Terminal Sunucu Yapının Üniversitelerde Uygulanması Yrd. Doç. Dr. Emin Germen Anadolu Üniversitesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü e-posta : [email protected] Özet Akademik bir eğitim altyapısının bilişim yönünden güçlendirilmesi, üniversite içerisinde görev alan gerek akademik ve idari personelin ve gerek üniversite öğrencisinin bilgisayar kullanabilme olanağının artırılmasıyla doğru orantılıdır. Mali açıdan oldukça büyük yükler getiren yaygın bilgisayar sistemlerinin etkin ve verimli bir biçimde kullanılmasına olanak tanıyan terminal sunucu (terminal server) yapı, eldeki modası geçmiş bilgisayarların günümüz bilgisayarlarının hızında çalışmasına olanak tanıyacak bir platform sunmaktadır. Bu çalışmada terminal sunucusu ve buna bağımlı zayıf istemci (thin-client) mimarisi tanıtılacak ve bu mimarinin Anadolu Üniversitesindeki uygulamalarına değinilecektir. 1. Giriş Günümüzde, ortak programların yoğun olarak kullanıldığı bilgisayar laboratuarları, Internet erişiminin sağlandığı Internet-Kafeler, kampus ölçekli bir ağa bağlı akademik ve idari personel bilgisayarları büyük ölçüde akademik bilişim altyapısının donanımını oluşturmaktadır. Eğitim kalitesi ve bilimsel bilgi birikiminin paylaşımı bu donanım altyapısının gücüyle doğru orantılı olarak artmaktadır. Ancak bilgisayar teknolojisinin gerek donanım gerekse yazılım açısından ivmelenerek gelişmesi göz önünde bulundurulduğunda yaklaşık iki-dört yıl içerisinde bu altyapı demode olmakta ve yeni programların ve teknolojinin gereksinimlerini karşılamakta yetersiz kalmaktadır. Kurumlar bu gelişime paralel olarak ellerinde kullanabilecek yatırımlar doğrultusunda mevcut bilgisayar sistemlerini yenilemekte ve bu işlem için onbinlerce dolar mertebesinde harcama yapmaktadırlar. Modası geçmiş bilgisayarlar da kullanımdan kaldırılmakta, bunun sonucunda ortada büyük bir bilgisayar çöplüğü oluşmaktadır. Bilgisayar sektörünün gelişmeye başladığı ilk yıllarda üniversitelerde ve büyük kurumlarda bilgisayar altyapısını mainframe teknolojisi oluşturmaktadır. İşlem gücünün tek bir noktada toplandığı ana bilgisayar ve bu bilgisayarla bağlantılı akılsız terminaller (monitör, klavye, yazıcı vb.) temeline dayalı çok yüksek maliyetli bu yapı, kişisel bilgisayarların gelişimine bağlı olarak yerini yerel ağ tabanlı çözümlere bırakmış ve bilişim maliyeti göreceli olarak oldukça ucuzlamıştır. Ancak kişisel bilgisayarların kısa zamanda (ortalama 2-4 yıl) çağının ihtiyaçlarını karşılayamaz duruma gelmesi, periyodik olarak bu bilgisayarların yenilenmesi ihtiyacını da beraberinde getirmiş ve böylece bilgisayarları günün teknolojisine uydurmak, üniversitelerin en büyük mali sorunlarından birisi olmuştur. Bilgisayar teknolojisinin gelişimine paralel olarak veri iletişim gelişimi de günden güne ivmelenmiş ve ağ teknolojisi yerel ağlarda Gigabit/sn.hızına erişmiştir. İşlem gücünün ucuzlamasıyla ve ağ iletişim altyapısının güçlenmesiyle artık kullanılmamaya başlanan mainframe mantığına, bir başka deyişle işletimin merkezileştirilmesi mantığına tekrar dönülmekte ve istemci-sunucu mimarisi bu tabana oturtulmaktadır. Bilişim sektöründeki Microsoft, Citrix, Sun, gibi önemli firmalar, bu teknolojiye büyük yatırım yapmakta ve performansı oldukça düşük kişisel bilgisayarların sadece bir terminal olarak güçlü ana sunucu etrafında çalıştırılması mantığına bağlı sistemlerini geliştirmektedirler. Bu çalışmada ilk olarak işlem gücü yüksek ana sunucu etrafında işlem gücü düşük kişisel bilgisayarların yerel ağ üzerinden bağlandığı terminal-sunucu mimarisi ve buna bağlı olarak zayıf istemci alt yapısı tanıtılacaktır. Daha sonra Anadolu Üniversitesi Eğitim Fakültesi öğrenci laboratuarında bu yapının uygulanma biçimi anlatılacaktır. Üçüncü bölümde bu yapının sağladığı avantajlara değinilecek ve gelecek yatırımların nasıl planlanacağı üzerinde durulacaktır. 2. Terminal-Sunucu Mimarisi Bilgi Teknolojisi (BT) (Information Technology IT) terminolojisinde Terminal sunucusu, kişisel bilgisayar, yazıcı gibi terminal olarak adlandırılan cihazların yerel ağ üzerinden, bir ağ arabirimi (örneğin 10/100 Mb/s Ethernet kartı, 56 K Modem, vb.) ile kendisine bağlanılan ve bu cihazlara servis veren bir donanımdır. Genelde bu donanım için işlem gücü yüksek, oldukça büyük bir bellek kapasitesine sahip bir sunucu bilgisayar kullanılmaktadır. Terminal sunucusuna bağlanan her bir bilgisayar, sunucudaki tek bağlantı kaynağını (Ethernet kartı veya modem) paylaşmakta ve bu bağlantı üzerinden sunucuyla veri iletişimi yapılmaktadır. Terminal olarak adlandırılan cihazlar için işlem gücü düşük standart bir grafik arabirime sahip kişisel bir bilgisayar yeterli olmakta ve bu bilgisayar sadece terminal sunucudaki programların çalıştırılmasını sağlamaktadır. Bu esnada terminal ve sunucu arasındaki yerel ağ bağlantısı üzerinden sadece terminallerin fare hareketleri ve klavyeden gelen ardışık basılmış tuş kombinasyonları sunucuya aktarılmakta ve işlem sonucu sunucudan alınan grafik verisi terminale yönlendirilmektedir. Bkz. Şekil 1 Ekran grafiği İstemci bilgisayar Fare hareketleri, klavye verileri Uygulamalar sunucu üzerinde çalışır Kullanıcı klavye ve fare verileri sunucuya iletilir Sunucudan ekran verileri istemciye aktarılır Merkezi terminal sunucu Şekil 1. Terminal sunucu yapısı Terminal-Sunucu yapı içerisinde terminal olarak adlandırılan ve bir ölçüde istemci diyebileceğimiz bilgisayarlarda hiçbir işlem yapılmamakta, tüm işlemler, merkezi sunucuda gerçekleşmektedir. Sunucuların donanımları planlanan kullanıcı sayısına ve çalıştırılacak programlara bağlı olarak belirlenmekte ve bu sunucu üzerine Microsoft Windows tabanlı uygulamaların çalıştırılabilmesi için Citrix® MetaFrame™ veya Microsoft® Windows 2000™ Server işletim sistemine gerek duyulmaktadır. Terminal olarak kullanılan bilgisayarlarda herhangi bir 16 bitlik veya 32 bitlik bir işletim sistemi (Windows 95, Windows 98, Windows NT veya üzeri) yeterli olmaktadır. Bu işletim sistemi üzerinde çalışacak bir bağlantı programı vasıtasıyla ağ üzerinden ana sunucu ile iletişim sağlanmakta ve sunucuda yüklenmiş tüm programlar çalıştırılabilmektedir. Bir başka deyişle istemciye bağlanmış her bir bilgisayarı bir akılsız-terminal olarak düşünmek olasıdır. Sonuç itibarıyla işlem gücü düşük bilgisayarlar sadece grafik ve veri arabirimi olarak kullanılmakta ve bu terminallerden elde edilen performans, sunucunun gücüyle doğru orantılı artmaktadır. İstemci ne kadar güçlüyse, performans açısından bu hız her bir kullanıcıya doğrudan yansımakta ve kullanıcı önünde sunucu bilgisayarı varmışçasına hızlı çalışabilmektedir. 3. Anadolu Üniversitesi Eğitim Fakültesi Laboratuarı Terminal-Sunucu Modeli Terminal Sunucu modelinin başarısı ve etkin kullanımı, sunucu olarak seçilen bilgisayarın gücüyle doğrudan ilişkilidir. Yaklaşık 20 kullanıcıya hizmet verebilecek ve ortalama ofis uygulamalarının ve program yazma geliştirme platformların çalıştırılabilmesini sağlayacak bir sunucu için en az Pentium 4 tabanlı bir işlem gücüne gereksinim duyulmaktadır. Ayrıca uygulamalar sonucu elde edilen deneyimler doğrultusunda her bir kullanıcı bilgisayar için sunucu bilgisayarda 25 Megabytlık bir belleğe ihtiyaç duyulmaktadır. Anadolu Üniversitesi Eğitim Fakültesi laboratuarı alt yapısı belirlenirken bu laboratuarın hizmet vereceği öğrenci kitlesi belirlenmiş ve bu kitleye yönelik programlar seçilmiştir. Eğitim laboratuarı 60 bilgisayardan oluşmakta ve 60 bilgisayar 3 ayrı mekana dağıtılmıştır. Sonuç olarak üç ayrı laboratuarda ortalama 20 bilgisayar öğrenci kullanımına sunulmuştur. Bu laboratuarlarda kullanılan bilgisayarlar Pentium MMX 160 MHz. tabanlı olup her birinde 16 MByte Ram ve 100 Mbit/saniye iletişim sağlayacak ethernet kartı bulunmaktadır. Ayrıca bilgisayarlarda en fazla 1 GByte kapasiteli sabit diskler bulunmaktadır. Bilgisayarlarda sadece Microsoft Windows 95 işletim sistemi ve Sunucu bilgisayara bağlantıyı gerçekleştirmeyi sağlayan bağlantı programı (Client Connection Manager) çalıştırılmaktadır. Bu laboratuarları kullanacak öğrenciler için gerekli uygulamalar aşağıda belirtilmiştir. Internet bağlantı programı: Internet Explorer Ofis Uygulamaları : Microsoft Word, Excel, PowerPoint, Access Veri Sıkıştırma ve açma programı : WinZip PDF dosya okuma porgramı : Adobe Acrobat Reader 5.0 Yazılım Geliştirme Platformu : Microsoft Visual Studio 6.0 Her bir öğrenci laboratuarı, bir başka deyişle her 20 istemci (terminal) için, bir sunucu atanmıştır. Bu sunucularda Pentium 4 1.6 MHz işlemcili ve Sabit Disk kapasitesi 30 GByte olup 1 GByte ana bellek kullanılmıştır. Bilgisayarlar birbirlerine yerel ağ üzerinden 100 MBit/sn hıza sahip anahtarlarla bağlanmış ve üniversite ağından ayrılmıştır. Üniversite ağına bağlı sunucudaki ikinci bir ethernet kartı vasıtasıyla tüm kullanıcı bilgisayarların Internet erişimi kontrollü bir şekilde sağlanmaktadır. Burada her bir kullanıcı için sanal IP numarası verilmiş ve Terminal Sunucu ayrıca ağ bağlantı cihazı olarak yapılandırılmıştır. Böylece üniversitelere tahsis edilen durağan IP numaralarının üzerinde ekonomiye gidilmiştir. Bkz Şekil 2 Internet 193.140.190.11 10.10.1.200 ... 10.10.1.1 10.10.1.2 10.10.1.20 Şekil 2. Laboratuar kurulum yapısı Öğrenciler, sunucu üzerindeki en son sürümlü programları oldukça hızlı biçimde çalıştırabilmekte ve sunucuda kendilerine ayrılmış yeterli bir sabit disk alanına verilerini depolayabilmektedirler. Böylece kullanıcı bilgisayarları için oldukça sınırlı kapasiteye sahip bir sabit disk yeterli olmaktadır. Bu sistemin en önemli avantajlarından birisi, sistem güvenliği ve gürbüzlüğüdür. Öğrencilerin terminal olarak kullandıkları bilgisayarlara program yükleyemediklerinden dolayı, sabit disklerin sistem yöneticileri tarafından istenmeyen programlarla doldurulmaları ve kullanıcılardan gelebilecek virüsler yüzünden sık sık oluşan sistem arızalarının önüne geçilmektedir. Yirmi bilgisayarlık bir laboratuarın bir aylık çalışması süresince ana sunucuda herhangi bir problemle karşılaşılmamıştır ve öğrencilerin çalışmalarını kesintiye uğratacak ciddi bir sorun çıkmamıştır. Aşağıda günün yoğun bir saatinde alınan sunucunun performans bilgileri görülmektedir. a) Terminal sunucunun sistem performans bilgisi b) Terminal sunucuya bağlı kullanıcı bilgisayarların idare merkezi Şekil 3. Terminal Sunucunun Ortalama Çalışma Durumu Öğrenci laboratuarları ve Internet Kafelerde kullanılan bu modelin bir benzeri olan zayıf istemci (thin-client) mimarisi idari personelin bilişim altyapısında kullanılmak üzere projelendirilmiştir. Zayıf istemci, içerisinde sabit diski olmayan ancak ana sunucu ile veri iletişimi yapabilen bir işletim sisteminin yüklü olduğu bir belleğe sahip masa üstü terminal olarak tanımlanabilir. Bu terminalin işlevi, sadece kullanıcının klavye ve fare verilerini yorumlayıp ethernet üzerinden ana sunucuya yollamak ve ana sunucudan gelen değişen ekran görüntülerini kullanıcıya iletmektir. Bu yapıda da kullanıcıların gereksinimi olan tüm programlar ve veriler sunucu üzerinde bulunmakta, tüm veri depolama işlemleri sunucu üzerinde kullanıcıya ayrılmış alanlada gerçekleşmektedir. 4. Terminal Sunucu ve Zayıf İstemci Modelinin Faydaları: Terminal sunucunun servis verdiği istemciler ister zayıf istemci isterse performansı düşük bir bilgisayar olsun, bu donanımların maliyetleri günümüz programlarının hızlarına ve istemlerine karşılık verebilecek bir bilgisayardan oldukça düşüktür. Az maliyetle yüksek performansa erişmenin en kolay yöntemlerinden birisi, terminal sunucu modeliyle yapılandırılmış çok istemcili bir sitemdir. Bu sistemin Anadolu Üniversitesine sağladığı yararlar şöyle açıklanabilir: Kolay Kurulum ve Kolay Kullanım: İstemciler için güçlü bir işletim sistemine gerek duyulmamaktadır. Zayı istemci içerisine kendi işletim sistemiyle (genelde Windows CE) gelmektedir. Bilgisayarlarda ise 16 bitlik bir işletim sisteminin çekirdeği yeterli olmaktadır. Bu bilgisayarların sunucuya bağlanması çok kısa bir zaman almaktadır. Bilgi Teknolojisi personelinin ve teknisyenlerin sistem yazılım ve donanımlarından kaynaklanan sorunlarla uğraşmaları gittikçe azalmakta, programların tek bir merkeze yüklenmesiyle, dağınık yazılımlarla uğraşmaktan kurtulunmakta ve problemlere merkezi çözümler, çok kısa zamanda üretilmektedir. Kullanıcıya ait tüm ayarlar merkezi sunucu üzerinde tutulduğu için tüm tanımlamalar bir merkezden yapılabilmektedir. Yeni programların veya kullanılan programların yeni sürümlerinin yüklemesi, kullanıcı tanımlarındaki değişiklikler, yazıcı vb eklentiler terminal üzerinde değil, merkezi sunucu üzerinde yapılmaktadır. Bu sayede terminal tarafında ortaya çıkabilecek tüm sorunlar daha baştan giderilmiş olmaktadır. Kullanıcıların işlem hızı gereksinimleri doğrultusunda her bir istemcinin güncellenmesine gerek kalmadan sadece sunucudaki donanım ve yazılım yenilemeleri, anında her kullanıcı için geçerli olmakta ve çok uzunca bir süre PC alımına gerek kalmamaktadır. Sadece merkezi sunucunun kapasitesinin arttırılması tüm kullanıcıların anında yüksek hıza geçmesini sağlayacaktır. 20 bilgisayarlık bir laboratuar kurulurken, üniversitedeki günlük kullanım için yeterli performansa sahip olmayan bilgisayarlar toplanmış ve bunlar için hiçbir yeni yatırım yapılmamıştır. Ortalama 1024x768 çözünürlüğü destekleyebilecek bir grafik kartına sahip Pentium MMX veya Intel 486 tabanlı bir bilgisayar, istemci olarak rahatlıkla kullanılabilmektedir. Böylece kurumlarda atıl durumdaki her türlü bilgisayarın değerlendirilmesi mümkün olmaktadır. Tüm yatırım sadece sunucu için yapılmış olup 20 bilgisayarın yükünü karşılayabilecek bir bilgisayar için yaklaşık 1500 US$ yeterli olmaktadır. Böylece 1500 US$ harcayarak tüm istemlere çok hızlı cevap veren 20 bilgisayarlık bir laboratuar kurulmuştur. 20 kullanıcılı bir bilgisayar sistemi için yeni bir yatırım planlanırken, bu ortamda kullanıcılar için PC yerine zayıf istemci düşünülmüştür. Aşağıda PC tabanlı bir bilgisayar sistemi ile zayıf istemci tabanlı bir sistemin mali karşılaştırılması görülmektedir. PC tabanlı 20 kullanıcılı sistem: Donanım: Günümüz ortalama Pentium 4 tabanlı PC maliyeti : 800 US$ 20 Kullanıcı maliyeti : 20 x 800 = 16.000 US$ Yazılım : 20 Kullanıcı maliyeti : 20 x Kullanılan programların lisans sözleşmeleri tutarı. Zayıf İstemci tabanlı 20 kullanıcılı sistem Donanım: Sunucu Pentium 4 tabanlı geniş belleğe sahip sunucu : 1500 US$ Zayıf-Kullanıcı : 400 US$ 20 Kullanıcı maliyeti : 20 x 400 = 8.000 US$ Toplam : 9.500 US$ Yazılım 1 Kullanıcı maliyeti : 1 x Kullanılan programların çok kullanıcılı lisans sözleşmesi tutarı. 5. Sonuç: Bu çalışmada hemen her kurumda kullanılabilecek ve üniversitelerin genel amaçlı çok kullanıcılı bilgisayar sistemlerine alternatif olabilecek, terminal sunucu tabanlı yapı tanıtılmış olup bu modelin kullanılmasının ekonomik ve işletimsel faydalarına değinilmiştir. Anadolu Üniversitesi’nde bu yapı kullanılarak oldukça kısıtlı bütçelerle kurulmuş ve öğrencilerin tüm ihtiyaçlarını karşılayabilen bir laboratuar modeli tanıtılmıştır. Bu model tüm üniversitelerde uygulandığında oldukça büyük bir ekonomik ve teknik kazanım elde edilebilecek, üniversitelerin bilgi teknolojisi altyapısını güçlendirmede önemli adımlar atılmış olacaktır.