Тонкие клиенты: Оптимизация доступа к удаленным серверам.

Введение

Компьютер с ограниченной вычислительной мощностью, оптимизированный для удаленного доступа к серверу.

В компьютерных сетях тонкий клиент, иногда называемый облегченным или минимальным клиентом, представляет собой простой (низкопроизводительный) компьютер, оптимизированный для установления удаленного соединения с серверной вычислительной средой. Их иногда называют сетевыми компьютерами или, в простейшей форме, нулевыми клиентами. Сервер выполняет большую часть работы, включая запуск программ, выполнение вычислений и хранение данных. Это отличается от насыщенного клиента или обычного персонального компьютера; первый также предназначен для работы в клиент-серверной модели, но обладает значительной локальной вычислительной мощностью, в то время как последний стремится выполнять свои функции преимущественно локально. Тонкие клиенты являются компонентами более широкой вычислительной инфраструктуры, где множество клиентов совместно используют вычислительные ресурсы сервера или серверного кластера. Серверная инфраструктура использует облачные вычисления, такие как виртуализация приложений, размещенные общие рабочие столы (HSD) или виртуализация рабочих столов (VDI). Эта комбинация формирует так называемую облачную систему, в которой ресурсы рабочих столов централизованы в одном или нескольких центрах обработки данных. Преимущества централизации включают оптимизацию аппаратных ресурсов, снижение затрат на обслуживание программного обеспечения и повышение безопасности. Пример оптимизации аппаратных ресурсов: можно минимизировать кабели, шины и ввод-вывод, а неиспользуемую память и вычислительную мощность направлять на пользовательские сеансы, которым это наиболее необходимо. Пример снижения затрат на обслуживание программного обеспечения: обновления программного обеспечения и миграции операционной системы (ОС) можно применять, тестировать и активировать для всех пользователей одновременно, что ускоряет внедрение и повышает эффективность администрирования. Пример повышения безопасности: программные активы централизованы и легко защищаются, контролируются и охраняются. Конфиденциальные данные остаются нетронутыми в случае потери или кражи рабочего стола. Аппаратное обеспечение тонких клиентов обычно поддерживает стандартные периферийные устройства, такие как клавиатуры, мыши, мониторы, разъемы для звуковых устройств и открытые порты для USB-устройств (например, принтер, флеш-накопитель, веб-камера). Некоторые тонкие клиенты включают (устаревшие) последовательные или параллельные порты для поддержки старых устройств, таких как принтеры чеков, весы или табели учета рабочего времени. Программное обеспечение тонкого клиента обычно состоит из графического пользовательского интерфейса (GUI), агентов облачного доступа (например, RDP, ICA, PCoIP), локального веб-браузера, эмуляторов терминалов (в некоторых случаях) и базового набора локальных утилит.

In computer networking, a thin client, sometimes called slim client or lean client, is a simple (low performance) computer that has been optimized for establishing a remote connection with a server based computing environment. They are sometimes known as network computers, or in their simplest form as zero clients. The server does most of the work, which can include launching software programs, performing calculations, and storing data. This contrasts with a rich client or a conventional personal computer; the former is also intended for working in a client–server model but has significant local processing power, while the latter aims to perform its function mostly locally. Thin clients occur as components of a broader computing infrastructure, where many clients share their computations with a server or server farm. The server side infrastructure uses cloud computing software such as application virtualization, hosted shared desktop (HSD) or desktop virtualization (VDI). This combination forms what is known as a cloud based system, where desktop resources are centralized at one or more data centers. The benefits of centralization are hardware resource optimization, reduced software maintenance, and improved security. Example of hardware resource optimization: Cabling, bussing and I/O can be minimized while idle memory and processing power can be applied to user sessions that most need it. Example of reduced software maintenance: Software patching and operating system (OS) migrations can be applied, tested and activated for all users in one instance to accelerate roll out and improve administrative efficiency. Example of improved security: Software assets are centralized and easily fire walled, monitored and protected. Sensitive data is uncompromised in cases of desktop loss or theft. Thin client hardware generally supports common peripherals, such as keyboards, mice, monitors, jacks for sound peripherals, and open ports for USB devices (e. g., printer, flash drive, webcam). Some thin clients include (legacy) serial or parallel ports to support older devices, such as receipt printers, scales or time clocks. Thin client software typically consists of a graphical user interface (GUI), cloud access agents (e. g., RDP, ICA, PCoIP), a local web browser, terminal emulators (in some cases), and a basic set of local utilities.

Архитектура

При использовании облачной архитектуры сервер берет на себя вычислительную нагрузку нескольких клиентских сеансов, выступая в качестве хоста для каждого оконечного устройства. Клиентское программное обеспечение узкоспециализировано и легковесно, поэтому необходимо защищать только хост-сервер или серверный кластер, а не программное обеспечение, установленное на каждом оконечном устройстве (хотя тонкие клиенты все равно могут требовать базовой безопасности и надежной аутентификации для предотвращения несанкционированного доступа). Одним из ключевых преимуществ использования облачной архитектуры с тонкими клиентскими рабочими станциями является централизация критически важных ИТ-активов для более эффективного использования ресурсов. Неиспользуемая память, шины данных и процессорные ядра в рамках отдельной пользовательской сессии, например, могут быть использованы для других активных сессий. Простота аппаратного и программного обеспечения тонких клиентов обеспечивает очень низкую совокупную стоимость владения, однако часть этой первоначальной экономии может быть нивелирована необходимостью более надежной облачной инфраструктуры на серверной стороне. Альтернативой традиционному развертыванию серверов, при котором затраты на инфраструктуру распределяются во времени, является облачная модель подписки, известная как "рабочий стол как услуга", которая позволяет ИТ-организациям передать облачную инфраструктуру на аутсорсинг третьей стороне.

Простота

Известно, что вычисления с использованием тонких клиентов упрощают конечные устройства, уменьшая объем программного обеспечения на стороне клиента. Благодаря легковесной операционной системе (ОС) с режимом только для чтения, настройка и администрирование на стороне клиента значительно упрощаются. Основная функция тонкого клиента – обеспечение доступа к облаку, что устраняет необходимость в большом количестве локальных пользовательских приложений, хранилищах данных и утилитах. Такая архитектура переносит основную нагрузку по выполнению программного обеспечения с конечного устройства в центр обработки данных. Пользовательские ресурсы централизованы для повышения контроля. Восстановление данных и переназначение рабочих столов также централизованы для более быстрого обслуживания и большей масштабируемости.

Оборудование

Хотя сервер должен быть достаточно надежным для одновременной обработки нескольких клиентских сеансов, аппаратные требования к тонким клиентам минимальны по сравнению с традиционным ноутбуком или настольным компьютером. Большинство тонких клиентов оснащены энергоэффективными процессорами, флэш-памятью, оперативной памятью и не имеют движущихся частей. Это снижает стоимость и энергопотребление, делая их доступными по цене, простыми в замене и развертывании. Многие тонкие клиенты также используют Raspberry Pi. Поскольку тонкие клиенты состоят из меньшего количества аппаратных компонентов, чем традиционный настольный компьютер, они могут работать в более сложных условиях. И поскольку они обычно не хранят критически важные данные локально, риск кражи сводится к минимуму, так как на них содержится мало или вообще нет пользовательских данных, которые могут быть скомпрометированы.

Графика

Современные тонкие клиенты значительно эволюционировали, чтобы соответствовать требованиям современных графических вычислений. Новые поколения энергоэффективных чипсетов и комбинации центральных процессоров (ЦПУ) повышают вычислительную мощность и графические возможности. Для минимизации задержек при передаче видео высокого разрешения по сети, некоторые программные стеки хоста используют методы мультимедийного перенаправления (MMR) для переноса рендеринга видео на конечное устройство. Видеокодеки часто встраиваются в тонкий клиент для поддержки различных мультимедийных форматов. Другие программные стеки хоста используют протокол пользовательских дейтаграмм (UDP) для ускорения быстрого обновления пикселей, необходимого для современного видеоконтента. Тонкие клиенты обычно поддерживают локальные программные агенты, способные принимать и декодировать UDP. Некоторые наиболее ресурсоемкие сценарии использования остаются сложной задачей для тонких клиентов. К ним могут относиться такие приложения, как фоторедакторы, программы для 3D-моделирования и инструменты анимации. Решить эту проблему можно на хост-сервере, используя выделенные графические карты (GPU), выделение виртуальных графических процессоров (vGPU), карты рабочих станций и карты аппаратного ускорения. Эти решения позволяют ИТ-администраторам предоставлять высокую производительность требовательным пользователям там, где это необходимо, используя относительно универсальное конечное устройство, такое как тонкий клиент.

Ограничения

Для достижения такой простоты тонкие клиенты иногда отстают от настольных ПК с точки зрения расширяемости. Например, если для поддержки локально подключенного периферийного устройства (например, принтера, сканера, устройства биометрической безопасности) требуется локальная программная утилита или набор драйверов устройств, операционной системе тонкого клиента может не хватать ресурсов для полной интеграции необходимых зависимостей (хотя зависимости иногда можно добавить, если их удастся определить). Современные тонкие клиенты решают эту проблему с помощью сопоставления портов или программного обеспечения для перенаправления USB. Однако эти методы не охватывают все сценарии. Поэтому рекомендуется заранее проводить валидацию локально подключенных периферийных устройств, чтобы обеспечить совместимость. Кроме того, в крупных распределенных средах часто используются сетевые принтеры, что устраняет необходимость установки драйверов на каждом рабочем месте. Запуск локальных приложений, не входящих в стандартный функционал тонкого клиента, иногда требуется в редких случаях. Однако лицензионные ограничения, применимые к тонким клиентам, могут препятствовать поддержке таких приложений. Ограниченный объем локального хранилища также может не позволить установить крупные приложения или пакеты приложений. Важно также учитывать, что пропускная способность и производительность сети критически важны для любой модели облачных вычислений. ИТ-организациям необходимо обеспечить, чтобы их сеть могла поддерживать необходимое количество пользователей. Превышение пропускной способности сети может привести к существенной потере производительности конечных пользователей. Аналогичный риск существует и в центре обработки данных. Серверы должны быть правильно рассчитаны для обеспечения достаточной производительности конечных пользователей. В модели облачных вычислений серверы также могут представлять собой единую точку отказа. В случае сбоя сервера конечные пользователи теряют доступ ко всем ресурсам, которые он поддерживал. Этот риск можно снизить за счет внедрения резервирования, механизмов переключения при отказе, резервного копирования и утилит балансировки нагрузки. Резервирование обеспечивает надежную доступность, но может увеличить стоимость для небольших пользовательских групп, которым не хватает масштаба.

To achieve such simplicity, thin clients sometimes lag behind desktop PCs in terms of extensibility. For example, if a local software utility or set of device drivers are needed in order to support a locally attached peripheral device (e. g. printer, scanner, biometric security device), the thin client operating system may lack the resources needed to fully integrate the required dependencies (although dependencies can sometimes be added if they can be identified). Modern thin clients address this limitation via port mapping or USB redirection software. However, these methods cannot address all scenarios. Therefore, it is good practice to perform validation tests of locally attached peripherals in advance to ensure compatibility. Further, in large distributed desktop environments, printers are often networked, negating the need for device drivers on every desktop. While running local productivity applications goes beyond the normal scope of a thin client, it is sometimes needed in rare use cases. License restrictions that apply to thin clients can sometimes prevent them from supporting these applications. Local storage constraints may also limit the space required to install large applications or application suites. It is also important to acknowledge that network bandwidth and performance is more critical in any type of cloud based computing model. IT organizations must ensure that their network can accommodate the number of users that they need to serve. If demand for bandwidth exceeds network limits, it could result in a major loss of end user productivity. A similar risk exists inside the data center. Servers must be sized correctly in order to deliver adequate performance to end users. In a cloud based computing model, the servers can also represent a single point of failure risk. If a server fails, end users lose access to all of the resources supported by that server. This risk can be mitigated by building redundancies, fail over processes, backups, and load balancing utilities into the system. Redundancy provides reliable host availability but it can add cost to smaller user populations that lack scale.

Поставщики

Популярные поставщики тонких клиентов включают Chip PC Technologies, Dell (приобрела Wyse Technology в 2012 году), HP, ClearCube, IGEL Technology, LG, NComputing, Stratodesk, Samsung Electronics и ZeeTim.

История

Тонкие клиенты берут свое начало в многопользовательских системах, традиционно мейнфреймах, к которым осуществлялся доступ через компьютерные терминалы. По мере развития компьютерной графики эти терминалы перешли от интерфейса командной строки к полноценному графическому пользовательскому интерфейсу, как это обычно и бывает в современных продвинутых тонких клиентах. Прототипичная многопользовательская среда такого рода, Unix, начала поддерживать полностью графические X-терминалы – устройства, работающие с программным обеспечением сервера дисплея – примерно с 1984 года. X-терминалы оставались относительно популярными даже после появления других тонких клиентов в середине – конце 1990-х годов. Современные производные Unix, такие как BSD и Linux, продолжают традицию многопользовательских, удаленных сеансов отображения и ввода. Как правило, программное обеспечение X недоступно для тонких клиентов, не основанных на X, хотя и нет никаких технических препятствий для этого. Windows NT получила возможность многопользовательской работы в основном благодаря усилиям Citrix Systems, которая в 1995 году переупаковала Windows NT 3.51 в многопользовательскую операционную систему WinFrame, запуск которой был скоординирован с тонким клиентом Winterm от Wyse Technology. Microsoft лицензировала эту технологию у Citrix и внедрила ее в Windows NT 4.0 Terminal Server Edition в рамках проекта под кодовым названием "Hydra". Windows NT затем стала основой для Windows 2000 и Windows XP. По состоянию на 2011 год системы Microsoft Windows поддерживают графические терминалы через компонент Remote Desktop Services. Wyse Winterm был первым тонким клиентом, ориентированным на дисплей Windows (также известный как Windows Terminal), получившим доступ к этой среде. Термин "тонкий клиент" был придуман в 1993 году Тимом Негрисом, вице-президентом по маркетингу серверов в Oracle Corporation, во время работы с основателем компании Ларри Эллисоном над запуском Oracle 7. В то время Oracle стремилась отделить свое серверное программное обеспечение от настольных продуктов Microsoft. Эллисон впоследствии популяризировал термин Негриса, часто используя его в своих выступлениях и интервью о продуктах Oracle. Эллисон также стал одним из основателей совета директоров Network Computer, Inc (NCI), позже переименованной в Liberate. Термин прижился по нескольким причинам. Ранее термин "графический терминал" использовался для отличия таких терминалов от текстовых, что делало акцент на графике, которая к 1990-м годам устарела как отличительная характеристика, поскольку сами физические текстовые терминалы вышли из употребления, а компьютерные системы, работающие только с текстом (некоторые из которых существовали в 1980-х годах), больше не производились. Термин "тонкий клиент" также лучше отражал тогдашнее представление о фундаментальном различии: тонкие клиенты могут быть разработаны с использованием менее дорогостоящего оборудования, поскольку они имеют сниженную вычислительную нагрузку. К 2010-м годам тонкие клиенты были не единственными настольными устройствами для общих вычислений, которые были "тонкими" – в смысле небольшого форм-фактора и относительно низкой стоимости. Появился форм-фактор nettop для настольных ПК, и nettop мог работать с полноценными Windows или Linux; на рынок также вышли планшеты и гибриды планшетных ноутбуков. Однако, несмотря на небольшую разницу в размерах, тонкие клиенты сохранили некоторые ключевые преимущества перед этими конкурентами, такие как отсутствие необходимости в локальном диске. Тем не менее, термин "тонкий клиент" может быть неточным по отношению к компактным компьютерам, использующим флэш-память, такую как CompactFlash, SD-карта или постоянная флэш-память в качестве замены жесткого диска. В 2013 году сотрудник Citrix экспериментировал с Raspberry Pi в качестве тонкого клиента. С тех пор несколько производителей представили свои версии тонких клиентов на базе Raspberry Pi.

Thin clients have their roots in multi user systems, traditionally mainframes accessed by some sort of computer terminal. As computer graphics matured, these terminals transitioned from providing a command line interface to a full graphical user interface, as is common on modern advanced thin clients. The prototypical multi user environment along these lines, Unix, began to support fully graphical X terminals, i. e., devices running display server software, from about 1984. X terminals remained relatively popular even after the arrival of other thin clients in the mid late 1990s. Modern Unix derivatives like BSD and Linux continue the tradition of the multi user, remote display/input session. Typically, X software is not made available on non X based thin clients, although no technical reason for this exclusion would prevent it. Windows NT became capable of multi user operations primarily through the efforts of Citrix Systems, which repackaged Windows NT 3.51 as the multi user operating system WinFrame in 1995, launched in coordination with Wyse Technology's Winterm thin client. Microsoft licensed this technology back from Citrix and implemented it into Windows NT 4.0 Terminal Server Edition, under a project codenamed "Hydra". Windows NT then became the basis of Windows 2000 and Windows XP. as of 2011, Microsoft Windows systems support graphical terminals via the Remote Desktop Services component. The Wyse Winterm was the first Windows display focused thin client (AKA Windows Terminal) to access this environment. The term thin client was coined in 1993 by Tim Negris, VP of Server Marketing at Oracle Corporation, while working with company founder Larry Ellison on the launch of Oracle 7. At the time, Oracle wished to differentiate their server oriented software from Microsoft's desktop oriented products. Ellison subsequently popularized Negris' buzzword with frequent use in his speeches and interviews about Oracle products. Ellison would go on to be a founding board member of thin client maker Network Computer, Inc (NCI), later renamed Liberate. The term stuck for several reasons. The earlier term "graphical terminal" had been chosen to distinguish such terminals from text based terminals, and thus put the emphasis heavily on graphics – which became obsolete as a distinguishing characteristic in the 1990s as text only physical terminals themselves became obsolete, and text only computer systems (a few of which existed in the 1980s) were no longer manufactured. The term "thin client" also conveys better what was then viewed as the fundamental difference: thin clients can be designed with less expensive hardware, because they have reduced computational workloads. By the 2010s, thin clients were not the only desktop devices for general purpose computing that were "thin" – in the sense of having a small form factor and being relatively inexpensive. The nettop form factor for desktop PCs was introduced, and nettops could run full feature Windows or Linux; tablets, tablet laptop hybrids had also entered the market. However, while there was now little size difference, thin clients retained some key advantages over these competitors, such as not needing a local drive. However, "thin client" can be a misnomer for slim form factor computers using flash memory such as compactflash, SD card, or permanent flash memory as a hard disk substitute. In 2013, a Citrix employee experimented with a Raspberry Pi as a thin client. Since then, several manufacturers have introduced their version of Raspberry Pi thin clients.