一种支持多操作系统远程加载的方法技术方案

一种支持多操作系统远程加载的方法，目的解决客户端如何高效地进行多操作系统的远程加载的问题。技术方案是设计快速加载传输协议QLTP，服务端的多操作系统远程加载服务器安装操作系统远程加载服务程序，客户端安装QuickLoader以及QuickDriver，使得服务端能够根据客户端的请求先为客户端加载操作系统内核，然后运行内核，再加载操作系统的文件系统与应用，供用户使用。采用本发明专利技术可以实现服务器和客户端部署在同网段或跨网段环境下，多操作系统的简便快捷地远程加载，且使得用户在任何时候都可以使用一个完整的操作系统。

【技术实现步骤摘要】
一种支持多操作系统远程加载的方法
本专利技术针对云计算、物联网领域中，网络操作系统远程加载的问题，提出了一种支持多操作系统远程加载的方法。
技术介绍
随着云计算和物联网的飞速发展和各种客户端设备的出现，用户渴望能够通过各种形态的客户端设备随时随地从网络当中获取包括操作系统在内的各种个性化的服务。通过网络使用操作系统服务的一种实现方式是跨网段使用操作系统，其中如何在跨网段环境下，使得客户端设备能够高效进行多操作系统的远程加载是关键问题。目前对该问题的主要解决方法有如下几类：一、传统的操作系统远程加载技术主要包括Novell公司的RPL(RemoteInitialProgramLoad，远程启动服务)以及PXE(PrebootExecutionEnviroment，预启动执行环境，用于远程启动操作系统，其具体构成和功能见Argon公司于2002年发表的白皮书《WhatisPXE？》第3页))。RPL采用的是NetBEUI通信协议，若在传送的过程中有错误帧，RPL会要求整个数据包重发，并且RPL只适用于支持单一操作系统的引导。而PXE是RPL的升级品，使用TFTP(TrivialFileTransferProtocol，简单文件传输协议)作为文件传输协议，而TFTP是一个传输文件的简单协议，其设计的目的是进行小文件传输，它只能从文件服务器上获得或写入文件，不能列出目录，也不能进行认证。二、基于透明计算的可定制的操作系统远程加载方法。该方法主要解决的是提高客户端设备启动方式的灵活性和可用性问题，使用户在客户端设备上可以按照自己的需求来选择并引导远程操作系统。通过查询国内外已发表的专利和公开的文献，没有公开的文献与专利涉及通过简化协议、对AOE(ATAoverEthernet，基于以太网硬盘接口技术传输协议)报文进行封装的方式，并构建多操作系统远程加载系统来实现操作系统的远程加载的技术方案的报道。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是服务端和客户端设备在不同的网段环境下，客户端设备如何高效地进行多操作系统的远程加载的问题。针对该技术问题，本专利技术提供一种支持多操作系统远程加载的方法，使其在操作系统加载时间方面，优于传统操作系统远程加载方法。本专利技术的技术方案是：设计快速加载传输协议QLTP(QuickLoaderTransferProtocol)、构建操作系统远程加载服务程序、操作系统内核远程加载程序QuickLoader以及操作系统磁盘驱动程序QuickDriver。在服务端，对多操作系统远程加载服务器安装操作系统远程加载服务程序；在客户端，安装QuickLoader以及QuickDriver，从而使得服务端能够根据客户端的请求来为客户端加载操作系统。本专利技术具体包含如下步骤：第一步，设计快速加载传输协议QLTP。QLTP是QuickLoader、QuickDriver与服务端之间的信息传输协议。它是基于UDP(UserDatagramProtocol,用户数据报协议)的隧道封装协议，用于实现AOE报文在网络上通信。QLTP协议报文由以太网报文头、IP(InternetProtocol，互联网协议)报文头、UDP报文头、AOE报文组成。以太网报文头的内容与以太网协议报文头的内容完全相同；IP报文头的内容与IP协议报文头的内容完全相同；UDP报文头的内容与UDP协议报文头的内容完全相同；AOE报文的格式与现有AOE协议报文的格式完全相同，由AOE报文头和数据2部分组成。AOE报文头与现有AOE协议报文的报文头格式完全相同，AOE报文头中包含的类型码用于区分AOE报文的类型。QLTP协议报文根据类型码分为六类：当类型码的值为A时，QLTP协议报文为身份认证QLTP报文，此时数据为用户名和密码；当类型码为B时，QLTP协议报文为身份认证处理结果QLTP报文，此时数据为用户名所绑定的操作系统列表；当类型码为C时，QLTP协议报文为操作系统选择QLTP报文，此时数据为客户端选择的操作系统的名字；当AOE类型码为D时，QLTP协议报文为操作系统内核传输QLTP报文，此时数据为操作系统镜像文件中的内核；当AOE类型码为E时，QLTP协议报文为磁盘操作QLTP报文，此时数据为磁盘操作命令；当AOE类型码为F时，QLTP协议报文为磁盘操作处理结果QLTP报文，此时数据为操作系统镜像文件中的文件系统与应用。第二步，构建多操作系统远程加载系统，该系统由服务端和客户端组成。服务端指提供多操作系统远程加载的服务器集群，客户端指与服务器集群通过路由器相连的智能设备(如自助终端、挂号机、电脑、手机等)。服务器集群包括DHCP(DynamicHostConfigurationProtocol，动态主机配置协议)服务器、多操作系统远程加载服务器，DHCP服务器根据客户端发送的DHCP请求给该客户端分配IP地址，多操作系统远程加载服务器安装有操作系统远程加载服务程序，根据客户端请求加载操作系统。服务器集群还可包括TFTP(TrivialFileTransferProtocol,简单文件传输协议)服务器TFTP服务器根据客户端TFTP请求将QuickLoader执行文件下载到客户端；客户端上运行PXE模块QuickLoader、QuickDriver。QuickLoader是向服务端请求加载操作系统内核的程序，当有TFTP服务器时可存储在TFTP服务器上；QuickDriver是实现对操作系统镜像文件中文件系统和应用的远程加载的程序。PXE模块是用于远程启动操作系统的预启动执行环境，由DHCP客户端和TFTP客户端组成。DHCP客户端向DHCP服务器发送DHCP请求以获得客户端IP地址(当有TFTP服务器时还获得TFTP服务器的IP地址)；当有TFTP服务器时，TFTP客户端根据TFTP服务器的IP地址向TFTP服务器发送TFTP请求以加载QuickLoader可执行文件。服务端操作系统远程加载服务程序为客户端远程加载操作系统，由服务端信息传输模块、服务端用户认证管理模块、服务端虚拟磁盘服务模块、服务端用户访问管理模块、数据库组成。数据库包含用户表、访问记录表。用户表存贮用户身份信息以及相应用户可选择的操作系统列表信息，包括用户名、密码、操作系统列表3个域，用户表项数为用户的个数。用户名指用户登录客户端的帐号名；密码指用户登录客户端的密码；操作系统列表指服务端能提供的操作系统的类型列表。访问记录表存贮用户访问记录，包括用户名、记录时间、操作类型、操作结果4个域。用户名的含义与用户表中的用户名含义相同；记录时间指该用户名所对应的记录产生的时间；操作类型有3种，分别为身份认证、下载操作系统内核、磁盘操作，对应客户端向服务端请求的3种操作；操作结果有成功和失败2种，成功指身份认证成功或下载操作系统内核成功或磁盘操作成功，失败指身份认证失败或下载操作系统内核失败或磁盘操作失败；访问记录表的大小为用户访问的次数。服务端信息传输模块与服务端用户认证管理模块、服务端虚拟磁盘服务模块、客户端相连。服务端信息传输模块从客户端接收身份认证QLTP报文并对身份认证QLTP报文进行解封装，得到AOE身份认证报文，将AOE身份认证报文传输给服务端用户认证管理模块；并从服本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种支持多操作系统远程加载的方法，其特征在于包括以下步骤；第一步，设计快速加载传输协议QLTP，它是基于UDP即用户数据报协议的隧道封装协议；QLTP协议报文由以太网报文头、IP报文头即互联网协议报文头、UDP报文头、AOE报文即基于以太网硬盘接口技术传输协议报文组成；所述AOE报文由AOE报文头和数据2部分组成；AOE报文头中包含用于区分AOE报文类型的类型码，QLTP协议报文根据类型码分为六类：当类型码的值为A时，QLTP协议报文为身份认证QLTP报文，此时数据为用户名和密码；当类型码为B时，QLTP协议报文为身份认证处理结果QLTP报文，此时数据为用户名所绑定的操作系统列表；当类型码为C时，QLTP协议报文为操作系统选择QLTP报文，此时数据为客户端选择的操作系统的名字；当AOE类型码为D时，QLTP协议报文为操作系统内核传输QLTP报文，此时数据为操作系统镜像文件中的内核；当AOE类型码为E时，QLTP协议报文为磁盘操作QLTP报文，此时数据为磁盘操作命令；当AOE类型码为F时，QLTP协议报文为磁盘操作处理结果QLTP报文，此时数据为操作系统镜像文件中的文件系统与应用；第二步，构建多操作系统远程加载系统，该系统由服务端和客户端组成；服务端指提供多操作系统远程加载的服务器集群，客户端指与服务器集群通过路由器相连的智能设备；服务器集群包括DHCP服务器即动态主机配置协议服务器、多操作系统远程加载服务器，DHCP服务器根据客户端发送的DHCP请求给该客户端分配IP地址，多操作系统远程加载服务器安装有操作系统远程加载服务程序，根据客户端请求加载操作系统；客户端上运行PXE模块、QuickLoader、QuickDriver；QuickLoader是向服务端请求加载操作系统内核的程序；QuickDriver是实现对操作系统镜像文件中文件系统和应用的远程加载的程序；PXE模块是用于远程启动操作系统的预启动执行环境，PXE模块中的DHCP客户端向DHCP服务器发送DHCP请求以获得客户端的IP地址；服务端操作系统远程加载服务程序为客户端远程加载操作系统，由服务端信息传输模块、服务端用户认证管理模块、服务端虚拟磁盘服务模块、服务端用户访问管理模块、数据库组成；数据库包含用户表、访问记录表；用户表存贮用户身份信息以及相应用户可选择的操作系统列表信息，包括用户名、密码、操作系统列表3个域，用户表项数为用户的个数；用户名指用户登录客户端的帐号名；密码指用户登录客户端的密码；操作系统列表指服务端能提供的操作系统的类型列表；访问记录表存贮用户访问记录，包括用户名、记录时间、操作类型、操作结果4个域；用户名的含义与用户表中的用户名含义相同；记录时间指该用户名所对应的记录产生的时间；操作类型有3种，分别为身份认证、下载操作系统内核、磁盘操作，对应客户端向服务端请求的3种操作；操作结果有成功和失败2种，成功指身份认证成功或下载操作系统内核成功或磁盘操作成功，失败指身份认证失败或下载操作系统内核失败或磁盘操作失败；访问记录表的大小为用户访问的次数；服务端信息传输模块与服务端用户认证管理模块、服务端虚拟磁盘服务模块、客户端相连；服务端信息传输模块从客户端接收身份认证QLTP报文并对身份认证QLTP报文进行解封装，得到AOE身份认证报文，将AOE身份认证报文传输给服务端用户认证管理模块；并从服务端用户认证管理模块接收AOE身份认证处理结果报文，将AOE身份认证处理结果报文封装成身份认证结果QLTP报文发送给客户端；服务端信息传输模块从客户端接收磁盘操作QLTP报文并对报文进行解封装，得到AOE磁盘操作报文，将AOE磁盘操作报文传输给服务端虚拟磁盘服务模块；并从虚拟磁盘服务模块接收AOE磁盘操作处理结果报文，将AOE磁盘操作处理结果报文封装成磁盘操作结果QLTP报文发送给客户端；服务端信息传输模块从客户端接收操作系统选择QLTP报文并对操作系统选择QLTP报文进行解封装，得到AOE操作系统选择报文，将AOE操作系统选择报文传输给服务端虚拟磁盘服务模块；并从服务端虚拟磁盘服务模块接收AOE操作系统内核传输报文，将AOE操作系统内核传输报文封装成操作系统内核传输QLTP报文发送给客户端；服务端用户认证管理模块与服务端信息传输模块、服务端用户访问管理模块、数据库相连。服务端用户认证管理模块对从服务端信息传输模块接收的AOE身份认证报文进行认证，即将AOE身份认证报文中的数据即用户名、密码与数据库中用户表中的用户名、密码进行比对，若用户身份合法，得到该用户名对应的操作系统列表，将此操作系统列表保存在AOE身份认证处理结果报文的数据中，并生成用户访问记录；若用户身份未在用户表中，则认证失败，服务端用户认证管理模块将空操作系统列表保存在AOE身份认证处理结果报文的数据...

【技术特征摘要】
1.一种支持多操作系统远程加载的方法，其特征在于包括以下步骤；第一步，设计快速加载传输协议QLTP，它是基于UDP即用户数据报协议的隧道封装协议；QLTP协议报文由以太网报文头、IP报文头即互联网协议报文头、UDP报文头、AOE报文即基于以太网硬盘接口技术传输协议报文组成；所述AOE报文由AOE报文头和数据2部分组成；AOE报文头中包含用于区分AOE报文类型的类型码，QLTP协议报文根据类型码分为六类：当类型码的值为A时，QLTP协议报文为身份认证QLTP报文，此时数据为用户名和密码；当类型码为B时，QLTP协议报文为身份认证处理结果QLTP报文，此时数据为用户名所绑定的操作系统列表；当类型码为C时，QLTP协议报文为操作系统选择QLTP报文，此时数据为客户端选择的操作系统的名字；当AOE类型码为D时，QLTP协议报文为操作系统内核传输QLTP报文，此时数据为操作系统镜像文件中的内核；当AOE类型码为E时，QLTP协议报文为磁盘操作QLTP报文，此时数据为磁盘操作命令；当AOE类型码为F时，QLTP协议报文为磁盘操作处理结果QLTP报文，此时数据为操作系统镜像文件中的文件系统与应用；第二步，构建多操作系统远程加载系统，该系统由服务端和客户端组成；服务端指提供多操作系统远程加载的服务器集群，客户端指与服务器集群通过路由器相连的智能设备；服务器集群包括DHCP服务器即动态主机配置协议服务器、多操作系统远程加载服务器，DHCP服务器根据客户端发送的DHCP请求给该客户端分配IP地址，多操作系统远程加载服务器安装有操作系统远程加载服务程序，根据客户端请求加载操作系统；客户端上运行PXE模块、QuickLoader、QuickDriver；QuickLoader是向服务端请求加载操作系统内核的程序；QuickDriver是实现对操作系统镜像文件中文件系统和应用的远程加载的程序；PXE模块是用于远程启动操作系统的预启动执行环境，PXE模块中的DHCP客户端向DHCP服务器发送DHCP请求以获得客户端的IP地址；服务端操作系统远程加载服务程序为客户端远程加载操作系统，由服务端信息传输模块、服务端用户认证管理模块、服务端虚拟磁盘服务模块、服务端用户访问管理模块、数据库组成；数据库包含用户表、访问记录表；用户表存贮用户身份信息以及相应用户可选择的操作系统列表信息，包括用户名、密码、操作系统列表3个域，用户表项数为用户的个数；用户名指用户登录客户端的帐号名；密码指用户登录客户端的密码；操作系统列表指服务端能提供的操作系统的类型列表；访问记录表存贮用户访问记录，包括用户名、记录时间、操作类型、操作结果4个域；用户名的含义与用户表中的用户名含义相同；记录时间指该用户名所对应的记录产生的时间；操作类型有3种，分别为身份认证、下载操作系统内核、磁盘操作，对应客户端向服务端请求的3种操作；操作结果有成功和失败2种，成功指身份认证成功或下载操作系统内核成功或磁盘操作成功，失败指身份认证失败或下载操作系统内核失败或磁盘操作失败；访问记录表的大小为用户访问的次数；服务端信息传输模块与服务端用户认证管理模块、服务端虚拟磁盘服务模块、客户端相连；服务端信息传输模块从客户端接收身份认证QLTP报文并对身份认证QLTP报文进行解封装，得到AOE身份认证报文，将AOE身份认证报文传输给服务端用户认证管理模块；并从服务端用户认证管理模块接收AOE身份认证处理结果报文，将AOE身份认证处理结果报文封装成身份认证结果QLTP报文发送给客户端；服务端信息传输模块从客户端接收磁盘操作QLTP报文并对报文进行解封装，得到AOE磁盘操作报文，将AOE磁盘操作报文传输给服务端虚拟磁盘服务模块；并从虚拟磁盘服务模块接收AOE磁盘操作处理结果报文，将AOE磁盘操作处理结果报文封装成磁盘操作结果QLTP报文发送给客户端；服务端信息传输模块从客户端接收操作系统选择QLTP报文并对操作系统选择QLTP报文进行解封装，得到AOE操作系统选择报文，将AOE操作系统选择报文传输给服务端虚拟磁盘服务模块；并从服务端虚拟磁盘服务模块接收AOE操作系统内核传输报文，将AOE操作系统内核传输报文封装成操作系统内核传输QLTP报文发送给客户端；服务端用户认证管理模块与服务端信息传输模块、服务端用户访问管理模块、数据库相连。服务端用户认证管理模块对从服务端信息传输模块接收的AOE身份认证报文进行认证，即将AOE身份认证报文中的数据即用户名、密码与数据库中用户表中的用户名、密码进行比对，若用户身份合法，得到该用户名对应的操作系统列表，将此操作系统列表保存在AOE身份认证处理结果报文的数据中，并生成用户访问记录；若用户身份未在用户表中，则认证失败，服务端用户认证管理模块将空操作系统列表保存在AOE身份认证处理结果报文的数据中，并生成用户访问记录；将AOE身份认证处理结果报文返回给服务端信息传输模块，将用户访问记录发送给服务端用户访问管理模块；服务端虚拟磁盘服务模块与服务端信息传输模块、服务端用户访问管理模块相连；服务端虚拟磁盘服务模块根据从服务端信息传输模块接收的AOE磁盘操作报文对服务端磁盘进行操作，生成用户访问记录和AOE磁盘操作处理结果报文；当服务端虚拟磁盘服务模块磁盘操作成功时，将服务端虚拟磁盘服务模块读入的文件放到AOE磁盘操作处理结果报文的数据部分，用户访问记录中用户名为当前客户端的用户名、时间为AOE磁盘操作完成的时间、操作类型为AOE磁盘读操作、操作结果为成功；当服务端虚拟磁盘服务模块读磁盘失败时，将磁盘读失败信息放到AOE磁盘操作处理结果报文的数据部分，用户访问记录中用户名为当前客户端的用户名、时间为AOE磁盘操作失败的时间、操作类型为AOE磁盘读操作、操作结果为失败；将AOE磁盘操作处理结果报文返回给服务端信息传输模块，将用户访问记录发送给服务端用户访问管理模块；服务端虚拟磁盘服务模块根据从服务端信息传输模块接收的AOE操作系统选择报文对AOE操作系统选择报文中的数据即客户端选择的操作系统的名字与数据库用户表中的操作系统列表进行对比，若用户表中的操作系统列表中含有客户端选择的操作系统，则将该操作系统镜像文件中的内核放到AOE操作系统内核传输报文的数据部分，将AOE操作系统内核传输报文返回给服务端信息传输模块；服务端用户访问管理模块与服务端虚拟磁盘服务模块、服务端用户认证管理模块、数据库相连，将从服务端用户认证模块接收的用户访问记录和从服务端虚拟磁盘服务模块的用户访问记录存储到数据库的访问记录表中；QuickLoader负责与服务端操作系统远程加载服务程序交互，获取并加载远程操作系统内核；它由网卡驱动模块、QuickLoader信息传输模块、QuickLoader初始化模块、用户认证及操作系统选择模块组成；网卡驱动模块与QuickLoader信息传输模块、服务端相连，网卡驱动模块将从QuickLoader信息传输模块接收的身份认证QLTP报文、操作系统选择QLTP报文发送给服务端，并将从服务端接收的身份认证处理结果QLTP报文、操作系统内核传输QLTP报文发送给QuickLoader信息传输模块；QuickLoader信息传输模块与用户认证及操作系统选择模块、网卡驱动模块相连；QuickLoader信息传输模块对从用户认证及操作系统选择模块接收的AOE身份认证报文进行封装并将封装后得到的身份认证QLTP报文发送给网卡驱动模块；QuickLoader信息传输模块对从网卡驱动模块接收的身份认证处理结果QLTP报文进行解封装并将解封装后得到的AOE身份认证处理结果报文发送给用户认证及操作系统选择模块；QuickLoader信息传输模块对从用户认证及操作系统选择模块接收的AOE操作系统选择报文进行封装并将封装后得到的操作系统选择QLTP报文发送给网卡驱动模块；QuickLoader信息传输模块对从网卡驱动模块接收的操作系统内核传输QLTP报文进行解封装并将解封装后得到的AOE操作系统内核传输报文发送给用户认证及操作系统选择模块；QuickLoader初始化模块与PXE模块中的DHCP客户端相连，从DHCP客户端获取多操作系统远程加载服务器IP地址、客户端IP地址，然后根据多操作系统远程加载服务器IP地址获得多操作系统远程加载服务器的MAC地址；用户认证及操作系统选择模块与QuickLoader信息传输模块相连；用户认证以及操作系统选择模块生成AOE身份认证报文并将AOE身份认证报文发送给QuickLoader信息传输模块，接收由QuickLoader信息传输模块发回的AOE身份认证处理结果报文，根据AOE身份认证处理结果报文的数据部分得到操作系统列表，并将操作系统列表展示在客户端界面上，当收到用户在客户端界面上选择的操作系统之后，将选择得到的操作系统名称放到AOE操作系统选择报文中的数据部分，将AOE操作系统选择报文发送给QuickLoader信息传输模块；用户认证及操作系统选择模块接收由QuickLoader信息传输模块发回的AOE操作系统内核传输报文，根据AOE操作系统内核传输报文中的数据部分得到操作系统内核；QuickDriver是操作系统内核的组成部分，运行时通过QLTP报文与服务端操作系统远程加载服务程序交互，它由QuickDriver初始化模块、QuickDriver信息传输模块、虚拟磁盘驱动标准例程模块、网卡接口模块组成；网卡接口模块与QuickDriver信息传输模块、服务端相连，网卡接口模块将从QuickDriver信息传输模块接收的磁盘操作QLTP报文发送给服务端，并将从服务端接收的磁盘操作处理结果QLTP报文发送给QuickDriver信息传输模块；QuickDriver信息传输模块与网卡接口模块、虚拟磁盘驱动标准例程模块相连，QuickDriver信息传输模块从虚拟磁盘驱动标准例程模块接收AOE磁盘操作报文，将AOE磁盘操作报文封装为磁盘操作QLTP报文，将磁盘操作QLTP报文发送给网卡接口模块；QuickDriver信息传输模块将从网卡接口模块接收的磁盘操作处理结果QLTP报文解封装为AOE磁盘操作处理结果报文，并AOE磁盘操作处理结果报文发送给虚拟磁盘驱动标准例程模块；QuickDriver初始化模块与PXE模块中的DHCP客户端相连，从DHCP客户端获取多操作系统远程加载服务器IP地址、客户端IP地址，根据多操作系统远程加载服务器IP地址获得多操作系统远程加载服务器的MAC地址；虚拟磁盘驱动标准例程模块与QuickDriver信息传输模块相连，虚拟磁盘驱动标准例程模块将AOE磁盘操作报文发送给QuickDriver信息传输模块，从QuickDriver信息传输模块接收AOE磁盘操作处理结果报文；第三步，利用多操作系统远程加载系统完成多操作系统远程加载，具体方法是：3.1客户端运行QuickLoader执行文件；3.2QuickLoader初始化模块启动，完成网络初始化工作，方法是：QuickLoader初始化模块从DHCP客户端获取多操作系统远程加载服务器IP地址、客户端IP地址，然后根据多操作系统远程加载服务器IP地址获得多操作系统远程加载服务器的MAC地址；3.3QuickLoader向服务端发起用户身份认证，服务端进...

【专利技术属性】
技术研发人员：张硕，刘亚萍，周谱德，李少勇，廖海宁，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43