系統(tǒng)核心鏡像和初始應(yīng)用程序后，再次在網(wǎng)絡(luò)上廣播，由其隸屬的綁定服務(wù)器進(jìn)行應(yīng)答后，該客戶端即完成了啟動；步驟d客戶端啟動后，如需獲得按需定制、下載應(yīng)用程序等服務(wù)，都可向其綁定服務(wù)器發(fā)出請求獲得；若某一客戶端在啟動運(yùn)行后無法從其綁定服務(wù)器上獲得服務(wù)，則可手工地或在自行檢測到此情況后自動重新啟動。
17.一種基于透明計(jì)算模式的計(jì)算設(shè)備，該設(shè)備是一個(gè)由以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)相連的一服務(wù)器和多個(gè)客戶端所構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其特征在于客戶端不預(yù)置任何操作系統(tǒng)，客戶端主板上還帶有一個(gè)遠(yuǎn)程啟動芯片，由非易失存儲器構(gòu)成，其中存儲了遠(yuǎn)程啟動協(xié)議代碼，服務(wù)器上預(yù)置了DHCP服務(wù)、TFTP服務(wù)、NFS服務(wù)和PXE服務(wù)，以及各種操作系統(tǒng)鏡像、應(yīng)用程序、文檔和數(shù)據(jù)等資源，客戶端加電后啟動遠(yuǎn)程啟動芯片被檢測到，其中的遠(yuǎn)程啟動代碼開始被執(zhí)行，客戶端在遠(yuǎn)程啟動代碼的控制下參加如下的處理步驟步驟一客戶端在網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行廣播；步驟二服務(wù)器收到客戶端的廣播消息后向客戶端發(fā)送響應(yīng)消息，其中包括分配給客戶端的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)；步驟三客戶端向服務(wù)器發(fā)送下載操作系統(tǒng)鏡像的請求；步驟四服務(wù)器向客戶端傳送其所需的操作系統(tǒng)鏡像；步驟五客戶端接收操作系統(tǒng)鏡像，并將其加載，使得控制權(quán)切換到該操作系統(tǒng)；此后，客戶端像普通計(jì)算機(jī)那樣完成用戶發(fā)起的計(jì)算需求，計(jì)算在客戶端本地進(jìn)行，計(jì)算過程中可從服務(wù)器上按需獲取所需的程序、數(shù)據(jù)、文檔等資源。
18.如權(quán)利要求17所述的計(jì)算設(shè)備，其特征在于所述步驟二和步驟三之間還包括以下步驟客戶端向服務(wù)器請求下載操作系統(tǒng)選擇菜單腳本程序；服務(wù)器向客戶端發(fā)送操作系統(tǒng)選擇菜單腳本程序；客戶端執(zhí)行收到的操作系統(tǒng)選擇菜單腳本程序以提示用戶進(jìn)行選擇；此外，所述步驟三中客戶端還向服務(wù)器傳送了用戶進(jìn)行操作系統(tǒng)選擇的結(jié)果。
19.如權(quán)利要求18所述的計(jì)算設(shè)備，其特征在于所述的操作系統(tǒng)鏡像中預(yù)置了一個(gè)服務(wù)器通過網(wǎng)絡(luò)為客戶端虛擬磁盤的客戶端服務(wù)，服務(wù)器上也運(yùn)行了一個(gè)相對應(yīng)的虛擬磁盤的服務(wù)器端服務(wù)，使得客戶端上程序運(yùn)行中和運(yùn)行后所產(chǎn)生的任何數(shù)據(jù)都可被臨時(shí)或永久地緩存或存放于服務(wù)器的物理存儲器中。
20.如權(quán)利要求17-19中任一個(gè)所述的計(jì)算設(shè)備，其特征在于所述的操作系統(tǒng)鏡像中預(yù)置了一個(gè)在客戶端內(nèi)存中為客戶端虛擬出磁盤空間的服務(wù)，使得在客戶端程序運(yùn)行中所產(chǎn)生的任何數(shù)據(jù)都可被部分地臨時(shí)存放于內(nèi)存中，并可隨時(shí)手工地、或者配置在客戶端操作系統(tǒng)進(jìn)行關(guān)機(jī)時(shí)自動地將該虛擬磁盤空間中的數(shù)據(jù)存放在服務(wù)器的存儲器中。
全文摘要
一種基于透明計(jì)算模式的計(jì)算設(shè)備和方法，包括通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接的服務(wù)器和客戶端，客戶端包括電連接的低功耗CPU，北橋電路、南橋電路、主存、BIOS、PCI總線，網(wǎng)絡(luò)適配器，一個(gè)遠(yuǎn)程啟動芯片，以及其他各種外設(shè)適配器，客戶端無硬盤，也不預(yù)置任何操作系統(tǒng)，服務(wù)器上預(yù)置了各種啟動支撐服務(wù)、操作系統(tǒng)鏡像、程序、文檔和數(shù)據(jù)等資源，客戶端加電后執(zhí)行初始化并開始網(wǎng)絡(luò)啟動過程，進(jìn)行廣播，向服務(wù)器請求下載操作系統(tǒng)選擇菜單腳本程序；發(fā)送所選操作系統(tǒng)的下載請求；服務(wù)器向傳送客戶端所需操作系統(tǒng)；客戶端接收并加載操作系統(tǒng)；用戶使用客戶端來完成自己的計(jì)算需求，計(jì)算在本地發(fā)生，計(jì)算過程中可從服務(wù)器上按需獲取所需的程序、數(shù)據(jù)、文檔等資源。
文檔編號H04L29/06GK1670698SQ20051006306
公開日2005年9月21日 申請日期2005年4月6日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月6日
發(fā)明者張堯?qū)W, 徐廣斌, 周悅芝, 郭關(guān)飛, 匡文淵, 韋理, 楊華杰 申請人:清華大學(xué)