Un nodo sin disco (o estación de trabajo sin disco ) es una estación de trabajo o computadora personal sin unidades de disco , que emplea el arranque en red para cargar su sistema operativo desde un servidor . (También se puede decir que una computadora actúa como un nodo sin disco , si sus discos no se utilizan y se utiliza el arranque en red).
Los nodos sin disco (o computadoras que actúan como tales) a veces se conocen como computadoras en red o clientes híbridos . Cliente híbrido puede significar simplemente un nodo sin disco, o puede usarse en un sentido más particular para referirse a un nodo sin disco que ejecuta algunas aplicaciones , pero no todas, de forma remota, como en la arquitectura informática de cliente ligero .
Las ventajas de los nodos sin disco pueden incluir menores costos de producción, menores costos de funcionamiento, operación más silenciosa y ventajas de capacidad de administración (por ejemplo, instalación de software administrada centralmente).
En muchas universidades y en algunas organizaciones grandes, las PC se utilizan en una configuración similar, con algunas o todas las aplicaciones almacenadas de forma remota pero ejecutadas localmente, nuevamente, por razones de capacidad de administración. Sin embargo, estos no son nodos sin disco si aún arrancan desde un disco duro local .
Los nodos sin disco procesan datos , utilizando así su propia CPU y RAM para ejecutar software , pero no almacenan datos de manera persistente; esa tarea se entrega a un servidor. Esto se diferencia de los clientes ligeros , en los que todo el procesamiento importante ocurre de forma remota, en el servidor; el único software que se ejecuta en un cliente ligero es el software de cliente "ligero" (es decir, relativamente pequeño y simple), que maneja tareas simples de entrada/salida. para comunicarse con el usuario, como dibujar un cuadro de diálogo en la pantalla o esperar la entrada del usuario.
Un término colectivo que abarca tanto la informática de cliente ligero como su predecesor tecnológico, las terminales de texto (que son sólo de texto), es informática centralizada . Tanto los clientes ligeros como los terminales de texto pueden requerir potentes instalaciones de procesamiento central en los servidores para realizar todas las tareas de procesamiento importantes para todos los clientes.
Los nodos sin disco pueden verse como un compromiso entre clientes pesados (como computadoras personales comunes) y computación centralizada, que utilizan almacenamiento central para lograr eficiencia, pero no requieren procesamiento centralizado y hacen un uso eficiente de la poderosa potencia de procesamiento incluso de las CPU más lentas contemporáneas. , que tendería a permanecer inactivo durante gran parte del tiempo bajo el modelo de computación centralizada.
El sistema operativo (SO) para un nodo sin disco se carga desde un servidor mediante el arranque en red . En algunos casos, se puede utilizar almacenamiento extraíble para iniciar el proceso de arranque, como una unidad flash USB u otro medio de arranque como un disquete , CD o DVD. Sin embargo, el firmware de muchas computadoras modernas se puede configurar para ubicar un servidor e iniciar el proceso de inicio automáticamente, sin necesidad de insertar un dispositivo de inicio.
Para el inicio automático de la red, los protocolos de red Preboot Execution Environment (PXE) o Bootstrap Protocol (BOOTP) se usan comúnmente para encontrar un servidor con archivos para iniciar el dispositivo. Las PC de escritorio estándar de tamaño completo se pueden iniciar en red de esta manera con una tarjeta de red adicional que incluye una ROM de inicio de interfaz de dispositivo de red universal . El arranque en red sin disco es comúnmente una característica incorporada de las computadoras de escritorio y portátiles diseñadas para uso comercial, ya que se puede usar en una computadora de escritorio estándar que de otro modo arrancaría con disco para ejecutar diagnósticos de forma remota, instalar software o aplicar una imagen de disco a el disco duro local.
Una vez iniciado el proceso de arranque, como se describe anteriormente, el arranque se llevará a cabo de acuerdo con uno de tres enfoques principales.
Este tercer enfoque hace que sea más fácil usar el sistema operativo cliente que tener una imagen de disco completa en la RAM o usar un sistema de archivos de solo lectura. En este enfoque, el sistema utiliza una "caché de escritura" que almacena todos los datos que ha escrito un nodo sin disco. Esta caché de escritura suele ser un archivo almacenado en un servidor (o en el almacenamiento del cliente, si corresponde). También puede ser una parte de la RAM del cliente. Esta caché de escritura puede ser persistente o volátil. Cuando es volátil, todos los datos escritos por un cliente específico en el disco virtual se descartan cuando se reinicia dicho cliente y, aún así, los datos del usuario pueden permanecer persistentes si se registran en perfiles de usuario (móviles) o carpetas de inicio (que se almacenan en servidores remotos). Los dos principales productos comerciales (el de Hewlett-Packard y el otro de Citrix Systems ) que permiten la implementación de nodos sin disco que pueden arrancar sistemas operativos cliente Microsoft Windows o Linux utilizan dichas cachés de escritura. El producto Citrix no puede utilizar caché de escritura persistente, pero los productos VHD y HP sí pueden.
Windows 3.x y Windows 95 OSR1 [4] admitían operaciones de arranque remoto, desde servidores NetWare , [5] [ verificación fallida ] servidores Windows NT [6] e incluso servidores DEC Pathworks . [7]
Proveedores de software de terceros como Qualystem (adquirida por Neoware ), LanWorks (adquirida por 3Com ), Ardence (adquirida por Citrix Systems ), APCT [8] y Xtreamining Technology [3] han desarrollado y comercializado productos de software destinados al arranque remoto de dispositivos más nuevos. Versiones de la línea de productos Windows : Windows 95 OSR2 y Windows 98 fueron compatibles con Qualystem y Lanworks, Windows NT fue compatible con APCT y Ardence (llamado VenturCom en ese momento), y Windows 2000/XP/2003/Vista/Windows 7 son compatibles. por Hewlett-Packard (que adquirió Neoware que anteriormente había adquirido Qualystem) y Citrix Systems (que adquirió Ardence ).
Básicamente, con una única imagen de sistema operativo para una serie de máquinas (quizás con algunas personalizaciones para las diferencias en las configuraciones de hardware entre los nodos), la instalación y el mantenimiento del software instalado pueden ser más eficientes. Además, cualquier cambio en el sistema realizado durante el funcionamiento (debido a la acción del usuario, gusanos, virus, etc.) puede eliminarse cuando se corta la alimentación (si la imagen se copia a un disco RAM local), como el arranque remoto de Windows XP Embedded. [9] [10] o prohibido por completo (si la imagen es un sistema de archivos de red). Esto permite su uso en áreas de acceso público (como bibliotecas ) o en escuelas, etc., donde los usuarios podrían desear experimentar o intentar "piratear" el sistema.
Sin embargo, no es necesario implementar el arranque en red para lograr cualquiera de las ventajas anteriores: las PC comunes (con la ayuda del software apropiado) se pueden configurar para descargar y reinstalar sus sistemas operativos (por ejemplo) todas las noches, con un trabajo adicional en comparación. al uso de una imagen de disco compartida que arranca los nodos sin disco.
Los nodos sin disco modernos pueden compartir la misma imagen de disco, utilizando una relación 1:N (1 imagen de disco utilizada simultáneamente por N nodos sin disco). Esto hace que sea muy fácil instalar y mantener aplicaciones de software: el administrador necesita instalar o mantener la aplicación solo una vez, y los clientes pueden obtener la nueva aplicación tan pronto como inicien desde la imagen actualizada. Compartir imágenes de disco es posible porque utilizan la caché de escritura: ningún cliente compite por ninguna escritura en una imagen de disco compartida, porque cada cliente escribe en su propia caché.
Todos los sistemas modernos de nodos sin disco también pueden utilizar una relación 1:1 de cliente a imagen de disco, donde un cliente "posee" una imagen de disco y escribe directamente en dicha imagen de disco. Entonces no se utiliza caché de escritura.
Realizar una modificación en una imagen de disco compartido normalmente se realiza de esta manera:
El uso del almacenamiento en disco central también hace un uso más eficiente del almacenamiento en disco. Esto puede reducir los costos de almacenamiento, liberando capital para invertir en tecnologías de almacenamiento más confiables y modernas, como matrices RAID que admiten operaciones redundantes y redes de área de almacenamiento que permiten agregar almacenamiento en caliente sin ninguna interrupción. Además, significa que las pérdidas de unidades de disco por fallas mecánicas o eléctricas (que son eventos estadísticamente altamente probables en un período de años, con una gran cantidad de discos involucrados) a menudo son menos probables (porque normalmente hay menos unidades de disco). que pueden fallar) y es menos probable que causen interrupciones (porque probablemente serían parte de matrices RAID). Esto también significa que los propios nodos tienen menos probabilidades de sufrir fallos de hardware que los clientes pesados .
Los nodos sin disco comparten estas ventajas con los clientes ligeros .
Sin embargo, esta eficiencia de almacenamiento puede tener un precio. Como suele ocurrir en la informática, una mayor eficiencia del almacenamiento a veces tiene el precio de un menor rendimiento.
Una gran cantidad de nodos que realizan demandas en el mismo servidor simultáneamente pueden ralentizar la experiencia de todos. Sin embargo, esto se puede mitigar instalando grandes cantidades de RAM en el servidor (lo que acelera las operaciones de lectura al mejorar el rendimiento del almacenamiento en caché ), agregando más servidores (lo que distribuye la carga de trabajo de E/S) o agregando más discos a una matriz RAID. (que distribuye la carga de trabajo de E/S física ). En cualquier caso, esto también es un problema que puede afectar hasta cierto punto a cualquier red cliente-servidor, ya que, por supuesto, los clientes pesados también utilizan servidores para almacenar datos de usuario.
De hecho, los datos del usuario pueden tener un tamaño mucho más significativo y se puede acceder a ellos con mucha más frecuencia que los sistemas operativos y programas en algunos entornos, por lo que pasar a un modelo sin disco no necesariamente causará una degradación notable en el rendimiento.
También se utilizará un mayor ancho de banda de red (es decir, capacidad) en un modelo sin disco, en comparación con un modelo de cliente pesado. Esto no significa necesariamente que será necesario instalar una infraestructura de red de mayor capacidad; simplemente podría significar que se utilizará una mayor proporción de la capacidad de red existente.
Finalmente, la combinación de latencias de transferencia de datos de red (transferir físicamente los datos a través de la red) y latencias de contención (esperar a que el servidor procese las solicitudes de otros nodos antes que la suya) puede provocar una degradación inaceptable del rendimiento en comparación con el uso de unidades locales, dependiendo de la naturaleza de la aplicación y de la capacidad de la infraestructura de red y del servidor.
Otro ejemplo de una situación en la que un nodo sin disco sería útil es en un entorno posiblemente peligroso donde las computadoras probablemente resulten dañadas o destruidas, lo que hace que la necesidad de nodos económicos y un hardware mínimo sea un beneficio. Nuevamente, aquí también se pueden utilizar clientes ligeros.
Las máquinas sin disco también pueden consumir poca energía y hacer poco ruido, lo que implica posibles beneficios ambientales y las hace ideales para algunas aplicaciones de clústeres de computadoras .
En cambio, las grandes corporaciones tienden a implementar clientes ligeros [ cita necesaria ] (usando Microsoft Windows Terminal Server u otro software similar), ya que se puede usar hardware de especificaciones mucho más bajas para el cliente (que esencialmente actúa como una simple "ventana" al servidor central que en realidad está ejecutando el sistema operativo del usuario como una sesión de inicio de sesión ). Por supuesto, los nodos sin disco también se pueden utilizar como clientes ligeros. Además, las computadoras de cliente ligero están aumentando en potencia hasta el punto de que se están volviendo adecuadas como estaciones de trabajo sin disco para algunas aplicaciones.
Tanto las arquitecturas de cliente ligero como las de nodo sin disco emplean clientes sin disco que tienen ventajas sobre los clientes pesados (ver arriba), pero difieren con respecto a la ubicación del procesamiento.