Возможности вычислений на базе сервера

Вычисления на базе сервера позволяют обойти проблемы, присущие тонким клиентам, за счет переноса традиционных клиент-серверных приложений на терминальные серверы.

Многие из тех, кто занят в сфере ИТ, считают тонкий клиент или сетевой компьютер (терминал, не имеющий ни жесткого диска, ни локально устанавливаемого программного обеспечения и использующий только сетевые ресурсы) решением всех проблем, связанных с традиционной моделью клиент-сервер. Однако реальность такова, что профессиональные приложения не всегда совместимы с моделью вычислений, ориентированной на Web. Например, определенные приложения предполагают передачу значительных объемов данных между сервером и клиентом, и их невозможно модернизировать в расчете на использование Web-технологий. По этой и другим причинам многие предприятия предпочитают не перерабатывать свои приложения, по-прежнему используя традиционную клиент-серверную модель.

Однако, существует решение, занимающее промежуточное положение между ориентированным на Web тонким клиентом и традиционной моделью клиент-сервер. Это гибридное решение подразумевает, что традиционные клиентские приложения работают на терминальных серверах, которые передают удаленному пользователю только экранное изображение, минимизируя тем самым сетевой трафик, устраняя необходимость в установке клиентского программного обеспечения на удаленной рабочей станции, упрощая развертывание и управление приложениями. Технология вычислений на базе сервера (server-based computing — SBC) позволяет по-иному взглянуть на перспективы клиент-серверных архитектур.

Что такое вычисления на базе сервера?

В архитектуре SBC терминальный сервер — компонент, отдаленный от клиентского терминала — развертывает, управляет, поддерживает и полностью исполняет клиентскую часть приложения. Эта технология предполагает использование многопользовательской операционной системы в качестве терминального сервера, поддерживающего многочисленные клиентские сеансы, а также особого протокола, который позволяет терминалу отображать пользовательский интерфейс. Соответствующая архитектура представлена на рис. 1. Единственное приложение, размещаемое на самом терминале, — это приложение, отображающее и воспроизводящее пользовательский интерфейс. С точки зрения пользователя, эта технология сочетает в себе достоинства тонкого клиента с широтой функциональности, свойственной клиент-серверным решениям. Архитектура вычислений на базе сервера поддерживает разнообразные клиентские платформы, обходится небольшой полосой пропускания и работает с клиент-серверными приложениями любых типов.

Компания Citrix одной из первых занялась вычислениями на базе сервера. В 1995 году она модифицировала Windows NT 3.5, сделав ее многопользовательской системой и реализовав поддержку тонких клиентов на специальных терминалах (Windows-терминалы наподобие тех, которые предлагали Wyse и Televideo). Соответствующий коммерческий продукт компания назвала WinFrame. 12 мая 1997 года Microsoft и Citrix подписали соглашение о совместной разработке и маркетинге, по которому Microsoft могла использовать технологию Citrix. Это соглашение легло в основу многопользовательского сервера в Microsoft Windows NT 4.0 Terminal Server Edition. Оно формирует базис и все последующие разработоки многопользовательских систем для Windows NT 4.0, Windows 2000 Server и т.д.

В настоящее время Citrix, применяя многопользовательскую систему Windows 2000 Server, разработала свою собственную архитектуру Independent Computing Architecture (ICA) для воспроизведения пользовательского интерфейса на терминале. По сети передаются только щелчки мыши, вводимые с клавиатуры символы и обновления изображения на экране, что ограничивает необходимую для ICA полосу пропускания менее чем 20 кбит/с. Кроме того, Citrix предлагает множество инструментов для управления ресурсами, пользователями и доступом. Microsoft разработала собственный протокол Remote Desktop Protocol (RDP) для связи Windows-клиентов с терминальным сервером. ICA поддерживает клиентов на платформе Macintosh, Unix, Linux, OS/2 и Java, а также браузеры, использующие модули расширения Netscape или управляющие элементы Active X для Internet Explorer. Протокол RDP ориентирован на работу с 32-разрядными Windows-клиентами.

Несмотря на присутствие Microsoft на данном рынке, технология Citrix дополняет решения корпорации и предлагает ряд дополнительных функций.

Citrix предлагает следующие инструменты.

MetaFrame. Пакет для Microsoft Terminal Server Edition, в состав которого входит компонент ICA, поддерживает несколько терминалов на отличной от Windows платформе. Содержит инструментарий балансировки нагрузки, управления ресурсами и установкой, а также безопасности (Secure 128-bit ICA). Для функционирования этой системы в наибольшей степени подходят новейшие многопользовательские платформы Microsoft.
NFuse. Данное программное обеспечение публикует клиент-серверные приложения на корпоративном портале, позволяя обращаться к ним с помощью браузеров. NFuse гарантирует защищенное взаимодействие за счет применения протокола Secure Sockets Layer.
Extranet. Инструментарий построения виртуальных частных сетей включает функции защиты: совместимая с Radius аутентификация, шифрование с помощью алгоритма Triple DES, средства управления доступом.

Рынок вычислений на базе сервера

Последние маркетинговые исследования показывают, что рынок вычислений на базе сервера по-прежнему будет расширяться, несмотря на все большее распространение Web-технологий. Согласно прогнозам Giga Group, рынок вычислений на базе сервера в ближайшие пять лет будет расти, предлагая реальную альтернативу вычислениям на базе Web [1, 2]. Аналитики Giga считают, что клиентские приложения на базе Web не в состоянии в ближайшем будущем заменить собой огромное число установленных унаследованных 32-разрядных клиентских приложений. На рис. 2 показано, что еще в течение нескольких лет число Web-приложений будет расти, но при этом продолжится и развертывание традиционных клиент-серверных приложений. До 2000 года предприятия редко использовали технологию вычислений на базе сервера из-за ее недостаточной зрелости и потому, что они уделяли первоочередное внимание реализации новых Web-приложений в рамках проектов в области электронного бизнеса.

Согласно прогнозам, к 2005 году оборот этого рынка может достичь 3 млрд. долл. Доминируют на нем три компании: Citrix, Microsoft и Tarantella (ранее компания Santa Cruz Operation). Среди других, более мелких игроков можно назвать GraphOn, NCD, AppStream и NeTraverse (см. рис. 3).

Рис. 3. Развитие и структура рынка вычислений на базе сервера

Технология вычислений на базе сервера имеет свои недостатки. Один из наиболее важных состоит в том, что терминальный сервер является единой точкой сбоя. Приложения могут: испытывать недостаток производительности сервера или пропускной способности сети; становиться недоступными из-за сетевых проблем; предъявлять высокие требования к печати; нуждаться в передаче файлов большого размера.

Принципиальные преимущества данного решения заключаются в том, что оно сокращает необходимость в обслуживании клиентских терминалов, предусматривает использование стандартной корпоративной архитектуры терминала и обеспечивает централизованное управление ресурсами. Все это позволяет с меньшими затратами обслуживать постоянно растущее число мобильных сотрудников и развертывать «тяжелые» клиент-серверные приложения в удаленных офисах и филиалах, занимая меньшую полосу пропускания. Вычисления на базе сервера дают приложениям возможность работать с несовместимыми терминалами (например, исполнять Web-приложения на терминалах с OS/2).

Управление клиентским терминалом

Инфраструктура вычислений на базе сервера способствует организации централизованного управления, давая системным администраторам возможность поддерживать стандартные конфигурации программного обеспечения и привилегии доступа. Централизованное управление избавляет ИТ-персонал от необходимости лично посещать многочисленные бизнес-подразделения и предоставляет пользователям доступ к стандартизованной, актуальной версии приложений.

Citrix предлагает системным администраторам инструменты централизованного управления приложениями, автоматического обновления клиента, управления лицензиями и балансировки нагрузки. Инструментарий для установки и публикации приложений репродуцирует приложения в рамках кластера.

ICA использует для защиты информации шифрование RSA. Пользователи могут получать доступ к локальным и удаленным ресурсам для нужд локальной печати; копировать и переносить данные между локальными и удаленными приложениями; определять отображение COM-портов; обращаться к локальным периферийным устройствам.

Функция program neighborhood, разработанная Citrix, позволяет администраторам переносить пиктограммы на рабочую станцию пользователя, конфигурируя ее в соответствии с установленными в организации правилами.

Мобильность

Во многих предприятиях мобильность считают явным стратегическим преимуществом. Однако традиционные мобильные решения несут в себе серьезный риск, непосредственно связанный с трудностями управления ноутбуками. В этом случае нелегко обеспечить актуальность состояния программного обеспечения и антивирусной защиты, поддерживать адекватные уровни защиты локальных данных и обучать пользователей. По данным Giga Group, все больше и больше компаний стремятся использовать мобильные решения. Свыше 10% пользователей более половины рабочего времени действуют за пределами локальной сети. В силу этого встает серьезный вопрос: как реализовать хорошую мобильную службу, минимизировав при этом проблемы, связанные с поддержкой.

Поскольку вычисления на базе сервера позволяют обойтись без установки программного обеспечения на клиенте и поддерживают клиентские терминалы разных типов, это решение может помочь компании стать более мобильными. Находясь вне офиса, пользователь может зарегистрироваться на сервере NFuse со своего мобильного компьютера и открыть сеанс ICA по виртуальной частной сети. После этого он может работать со всеми приложениями так, как если бы он находился в офисе. Технология вычислений на базе сервера дает пользователям возможность подключаться к сети любого типа (коммутируемый доступ, Internet или extranet), обращаться к порталу приложений (в случае с Citrix — к NFuse) и использовать виртуальную частную сеть (корпоративную виртуальную частную сеть, если она есть, или Citrix Extranet).

Пользователь, находясь в офисе другой компании, может работать на любом доступном или на специально выделенном для этой цели терминале (в последнем случае они обычно подключены к глобальной сети). Для аутентификации используется стандартизованный идентификатор, обычно в категории visitor («посетитель») или guest («гость»). Затем пользователь регистрируется в удаленной системе вычислений на базе сервера, рассчитанной на мобильные соединения, с помощью своего обычного внутреннего идентификатора и получает доступ ко всем своим приложениям.

ASP-Провайдеры

В Gartner Dataquest определяют предоставление услуг доступа к приложениям как «передачу предварительного сконфигурированного шаблонного программного обеспечения из удаленного офиса по IP-сети на основе подписки в рамках контракта на аутсорсинг» [3].

С другой стороны, ASP-провайдеры стремятся реализовать надежную инфраструктуру, которая позволит им поддерживать работу широкого диапазона приложений, необходимых пользователям, легко резервировать вычислительные ресурсы пользователям с разными профилями и добиваться высокой производительности при более низких затратах.

Технология вычислений на базе сервера сама по себе стимулирует использование услуг ASP-провайдеров, поскольку способна предоставить быстрый доступ к любому приложению в любой сети и с любого клиентского терминала. Вычисления на базе сервера также обеспечивают надежное централизованное управление в соответствии с условиями соглашения об уровне обслуживания. Хороший пример качественной поддержки модели ASP — серверная служба для загрузки клиентских программ. Например, NFuse позволяет терминалам загружать клиентское программное обеспечение ICA при первом его использовании.

Рынок ASP, однако еще не набрал критической массы. Новые игроки представляют свои стратегии в этой области, стремясь заполучить свою долю рынка. В Gartner предполагают, что оборот рынка ASP к 2005 году вырастет до 25 млрд. долл., но некоторые компании, скорее всего, к тому времени с данного рынка уже уйдут. Аналитики считают, что только 40% ASP-провайдеров, созданные до 2001 года, будут существовать в своем первоначальном виде до середины 2002 года. Часть компаний потерпит неудачу из-за плохо разработанных бизнес-моделей, ошибочного выбора партнеров, неспособности эффективно работать и консолидации рынка.

Основная проблема на рынке ASP связана с чересчур большим разнообразием приложений и требований вертикальных рынков, трудностями интеграции приложений и поддержки защиты данных и сетей. К тому же пользователи требуют надежных гарантий уровня обслуживания.

Несовместимые платформы

Некоторые предприятия, вложившие средства в клиентские терминалы на платформе Macintosh или OS/2, благодаря технологии вычислений на базе сервера могут использовать клиент-серверные приложения для платформ Windows, Unix и Java. Компания Citrix, к примеру, предлагает ICA-клиенты для различных категорий клиентов, в том числе тех, на которых работает программное обеспечение OS/2, Mac OS, Linux, Windows и Java. Вычисления на базе сервера позволяют продлить срок службы клиентских компьютеров.

Интеграция корпоративных порталов

Массовая интеграция приложений в Web и постоянно растущее число используемых корпоративных порталов заставляют компании пересматривать методы предоставления доступа к приложениям, которые были разработаны без учета применения Web-браузера. Например, Citrix NFuse дает администраторам возможность публиковать на корпоративных порталах приложения, первоначально не предназначенные для Web.

Обработка данных и развертывание приложений в филиалах

Подразделения или филиалы многих компаний, как правило, используют многочисленные разработанные своими силами приложения, работающие в корпоративной сети. По мере расширения бизнеса удаленные пользователи стремятся применять те же самые приложения как локально (в собственных подразделениях), так и в глобальной сети. Обмен данными между клиентом и сервером в клиент-серверном приложении, как правило, требует значительной полосы пропускания, особенно если он предназначен для работы в локальной сети и не рассчитано на применение в глобальной сети или в Internet. На рис. 4 показано, в какой мере технология вычислений на базе сервера сокращает загрузку полосы пропускания при работе клиент-серверного приложения в локальной сети и отображении пользовательского интерфейса через глобальную сеть или через Internet. Однако при централизации серверов и развертывании приложений с помощью технологии вычислений на базе сервера, следует быть готовым к потенциальным проблемам, связанным с надежностью и пропускной способностью каналов связи.

Сокращение затрат

Оптимизация технической поддержки и быстрое развертывание клиент-серверных приложений — вот основные преимущества использования технологии вычислений на базе сервера. По данным Giga Group, никакой значительной экономии в затратах на лицензирование добиться не удается. С другой стороны, более длительный срок службы терминалов и избавление от локальных серверов приложений могут компенсировать затраты на серверы.

Помимо приобретения лицензий на саму систему (MetaFrame или Windows 2000 Server Edition) и некоторого количества лицензий клиентского доступа (client access license — CAL), организация должна приобрести CAL для сервера терминалов, если клиентские терминалы не работают под Windows 2000. В Microsoft разработали сложную систему лицензирования, принимающую в расчет эти детали.

Вычисление возврата от инвестиций требует учета всех потенциальных преимуществ, касающихся администрирования, мобильности, увеличения производительности, использования существующих каналов связи и продления срока службы клиентских компьютеров.

По данным Giga, технология вычислений на базе сервера может сократить совокупные затраты на 20% в расчете на терминал и число обращений в службы помощи на 30-60%.

Архитектура и объем ресурсов

Прежде чем приступить к внедрению технологии вычислений на базе сервера, следует определить архитектуру будущей системы и объем ресурсов (число серверов, их расположение и емкость каналов связи) с учетом предполагаемого развития системы.

В любом случае терминальные серверы должны располагаться рядом с серверами приложений. Пропускная способность каналов связи также играет важную роль, даже если протокол тонкого клиента занимает небольшую полосу пропускания. Для одновременно работающих пользователей должно быть открыто несколько каналов.

При тестировании необходимо анализировать работу адекватных приложений в реальных условиях (если это возможно), причем цель при определении параметров и архитектуры будущей системы состоит не только в подтверждении приемлемости решения, но и в измерении пропускной способности. В Pictet тесты решений, использующих программное обеспечение Citrix, показали, что работа приложений Adobe Acrobat и Microsoft PowerPoint по протоколу ICA требует значительной полосы пропускания для передачи файлов большого размера, содержащих сложную графику. Рис. 5 показывает степень использования полосы пропускания во время исполнения различных распространенных программ для имитации работы одного пользователя по глобальной сети со скоростью передачи данных 256 кбит/с. При тестировании были рассмотрены следующие пять сценариев.

Acrobat, большой документ. Загрузка документа размером свыше 40 Мбайт, прокрутка, закрытие документа и завершение работы Acrobat.
Excel. Создание документа с графиком, его сохранение, закрытие и завершение работы Excel.
Word. Создание документа, его сохранение, закрытие и завершение работы Word.
PowerPoint. Загрузка большого (размером более 12 Мбайт) документа, прокрутка, его закрытие и завершение работы PowerPoint.
Acrobat, небольшой документ. Загрузка документа размером менее 500 Кбайт, прокрутка, закрытие документа и свертывание Acrobat.

Мы использовали инструментарий Microsoft для автоматического исполнения скриптов для выполнения операций, упомянутых на рис. 5, для различных файлов — размером менее 500 Кбайт, более 500 Кбайт и менее 2 Мбайт, а также более 4 Мбайт — и их печати.

Во время тестирования мы столкнулись с проблемами печати, которые возникли из-за ограничений на полосу пропускания. Мы нашли три следующих способа решения этих проблем.

Управление пропускной способностью маршрутизатора или использование управляющей панели Citrix, которая позволяет ограничивать занимаемую полосу пропускания.
Использование ThinPrint для сжатия потока принтера Citrix/сервера терминалов. Сжатие может достигать 75%.
Использование нескольких серверов Citrix для оптимизации трафика печати при разумном сочетании требований к печати и удаленности от сервера данных. Новая версия MetaFrame XP значительно сокращает степень использования полосы пропускания для печати.

На основе наших тестов в Pictet было принято решение сначала развернуть технологию Citrix для того, чтобы дать мобильным пользователям возможность работать из удаленных офисов. Следующим шагом станет развертывание «тяжелых» клиент-серверных приложений в офисах филиалов с целью сокращения числа локальных серверов или степени загруженности полосы пропускания при работе клиент-серверных приложений по глобальной сети.

Технология вычислений на базе сервера является достаточно зрелой и открывает широкие возможности для корпоративных пользователей. Это реальная альтернатива модели, полностью ориентированной на Web, позволяющая развертывать традиционные клиент-серверные приложения по Internet и глобальным сетям, в то же время сокращая затраты на обслуживание и поддержку.

Литература

[1] David Friedlander, «Market Overview: Thin-Client Server-Based Computing», Giga Information Group, Cambridge, Mass., 2001, 25 Jan.

[2] David Friedlander, Market Overview: Server-Based Computing», Giga Information Group, Cambridge, Mass., 2002, 11 Feb.

[3] Joanne Correia, «Sanity Check on the ASP Opportunity», Gartner Group, Stamford, Conn., 2001, 5 March

Андрей Волчков (avolchkov@pictet.com) — главный специалист по технологиям ИТ-департамента компании Pictet, частного банка в Женеве.