Что такое серверы и рабочие станции

Сервер и рабочая станция

Рабочая станция – это компьютер, который включен в состав локальной сети. Рабочая станция в технической документации в России обозначается как «автоматизированное рабочее место» (оно же АРМ – термин переняли из документной базы СССР).

Рабочее место может включать в себя просто терминал доступа сотрудника к рабочему столу (бездисковые рабочие станции), или полноценное рабочее место с необходимым набором дополнительного оборудования (принтеров, сканеров, копиров и других устройств для ввода/вывода).

В любом случае, рабочая станция – это конечная точка взаимодействия специалиста с необходимыми инструментами на базе компьютерной техники. Рабочие станции предназначены для выполнения конечных задач и взаимодействия с оператором.

Сервер – удаленный компьютер, задача которого в том, чтобы выдавать запросы для подключенных к нему конечных клиентов (будь то рабочие станции, терминалы доступа, другие серверы).

Под сервером могут понимать специальную программу, которая отвечает на запросы других программ-клиентов в локальной или глобальной сети. В этом случае в качестве сервера может выступать одно из рабочих мест, назначение которого – обслуживание запросов других клиентов сети.

Или под сервером понимают специальный программно-аппаратный комплекс, состоящий из нескольких мощных компьютеров особой конфигурации, который предназначен исключительно для обработки запросов. То есть это не только специально настроенная программа на одном из рабочих мест в сети, а специальный производительный компьютер или целая их сеть, которые заняты только тем, что отвечают на запросы. Для таких платформ разрабатываются специальные аппаратные конфигурации, которые легко сопрягаются между собой, образуя супер-компьютер (кластер).

Типовые серверы предназначены для:

Возможны и другие конфигурации.

Чем сервер отличается от компьютера (рабочей станции)?

Главное свойство сервера – выдача автоматических ответов на запросы подключенных клиентов. А рабочая станция предназначена для работы только с конечным пользователем.

Наша компания предлагает готовые решения рабочих станций, серверное оборудование и программное обеспечение как для рабочих мест, так и для серверов.

Источник

Серверы и рабочие станции

В компьютерных сетях могут использоваться как однопользовательские мини- и микрокомпьютеры (в том числе и персональные), оснащенные терминальными устройствами для связи с пользователем или выполняющие функции коммутации и маршрутизации сообщений, так и мощные многопользовательские компьютеры (мини-компьютеры, большие компьютеры). Последние выполняют эффективную обработку данных и дистанционно обеспечивают пользователей сети всевозможными информационно-вычислительными ресурсами. В локальных сетях эти функции реализуют серверы и рабочие станции.

Рабочая станция (workstation) — подключенный к сети компьютер, через который пользователь получает доступ к ее ресурсам. Часто рабочую станцию (равно как и пользователя сети, и даже прикладную задачу, выполняемую в сети) называют клиентом сети. В качестве рабочих станций могут выступать как обычные компьютеры, так и специализированные — «сетевые компьютеры» (NET PC — Network Computer). Рабочая станция сети на базе обычного компьютера функционирует как в сетевом, так и в локальном режимах. Она оснащена собственной операционной системой и обеспечивает пользователя всем необходимым для решения прикладных задач. Рабочие станции иногда специализируют для выполнения графических, инженерных, издательских и других работ. Рабочие станции на базе сетевых компьютеров могут функционировать, как правило, только в сетевом режиме при наличии в сети сервера приложений.

Отличие сетевого компьютера (Network Personal Computer — NET PC) от обычного в том, что он максимально упрощен: классический NET PC не содержит дисковой памяти (часто его называют бездисковым ПК). Он имеет упрощенную материнскую плату, основную память, а из внешних устройств присутствуют только дисплей, клавиатура, мышь и сетевая карта обязательно с чипом ПЗУ BootROM, обеспечивающим возможность удаленной загрузки операционной системы с сервера сети (это классический «тонкий клиент» сети). Для работы, например, в интранет-сети такой компьютер должен иметь столько вычислительных ресурсов, сколько требует веб-браузер.

Поскольку оставить клиента сети совсем без возможностей локального использования компьютера, например, для работы в текстовом или табличном процессоре со своим персональным «рабочим столом», не совсем гуманно, то иногда используются версии сетевого компьютера, имеющего небольшую дисковую память. Сменные дисководы и флэшдиски должны отсутствовать в целях обеспечения информационной безопасности: чтобы через них не занести в сеть (или вынести) нежелательную информацию — программы, данные, компьютерные вирусы. Конструктивно NET PC выполнены в виде компактного системного блока — подставки под монитор (Network Computer TC фирмы Boundless Technologies) или встроенной в монитор системной платы (NET PC Wintern фирмы Wyse Technology).

Слово «сервер» (server) родственно слову «сервис». Действительно серверы, будь то программы-серверы (есть и такие) или компьютеры-серверы, обслуживают запросы, выдавая информацию определенного типа или выполняя иные обслуживающие функции.

Сервер — это выделенный для обработки запросов от всех рабочих станций сети многопользовательский компьютер, предоставляющий этим станциям доступ к общим системным ресурсам (вычислительным мощностям, базам данных, библиотекам программ, принтерам, факсам и т. д.) и распределяющий эти ресурсы. Сервер имеет свою сетевую операционную систему, под управлением которой и происходит совместная работа всех звеньев сети. Из наиболее важных требований, предъявляемых к серверу, следует выделить высокую производительность и надежность работы.

Сервер, кроме предоставления сетевых ресурсов рабочим станциям, может и сам выполнять содержательную обработку информации по запросам клиентов — такой сервер часто называют сервером приложений. Серверы в сети часто специализируются. Специализированные серверы используются для устранения наиболее «узких» мест в работе сети: это создание и управление базами данных и архивами данных, поддержка многоадресной факсимильной связи и электронной почты, управление многопользовательскими терминалами (принтеры, плоттеры) и т. д. Примеры специализированных серверов:

· Файловые серверы хранят в своей памяти различные данные и выдают по запросу необходимые файлы без какой либо их предварительной обработки.

· Серверы баз данных хранят в своей памяти различные данные, организованные в базы данных. У них имеется Система Управления Базой Данных (СУБД), поэтому они формируют нужную информацию в соответствии с запросом, и выдают необходимые данные.

Серверы семейств Primergy и Primequest полностью поддерживают СУБД Microsoft SQL Server. Это обстоятельство благодаря возможности создания зеркальных образов баз данных, реализованной в SQL Server, позволяет почти мгновенно восстановить нормальный режим работы после сбоя базы данных. Пользователь даже не заметит, что произошел сбой в работе СУБД.

· Сервер резервного копирования (Storage Express System) применяется для резервного копирования информации в крупных многосерверных сетях, использует накопители на магнитной ленте (стримеры) со сменными картриджами емкостью до сотен Гбайт; обычно выполняет ежедневное автоматическое архивирование с сжатием информации от серверов и рабочих станций по сценарию, заданному администратором сети (естественно, с составлением каталога архива).

· Факс-сервер (Fax server) —для организации эффективной многоадресной факсимильной связи, с несколькими факс-модемными платами, со специальной защитой информации от несанкционированного доступа в процессе передачи, с системой хранения электронных факсов (один из вариантов — Net SatisFAXion Software в сочетании с факс-модемом SatisFAXion).

· Почтовый сервер – в системе пересылки электронной почты так обычно называют агента пересылки сообщений (mail transfer agent, MTA), то есть это компьютерная программа, которая передает сообщения от одного компьютера к другому. С другой стороны – сервер, обеспечивающий прием-передачу персональных писем пользователей, а также их маршрутизацию.

· Сервер печати (Print Server) предназначен для эффективного использования системных принтеров.

· Cерверы-шлюзы в Интернет выполняют роль маршрутизатора, почти всегда совмещенную с функциями почтового сервера и сетевого брандмауэра, обеспечивающего безопасность сети.

· Web-серверы организуются в сети Интернет с целью предоставления пользователям различной информации по протоколу http.

· Серверы удаленного доступа обеспечивают связь пользователей с сетью Интернет, корпоративной или иной сетью по телефонным каналам. Компьютеры, имеющие непосредственный доступ в сеть Интернет, часто называют хост-компьютерами.

· Серверы приложений выполняют по запросу пользователей обработку информации с помощью программ, имеющихся на сервере (пользователь — «тонкий клиент») или поступающих от самого пользователя (пользователь — «толстый клиент»).

Серверы приложений используют программные средства, которые являются как бы контейнером прикладных программ, используемых в корпоративных системах управления.

В функции ПО сервера приложений входит: решение корпоративных задач, управление оптимизацией системных ресурсов (память, интерфейсы и пр.), обеспечение связи приложений с внешними ресурсами (включая базы данных, сети и др.). Программное обеспечение отвечает также за качество поддержки сервисов (доступность, надежность, достоверность, безопасность, производительность, управляемость, масштабируемость). Программы серверов приложений могут развиваться в двух основных вариантах:

· программы выполнения новых приложений, которые не могут ждать;

· корпоративные программы, рассчитанные на долгосрочное использование.

· Прокси-серверы являются удобным средством доступа корпоративных и других локальных сетей в Интернет, обеспечивая при этом быстрый повторный доступ к информации (информация хранится в памяти прокси-сервера некоторое время после обращения к ней) и защиту корпоративной сети от несанкционированного доступа (у них есть сетевые экраны — брандмауэры).

Linux как маршрутизатор

Рассмотрим пример: офис с небольшой сетью, которая соединена с Internet посредством высокоскоростного соединения, наподобие DSL или кабельного модема. Небольшая компания имеет одно высокоскоростное соединение с Internet, но сеть из двух или более компьютеров разделяет связь между пользователями.

Все локальные пакеты отправляются маршрутизатором через Ethernet-соединение в локальную сеть. Если пакет адресован во внешний мир, информация сразу же отправляется. Поскольку речь идет о постоянном подключении, пакеты не ожидают, пока модем подключится к Internet.

Типичная маршрутизация подразумевает соединение двух отдельных сетей Ethernet через маршрутизатор, который имеет два или более соединений Ethernet (рис. 26.2). Базовая конфигурация высокоскоростных сетей, таких как Fast Ethernet (100 Мбит/с), Gigabit Ethernet (1000 Мбит/с) или Asynchronous Transfer Mode (155 Мбит/с и более) аналогична.

Linux имеет все необходимое для того, чтобы работать как маршрутизатор.

Поддержку нескольких карт Ethernet.

Поддержку стандартных модемов и высокоскоростных соединений, наподобие DSL и кабельных модемов.

Поддержку для IP-переадресации (средства, позволяющие получать, aнaлизиpовaть и перенаправлять пакеты на маршрутизатор Linux).

Фактически, для небольших Ethernet-Ethernet взаимодействий или для маршрутизации Ethernet-высокоскоростное соединение с Internet, решения, основанные на Linux, значительно дешевле, чем специализированные аппаратные маршрутизаторы. При правильной настройке маршрутизация Linux будет функционировать надежно.

Linux как рабочая станция

Стабильность и эффективность.

Полное удаленное управление системным администратором.

Полные возможности сетевого резервирования.

Низкая стоимость индивидуального использования по сравнению с рабочими станциями под управлением Windows.

Если не думать о финансах, то высокопроизводительные рабочие станции Linux часто составляют конкуренцию по быстродействию более дорогим системам Windows. Linux поддерживает одноранговые сети, более устойчивые и часто более производительные, по сравнению со многими системами, особенно с системами Windows 95/98/Ме.

Linux позволяет системам на базе устаревшего аппаратного обеспечения, которые не могут работать с современным программным обеспечением Windows, стать вполне работоспособными X-терминалами. При этом обеспечивается производительность устаревшего аппаратного обеспечения рабочих станций на уровне близком к малым Pentium-системам.

Дата добавления: 0000-00-00 ; просмотров: 2740 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник

Рабочая станция и сервер: различия и сходства в аппаратном обеспечении

Исторически сложилось так, что над персональным компьютером было две категории компьютеров: рабочие станции и серверы. Поэтому они рассматривались как витаминизированные версии ПК, которые мы обычно имеем дома. Однако они не используются и не используются для одного и того же, и сегодня мы объясним их отличительные элементы.

Что такое сервер?

Слово «сервер» является переводом английского означающего «сервер», и его происхождение восходит к эпохе персональных компьютеров, когда существовали вычисления с разделением времени, когда центральный компьютер обслуживал вычисления на различных терминалах, которые были подключены к локальному сеть. Таким образом, первое очевидное различие между сервером и рабочей станцией состоит в том, что первая нацелена на передачу мощности не только одному пользователю, но и нескольким одновременно.

Характеристики сервера

Общая архитектура серверов такая же, как у персонального компьютера и рабочей станции, поэтому они относятся к типу фон Неймана. Однако в день написания этой статьи мы можем немного рассказать о том, что такое сервер сегодня.

Что такое рабочая станция?

Так, в 80-х и 90-х годах были рабочие станции таких брендов, как: Sun Microsystems, Silicon Graphics, Apollo Computer, Digital Equipment Corporation, Hewlett Packard или IBM. Большинство этих компаний исчезли, другие покинули этот рынок, а те, которые остались, приняли так называемые процессоры HEDT от Intel и AMD.

Характеристики рабочей станции

Сегодня любой минимально мощный ПК можно рассматривать как небольшую рабочую станцию, и есть много профессионалов с небольшими ресурсами, которые используют персональный компьютер для своих повседневных задач. В конце концов, исходные рабочие станции использовали 32-битные процессоры, такие как Motorola 68K, что-то уже превзойденное в ПК, с системами многозадачности, идеей в отношении вышеизложенного, с продвинутым графическим и звуковым оборудованием, и тем же, и подключением к сети.

Источник

Реальная виртуальность: рабочие станции ++

Если ещё 3-4 года назад решала автоматизация, то сегодня очередь за виртуализацией: доступные мощные рабочие станции уравнивают в потенциале транснациональных гигантов и малый бизнес. Рабочие станции — профессиональные компьютеры с комплексом технических и программных средств, предназначенных для решения определённого круга задач: мультимедиа (обработка изображений, видео, звука), САПР, ГИС, научно-технические расчеты, промышленные приложения и пр. В настоящее время ресурсы рабочей станции можно получать как облачный сервис. Он завоевывает популярность у все большего числа компаний за счёт простоты интеграции в ИТ-инфраструктуру и экономических преимуществ. Так что, пути назад нет, впереди одна только виртуальность? Давайте разберёмся.

Что такое рабочая станция?

Первые рабочие станции появились еще в конце 60-ых и сегодня они широко применяются для работы с системами автоматизированного проектирования и конструирования, 2D- и 3D-графикой, для видеомонтажа и ресурсоемких вычислений. С появлением 64-разрядных версий операционных систем Microsoft Windows высокопроизводительные рабочие станции под UNIX с проприетарными программными средами уступили позиции системам с MS Windows. Многие вендоры в качестве альтернативы предлагают также Linux от Red Hat или SuSE.

Рабочие станции — полезный инструмент для проектировщиков и дизайнеров, финансовых аналитиков и исследователей, создателей контента и креаторов. Они поддерживают самые требовательные к ресурсам задачи и приложения, такие как рендеринг сложной графики, финансовый анализ, вычислительные задачи и редактирование видео и создание другого сложного цифрового контента.

При обработке геопространственных данных, построении трехмерных моделей местности и др. на стандартных ПК зачастую приходится сталкиваться с нехваткой памяти, задержками и «подвисаниями», в то время как рабочие станции демонстрируют высокую производительность и хорошо справляются с отображением данных.

Рабочая станция — не просто компьютер, это целый ряд механизмов, предназначенных для выполнения самых ресурсоемких задач, обеспечения бесперебойной работы и расширенной функциональности.

Отличительные черты современных рабочих станций — высокая скорость работы с данными, мощный процессор, большая емкость быстрой оперативной памяти, интегрированный высокопроизводительный сетевой контроллер, профессиональная графическая подсистема.

Области применения и виды рабочих станций

Оснащение рабочих станций обеспечивает высокую производительность при проектировании, реалистичную визуализацию каркасных и текстурированных трехмерных моделей, быстрое получение результатов научных расчетов, обработку видео высокого разрешения и создание различных видеоэффектов.

По классам решаемых задач рабочие станции можно условно разделить на несколько видов:

Каждый подкласс профессиональных рабочих станций может иметь присущие ему особенности и уникальные компоненты, существенно отличающиеся от массовых моделей ПК: большой размер/разрешение дисплея и/или несколько дисплеев (САПР, ГИС, биржевая торговля, интернет-трейдинг), мощную видеокарту (кино и видео, анимация, компьютерные игры), большую емкость/производительность подсистемы хранения данных (научные задачи, анимация), мобильное или защищенное исполнение (эксплуатация в полевых условиях или в цехах производственных предприятий) и пр.

Так модели, оснащенные графическими ускорителями NVIDIA, подходят для профессионалов, занимающихся 3D моделированием, инженерным анализом, нелинейным видеомонтажом (NLE), проектированием, а также для работников сферы финансов.

Профессиональные видеокарты Quadro RTX 6000 и Quadro RTX 5000, которые построены на базе отборочных графических процессоров на архитектуре Turing, отличает поддержка аппаратного ускорения трассировки лучей, которую обеспечивают специализированные RT-ядра.

Графические рабочие станции (самая обширная категория) подходят для дизайнеров, художников, фотографов, аниматоров, редакторов видео, проектировщиков, инженеров и всех тех, кто пользуется специализированными графическими пакетами. Они имеют высокую производительность при работе с графикой, видео и анимацией. Графические станции, как правило, используют новейшие графические процессоры NVIDIA или AMD.

Они нередко оснащаются несколькими мониторами, применяются для работы с 2D- и 3D-графикой (дизайн, проектирование и пр.), визуализации данных (медицина, аналитика больших данных), рендеринга, моделирования (CAD/CAM), создания видеостен, распознавания жестов, ГИС и др.

Рабочие станции САПР

Графические рабочие станции для систем автоматизации проектных работ (САПР) представляют широкий класс систем для задач CAD (Computer Aided Design), CAM (Computer Aided Manufacturing) и CAE (Computer Aided Engineering).

Современные рабочие станции САПР условно принято разделять на следующие группы:

Сегодня, когда облако становится таким же обычным элементом ИТ-инфраструктуры, как сервер или рабочая станция, завоевывают популярность сервисы класса «виртуальная графическая станция», которые решают важную задачу использования графических мощностей из облака, что казалось невозможным всего несколько лет назад.

Виртуальная графическая станция — время пришло

Ранее работа с ресурсоемкими приложениями возлагалась на мощные компьютеры и рабочие станции с большим набором прикладных программ. Минусы вышеперечисленных решений — высокая стоимость владения, необходимость регулярных вложений в апгрейд и ограничение мобильности пользователя.

Выход — виртуальные графические станции, размещенные в высокопроизводительной облачной среде. Эта технология не только обеспечивает доступ к практически неограниченным объемам вычислительных ресурсов в облаке, но и позволяет работать одновременно с несколькими ресурсоемкими приложениями онлайн. И все это — без привязки к стационарному рабочему месту.

Технология VDI (Virtual Desktop Infrastructure) позволяет создавать виртуальную ИТ-инфраструктуру и разворачивать рабочие места на базе серверных систем, где работает множество виртуальных машин. По сути, для пользователей это выглядит как привычное рабочее место на ПК с необходимыми приложениями.

VDI дает возможность создавать полноценные рабочие места пользователей, функционально идентичные рабочим станциям классической архитектуры. Инфраструктура VDI предполагает размещение виртуальных рабочих мест и других пользовательских ресурсов в серверной инфраструктуре (в корпоративном ЦОД или в облаке провайдера) и обеспечение доступа к ним из внутренней сети компании и/или через интернет.

В результате, вместо того, чтобы снабжать пользователей с «тяжелыми» графическими приложениями мощными рабочими станциями, можно воспользоваться более современным решением и развернуть инфраструктуру VDI. Они получат в свое распоряжение виртуальную графическую рабочую станция — сервис доступа к виртуальной машине с ускорителем графики.

По сути, это удаленный терминальный доступ к виртуальной машине с мощной графической подсистемой. Компания может сэкономить, работая с удаленными сотрудниками из регионов или других стран, собирать виртуальные коллективы.
Предоставление полного вычислительного ядра видеокарты виртуальной машине позволяет использовать на виртуальной рабочей станции такие высоконагруженные приложения как AVEVA, SolidWorks, AutoCAD, SketchUP, 3DS Max, Revit, ArсhiCAD и др. Более того, подобная конфигурация заменяет несколько мощных рабочих станций.

Задача карты AMD Radeon Pro V340 — надежная работа графики во всех системах, от облачных решений до практически любого устройства. Аппаратное решение для виртуализации графических процессоров (AMD MxGPU) создано на базе стандартной технологии виртуализации устройств SR-IOV (Single-Root I/O Virtualization), которое позволяет удаленно работать виртуализированным пользователям (их количество может достигать 16 на каждом физическом графическом процессоре).

Такая платформа нередко строится на базе производительных видеокарт NVIDIA или GPU от AMD с быстрым хранилищем. В качестве платформы виртуализации часто используется Windows Server. Для повышения производительности дисковой системы обычно применяются флэш-накопители (SSD).

Преимущества VDI

Виртуальная графическая станция может включаться в действующую ИТ-инфраструктуру компании. Все проекты могут сохраняться в корпоративной сети или в облачных хранилищах, к которым обеспечивается доступ из любой точки с интернетом.

Инфраструктура VDI дает более высокий уровень защиты при передаче и хранения важной информации, централизованное управление ИТ-инфраструктурой рабочих мест и предоставление сотрудникам ИТ-сервисов. При этом стоимость внедрения VDI оказывается сопоставимой с заменой парка ПК.

В архитектуре VDI все данные хранятся на сервере в ЦОД. Такое решение значительно повышает уровень информационной безопасности, обеспечивает гораздо более эффективное по сравнению с полнофункциональными физическими рабочими станциями использование вычислительных ресурсов и предоставляет удобные инструменты централизованного администрирования рабочих станций.

Одно из преимуществ VDI состоит в том, что при необходимости создается рабочее место пользователя любой доступной производительности, а когда в нем отпадет необходимость — удаляется. Таким образом, при наличии современных интернет-каналов можно выделить значительные вычислительные мощности удаленным пользователям.

Кстати, как показывает тестирование, скорости мобильной сети 3G 17 Мбит/с (2,12 МБайт/с) явно недостаточно — работать некомфортно, не говоря уже о видео HD, которое VMware Verizon на таком канале просто «не тянет».

В целом VDI дает следующие основные преимущества:

Использовать виртуальные графические станции можно в тех случаях, когда требуется:

Из истории VDI

Технология VDI зародилась на стыке трех направлений: терминального доступа, удаленной работы с графическими станциями и серверной виртуализации.
Стандартная инфраструктура VDI может быть трех типов:

Инфраструктура виртуальных рабочих станций (VDI) — это способ доступа к рабочим станциям, работающим удаленно в ЦОД.

Основными потребителями решений VDI сегодня считаются финансовый и банковский сектор, ритейл, здравоохранение и страхование, однако связи с развитием технологий ускорения обработки и передачи изображения, решениями VDI стали интересоваться компании из отрасли машиностроения.

Эволюцию VDI можно разбить на несколько ключевых этапов:

VDI 1.0

Этот ранний этап — базовый подход к VDI, еще не получивший широкого распространения на предприятиях, которые только начинали знакомиться с решением и в основном применяли VDI для некритичных для бизнеса приложений. Использовалась данная технология главным образом для приложений центра обработки вызовов. Конфигурации VDI были достаточно ограниченными, и при запуске виртуальных машин в центре обработки данных не потреблялось много ресурсов (вычислительных, ресурсов хранения и сетевых).

При таком развертывании не предъявлялись высокие требования к производительности ввода-вывода хранилища, пропускной способности или задержке в сети. Традиционные диски (HDD) вполне удовлетворяли потребности пользователя.

VDI 1.0 — это первая попытка применить прорывную технологию виртуализации к ПК, однако выигрыша по стоимости она практически не давала.

VDI 2.0

Это нынешнее поколение VDI, которое появилось около 2-3 лет назад. Данный этап, скорее всего, продлится еще несколько лет. VDI 2.0 — также базовый вариант VDI, но уже следующего поколения.

Поскольку предприятия успели оценить преимущества VDI 1.0 в плане безопасности, доступности, гибкости и управляемости по сравнению с физическими рабочими станциями, внедрение VDI стало получать более широкое распространение, и есть все основания полагать, что эта тенденция будет продолжаться.

С ростом популярности VDI появились новые сценарии использования данной технологии, она стала применяться во многих приложениях. Однако это создало проблемы на уровне инфраструктуры, такие как «шторм загрузок» (boot storm), применение патчей, быстрое развертывание. «Потяжелели» конфигурации виртуальных рабочих станций.

Требования к производительности ввода-вывода подсистемы хранения составляли тысячи IOPS, и HDD с ними уже не справлялись. Были попытки оптимизировать производительность среды хранения с помощью SAN из сотен магнитных носителей, но такие решения показали себя как не эффективные ни технически, ни экономически, а задачи VDI требовали ввода-вывода разных типов. Для устранения данных проблем применяют флэш-массивы, но это увеличивает стоимость решения.

В новых архитектурах применяются гиперконвергентные системы (объединяющие хранилище, сетевые компоненты и вычисления) на основе флэш-памяти, позволяющей удовлетворить потребности в производительности системы хранения. Некоторые решения используют SSD для кэширования данных, в то время как в других решениях, например, в VMware All Flash Virtual SAN, весь стек хранения данных разработан с использованием различных типов флэш-памяти.

В настоящее время предприятия применяют полностью или частично построенные на флэш-памяти решения, используя гиперконвергентный подход. Эта тенденция продолжается и в VDI 3.0.

VDI 3.0

В VDI 2.0 расширилась область применения данной инфраструктуры, снизилась средняя стоимость виртуальной рабочей станции. Начался новый этап. С распространением VDI данный подход стали опробовать в сфере виртуализации высокопроизводительных рабочих станций.

У VDI 2.0 и VDI 3.0 много общего. Флэш-память играет ключевую роль в развитии технологии. С более активным применением в VDI 3.0 требовательных графических приложений еще более важной стала подсистема хранения.

Расширились возможности применения высокопроизводительных рабочих станций, таких как рабочие станции для инженерных расчетов или систем проектирования (САПР). Несколько лет назад виртуализировать рабочие станции с подобными требованиями было просто немыслимо. Однако сегодня это становится реальностью благодаря флэш-памяти и графическим ускорителям.

При этом VDI 3.0 обещает приемлемую производительность и конкурентоспособные затраты даже для самых сложных вариантов использования виртуальных рабочих станций.

Рынок VDI

Рынку VDI немногим более 10 лет. Его традиционные лидеры — Citrix и VMware. VMware создала сильный набор решений для виртуализации рабочих станций благодаря развитию собственных продуктов и активному поглощению других компаний. Ее решения VDI интегрированы с платформой виртуализации vSphere, системой мониторинга vRealize Operations Manager, ПО управления программно-конфигурируемыми сетями NSX и программными хранилищами vSAN.

Citrix начинала с приложений терминального доступа (WinFrame) и завоевала популярность с Citrix XenDesktop благодаря функциональным возможностям продукта, поддерживающего несколько платформ виртуализации (гипервизоров Citrix XenServer, Microsoft Hyper-V и VMware ESXi) и клиентской базе терминальных решений Citrix.

На рынке VDI известны также Microsoft, Parallels, Huawei и несколько других вендоров. Причем Microsoft активно продвигает решения своего партнера Citrix.

Крупные инсталляции VDI требовательны как к емкости и производительности системы хранения. При развертывании, запуске или обновлении виртуальных рабочих станций система хранения испытывает серьезную нагрузку. Решить эту проблему призваны современные флэш-массивы, обеспечивающие необходимые показатели производительности.

Набирающие популярность гиперконвергентные системы (HCI), которые позволяют совмещать вычислительные ресурсы и хранилище данных в едином решении. Кроме того, HCI обеспечивает горизонтальное масштабирование инфраструктуры VDI.

VDI с ее централизацией и унификацией ИТ-инфраструктуры, повышением безопасности хранения и обработки данных, характеризуется также относительно высокими по сравнению с физическими рабочими станциями капитальными затратами, необходимостью модернизации существующей ИТ-инфраструктуры.

Это одни из причин растущей популярности услуги предоставления доступа к виртуальным рабочим станциям на основе ежемесячной подписки (например, VMware Horizon Air и Amazon Workspaces). Представляют услуги виртуальных рабочих станций и ряд российских облачных провайдеров.

Виртуальная графическая станция и ее особенности

Виртуальная графическая станция — сервис доступа к виртуальной машине с ускорителем графики. Такой удаленный терминальный доступ очень удобен для специалистов, работающих с графическим программным обеспечением. Он подойдет для дизайнеров, художников-фрилансеров, сотрудников небольших студий.

Серверная платформа обычно строится на базе производительных видеокарт NVIDIA или AMD с быстрым хранилищем. В качестве платформы виртуализации используется Windows Server, подсистемы хранения — SSD (NVMe). В роли клиентов выступает ПО VMware, Microsoft или Citrix.

Взаимодействие ВМ и графических карт.

Технология NVIDIA GRID vGPU раскрывает потенциал ускорения графики NVIDIA в виртуализированных средах. Виртуальный графический процессор NVIDIA GRID vGPU обеспечивает высокую производительность графики в виртуальных рабочих станциях и использование аппаратного ускорения графического процессора несколькими виртуальными рабочими станциями без ущерба для качества графики. Команды графики каждой виртуальной машины передаются непосредственно на GPU без трансляции гипервизором.

Проброс графической карты ВМ.

Для коллективной работы или использования ресурсоемких приложений (SolidWorks, AutoCAD, 3DS Max, Revit, ArсhiCAD и др.) можно воспользоваться специальным режимом GPU Pass-through — пробросом карты (PCIe устройства) в виртуальный сервер. В этом случае ВМ напрямую получает полное вычислительное ядро видеокарты. Этот вариант заменяет несколько мощных рабочих станций.

В качестве клиентов можно использовать обычные ПК и даже тонких клиентов, но канал рекомендуется не уже 4 Мбит/с.

Для «проброса» видеокарты в виртуальный сервер необходимо включить режим passthrough для данного PCIe-устройства в конфигурации хоста и добавить PCI-устройство в конфигурацию ВМ. В тесте 3DMark «проброшенная» виртуальная карта показывает высокие результаты, фактически идентичные физически установленной графической плате.

Такая особенность технологий ускорения графики как возможность «пробрасывать» видеокарту напрямую в виртуальную машину не только положительно сказывается на качестве и скорости работы с графикой. Некоторые приложения просто не будут корректно функционировать, не имея полного доступа к графической карте.

Целевая аудитория VDI.

Использование технологий работы с графикой в среде VDI дает хорошие результаты. Благодаря режимам ускорения графики в платформах VDI графические приложения работают практически так же, как и на физических рабочих станциях — без задержек и торможения.

Важный аспект — безопасность. Любая физическая рабочая станция на рабочем месте потенциально небезопасна, так как содержит информацию, потеря которой может нанести серьезный урон компании.

Терминальный доступ решает эту проблему, поскольку у сотрудника просто отсутствует возможность выгрузить данные и унести с собой.

Другое весомое достоинство — эффективное использование ресурсов.

Приобретенная в условиях ограниченного бюджета дорогостоящая видеокарта NVIDIA большую часть времени будет использоваться не на 100%, да и обеспечить всех сотрудников мощными и дорогими рабочими местами не позволяет бюджет. Виртуализация — выход из этой ситуации.

Видеокарты могут использоваться совместно. Таким образом, можно обеспечить каждого сотрудника видеокартой высокого класса с минимальными вложениями и без простаивания мощностей.

Вместо большого пула графических рабочих станций используется несколько серверов с мощными видеокартами. К ним одновременно смогут подключаться сотрудники компании и использовать на конкурентной основе ресурсы CPU, RAM, SSD и GPU. При этом вся информация (файлы, проекты, сборки) не покидает пределов ЦОД.

В видеокартах от NVIDIA имеется несколько графических GPU, работающих независимо друг от друга. Гипервизор определяет эти GPU как отдельные PCI-устройства. В некоторых видеокартах установлен увеличенный объем видеопамяти, которая активно используется, например, в отрисовке моделей.

GPU имеет тысячи вычислительных ядер для эффективной параллельной обработки рабочих нагрузок, таких как приложения 3D-графики, обработка видео и рендеринг изображений. Виртуализация графического процессора позволяет разделить его мощности между несколькими виртуальными машинами — каждая получает свой vGPU.

Программное обеспечение NVIDIA vGPU и ускорители NVIDIA Tesla обеспечивает рабочие станции мощными графическими процессорами в центрах обработки данных. Приложения в результате работают так, как они должны работать.

ПО виртуализации преобразует физический графический процессор на сервере в множество vGPU, которые могут совместно использоваться несколькими виртуальными машинами.

В число предложений NVIDIA для виртуальных графических процессоров входят несколько продуктов для организации цифрового рабочего места: виртуальные ПК NVIDIA GRID (GRID vPC), виртуальные приложения NVIDIA GRID (GRID vApps) и рабочая станция виртуального центра обработки данных NVIDIA Quadro (Quadro vDWS) для дизайнеров, инженеров и архитекторов.

Комплекс технологий виртуализации графики от VMware-Citrix-Microsoft, которые можно сочетать между собой для оптимизации требуемых характеристик.

Кому нужен VDI?

Виртуальная рабочая станция — бесценный инструмент для креаторов, создателей контента, специалистов дизайн-студий и маркетинговых агентств, а также для всех тех, для кого покупка мощной графической станции нерациональна или превышает возможности бюджета. Да и все прочие потенциальные пользователи могут получить выгоды сервисной модели (перевод CAPEX в OPEX).

Теоретически реализация VDI на предприятии с разветвленной сетью помогает снизить (со временем) операционные затраты. Хотя бы просто потому, что усилий, связанных с решением повседневных задач (каждому помочь восстановить систему, обновить, применить патч), от специалистов ИТ-отдела потребуется гораздо меньше. Но реализовать подобный проект будет недешево. Да, VDI является дорогой технологией, а иногда и не самой лучшей заменой классического рабочего места. Все зависит от конкретного случая, целей и наличия ресурсов.

К тому же успех проектов VDI, как правило, в значительной степени зависит от их правильной реализации, грамотного предварительного анализа на соответствие целей проекта реальным возможностям, так что без экспертизы тут не обойтись.

Опыт таких проектов показывает, что некоторые заказчики действительно довольны результатами, в то время как другие испытывают значительные трудности во внедрении и эксплуатации подобных решений.

Если говорить о VDI в целом, то ранее считалось, что виртуализация рабочих мест имеет смысл при числе пользователей более 500, потом — 200 (виртуализация рабочих станций – случай особый). Сегодня по стоимости внедрения технология VDI стала гораздо более доступной, Специалисты говорят о том, что экономически целесообразно внедрять подобные системы на предприятиях с количеством рабочих мест, превышающим 50.

Между тем, чтобы развернуть у себя на предприятии дата-центр и организовать его работу, необходимо будет потратиться на покупку оборудования, а также сертифицированного ПО. Может потребоваться подготовка ИТ-инфраструктуры к переменам, оптимизация софта под многопользовательскую среду, замена старого, несовместимого и проприетарного ПО на более стандартные решения.

Важную роль, особенно при виртуализации рабочих станций играют каналы связи между клиентами и инфраструктурой ЦОД — они должны быть с запасом пропускной способности и желательно резервируемыми. Особое внимание стоит уделить подключаемым периферийным устройствам и их совместимости в среде VDI.

Не редкость — проблемы с системами хранения данных, которые должны выдерживать большой поток информации. Также высокие требования предъявляются к квалификации специалистов, которым придется работать с новой системой.

Оптимальный вариант для VDI — компании с новой ИТ-инфраструктурой, большим числом однотипных пользователей с современным офисным ПО, отделы организаций с ограниченным набором задач, например call-центры, проекты по стандартизации рабочих станций для работы с различных устройств и из разных мест, при частом перемещении пользователей внутри и вне компании, а также особые требования к безопасности.

Компании с многолетней ИТ-инфраструктурой и огромным парком разнородного пользовательского ПО, которое по тем или иным причинам нельзя заменить или оптимизировать, — не лучший выбор для VDI, равно как и разнородность большинства пользователей, недостаточные каналы связи для комфортной работы с VDI. В таких случаях лучше сократить масштабы проекта или отложить проект VDI в целом.

Специфические случаи — когда VDI применяется для виртуализации мощных рабочих станций для обработки графики, для работы с тяжелыми файлами. Современные технологии виртуализации рабочих станций позволяют совместно вести работу не просто по типовым задачам, но и со специализированным ПО, запускать на ВМ файлы CAD, трехмерное моделирование, профессиональные графические редакторы. Появляются все новые поколение графических адаптеров NVIDIA, AMD, а в скором времени и Intel, вендоры VDI оптимизируют свое ПО. Поэтому производительность виртуальных станций практически не уступает физическим. Однако экономии подобные проекты обычно не дают.

Применение технологии VDI (в случае виртуализации рабочих станций) предполагает замену рабочей станция заменяется тонким клиентом. Вся нагрузка с рабочих станций переносится на несколько серверов. Рабочее окружение пользователя развертывается в виртуальной инфраструктуре, а рабочая станция пользователя будет представлять собой ВМ.

Цена вопроса по аппаратной части решения сводится к стоимости тонких клиентов (плюс монитор, клавиатура, мышь), виртуальной инфраструктуры (потребуется несколько серверов из расчета — один сервер на 2-3 десятка ВМ, в зависимости от ПО), потребуется отдельное дисковое хранилище. К этому добавляется стоимость программного обеспечения для виртуализации (например, VMware), лицензий Windows, лицензий клиентского доступа CAL, лицензий VDI-доступа, лицензий САПР или иного специального ПО.

В итоге классическая схема получается наиболее дешевой. А виртуализация рабочих станций фактически остается технологией дорогой. Вот почему имеет смысл обратиться к провайдеру VDI. Это не только перевод CAPEX в OPEX, но и серьезная экономия на ряде перечисленных статей. Так, согласно разным источникам, VDI позволяет до 70% сократить расходы на администрирование и на 97% — затраты на электроэнергию.

В частности, VDI «из облака» не только даст возможность отказаться от использования мощных рабочих станций и персональных компьютеров, но и значительно сократить штат сотрудников, осуществляющих техническую поддержку, перейдя на удаленное администрирование или ИТ-аутсорсинг.

Согласно разным источникам, VDI позволяет до 70% сократить расходы на администрирование и на 97% — затраты на электроэнергию.

Стоимость зависит от конфигурации и числа пользователей. Вот примерная сравнительная диаграмма в расчете на 50 сотрудников.

Опыт IBS DataFort

Как облачный провайдер, предоставляющий услугу vGPU, мы в IBS DataFort выделяем несколько этапов на пути к формированию своего сервиса.

Изначально инфраструктура компании построена на базе блейд-серверов Cisco UCS и HPE. Первые эксперименты с GPU мы предприняли в конце 2017 года, когда приобрели блейд-сервер HPE WS460c Gen9 со слотом расширения под карты NVIDIA Tesla M6. По факту проведенных внутренних нагрузочных тестирований и нескольких демо с потенциальными клиентами, производительность карты не удовлетворяла заданным требованиям. К тому же решение явно было экономически невыгодным: оно не позволяло организовать высокую плотность GPU-карт на сервере, плюс, слот расширения под них занимал дополнительный слот в шасси. Среди задач, в рамках которых проводили тест, отметим перекодировку видео для одного из федеральных каналов, а также оцифровку и объединение кадров аэросъемки для картографов.

Второй этап относится уже к середине 2018 года, когда мы провели масштабное исследование существующих технологий и железа. Сперва проанализировали серверные карты GPU; абсолютным лидером на этом рынке, конечно, является NVIDIA, но из-за специфической лицензионной политики предоставление сервиса VDI GPU на их картах выглядело слишком затратным и недостаточно привлекательным для рынка. Поэтому также мы тестировали и прорабатывали вариант организации сервиса на картах AMD FirePro S7150x2. В качестве таргетных карт NVIDIA по результатам общения с вендором и изучения документации были выбраны М10, Р40 и V100.

После определения таргетных карт мы обозначили для себя целевую аудиторию сервиса: проектировщики, дизайнеры, сотрудники медиа; и соответствующий список ПО, которым они пользуются. Затем провели различные тестирования на основе различных бенчмарков, где сравнили показатели всех карт при различных вариациях профиля vGPU на картах (от 1G до 8/16G vGPU на ВМ).

Стоял выбор, каким способом доставлять клиенту сервис, и здесь мы остановились на решении vmware Horizon, MS VDI и Teamviewer. По результатам тестов выяснилось, что MS VDI, как мы и ожидали, не способно «потянуть» услугу и оперативно доставлять картинку в силу ограничений RDP-протокола.

Из оставшихся вариантов — Teamviewer и Horizon — оба, как ни странно, выдавали практически идентичные показатели по бенчмаркам. Но благодаря дополнительным возможностям Horizon, наличию уже подписанного сервисного договора vmware и распространенности данного решения в инфраструктуре самих заказчиков, остановились именно на Horizon.

С точки зрения карт оказалось удивительным, что модели AMD, при идентичных настройках профиля и пр., по большинству показателей немного превосходили аналогичные карты NVIDIA. Но опять же, благодаря распространенности карт NVIDIA на рынке и у заказчиков, логичнее предоставлять сервис именно на них. Также немаловажную роль играло то, что большинство приложений имеет интеграцию с CUDA-библиотеками, и их наличие являлось одним из требований для большинства кейсов.

По результатам всех тестов, на конец 2018 года рабочим вариантом стала связка vmware Horizon + карты NVIDIA M10 и Р40. Карты V100 мы решили не задействовать, т.к. они больше применимы для big data и data science — областей, в которых у нас пока немного запросов.

В IBS DataFort провели тестирование и распределение ПО с разбивкой по картам.

В плане остального железа выбор пал на исключительно rack-сервера Cisco UCS (почему не блейды, см. выше), которые дают возможность установить от двух до шести карт NVIDIA в один корпус. Это позволяет организовать VDI с высокой плотностью рабочих мест на сервере, но при этом накладывает свои ограничения и требования по ЭП и тепловыделению для ЦОД, где все это установлено.

На этом моменте мы финализировали формирование сервиса и выпустили его на рынок.

Сейчас мы находимся в поиске ниши, где IBS DataFort предельно эффективно задействует карту NVIDIA T4, выпущенную в конце 2018 — начале 2019. Эта карта максимально оптимизирована с точки зрения потребления питания, тепловыделения и места, которое она занимает в сервере (одно посадочное место PCI вместо двух, как у М10 и Р40). Новинка способна решить вопросы с ЭП и относительно небольшой плотностью карт на один сервер (возникают при использовании тех же M10 и Р40).

Источник