
ディスクレスノード(またはディスクレスワークステーション)とは、ディスクドライブを搭載していないワークステーションまたはパーソナルコンピュータのことで、ネットワークブートを使用してサーバーからオペレーティングシステムをロードします。(ディスクが使用されておらず、ネットワークブートが使用されている場合、そのコンピュータはディスクレスノードとして機能しているとも言えます。)
ディスクレスノード(またはディスクレスノードとして機能するコンピュータ)は、ネットワークコンピュータまたはハイブリッドクライアントと呼ばれることがあります。ハイブリッドクライアントは、単にディスクレスノードを意味する場合もあれば、シンクライアントコンピューティングアーキテクチャのように、一部のアプリケーションのみをリモートで実行するディスクレスノードを指す、より具体的な意味で使用される場合もあります。
ディスクレスノードの利点としては、製造コストの削減、運用コストの削減、静音性の向上、管理性の向上(例えば、ソフトウェアのインストールを一元管理できるなど)が挙げられます。
多くの大学や一部の大規模組織では、管理の容易さを理由に、一部または全てのアプリケーションをリモートに保存しつつローカルで実行するという、同様の構成でPCが使用されています。しかし、ローカルハードドライブから起動する場合は、ディスクレスノードとは言えません。
ディスクレスノードはデータを処理するため、独自のCPUとRAMを使用してソフトウェアを実行しますが、データを永続的に保存しません。そのタスクはサーバーに委ねられます。これは、すべての重要な処理がサーバー上でリモートで行われるシンクライアントとは異なります。シンクライアント上で実行されるソフトウェアは、「シン」(つまり、比較的小さくシンプルな)クライアントソフトウェアのみであり、ディスプレイにダイアログボックスを描画したり、ユーザー入力を待ったりするなど、ユーザーと通信するための単純な入出力タスクを処理します。
シンクライアントコンピューティングと、その技術的前身であるテキスト端末(テキストのみの端末)の両方を包括する総称として、集中型コンピューティングという用語が用いられる。シンクライアントとテキスト端末はどちらも、すべてのクライアントの重要な処理タスクを実行するために、サーバーに強力な中央処理装置を必要とする場合がある。
ディスクレスノードは、リッチクライアント(一般的なパーソナルコンピュータなど)と集中型コンピューティングの中間的な存在と見なすことができる。効率性を高めるために中央ストレージを使用するが、集中処理は必要とせず、集中型コンピューティングモデルではほとんどの時間アイドル状態になりがちな、現代の最も低速なCPUの強力な処理能力さえも効率的に活用できる。
ディスクレスノードのオペレーティングシステム(OS)は、ネットワークブートを使用してサーバーからロードされます。場合によっては、USBフラッシュドライブなどのリムーバブルストレージ、またはフロッピーディスク、CD、DVDなどの起動可能なメディアを使用してブートストラッププロセスを開始することもあります。しかし、多くの最新のコンピュータのファームウェアは、起動可能なメディアを挿入することなく、サーバーを検出してブートプロセスを自動的に開始するように構成できます。

ネットワークによる自動起動では、デバイスの起動に必要なファイルを持つサーバーを見つけるために、一般的にPXE ( Preboot Execution Environment ) またはBOOTP ( Bootstrap Protocol ) ネットワーク プロトコルが使用されます。標準的なフルサイズのデスクトップ PC は、Universal Network Device Interfaceブート ROM を搭載したアドオン ネットワーク カードを使用することで、この方法でネットワーク ブートできます。ディスクレス ネットワーク ブートは、ビジネス用途向けのデスクトップ PC やノート PC に標準搭載されている機能です。これは、ディスク ブートの標準的なデスクトップ コンピュータで、リモートで診断を実行したり、ソフトウェアをインストールしたり、ディスク イメージをローカル ハード ドライブに適用したりするために使用できるためです。
上記のようにブートストラップ処理が開始されると、ブートストラップは主に3つのアプローチのいずれかに従って実行されます。
この3つ目のアプローチでは、RAMに完全なディスクイメージを格納したり、読み取り専用ファイルシステムを使用したりするよりも、クライアントOSを使いやすくなります。このアプローチでは、システムはディスクレスノードが書き込んだすべてのデータを格納する「書き込みキャッシュ」を使用します。この書き込みキャッシュは通常、サーバー(またはクライアントストレージがあればその上)に保存されるファイルです。クライアントRAMの一部である場合もあります。この書き込みキャッシュは、永続的または揮発性です。揮発性の場合、特定のクライアントが仮想ディスクに書き込んだすべてのデータは、そのクライアントが再起動されると破棄されますが、ユーザーデータは、ユーザー(ローミング)プロファイルまたはホームフォルダ(リモートサーバーに保存されている)に記録されていれば永続的に保持されます。Microsoft WindowsまたはLinuxクライアントOSを起動できるディスクレスノードの展開を可能にする2つの主要な商用製品( Hewlett-Packardの製品とCitrix Systemsの製品)は、このような書き込みキャッシュを使用しています。Citrix製品は永続的な書き込みキャッシュを使用できませんが、VHDとHP製品は使用できます。
Windows 3.x および Windows 95 OSR1 [ 4 ] は、 NetWareサーバー[ 5 ] 、 Windows NT サーバー[ 6 ]、さらには DEC Pathworksサーバー[ 7 ]からのリモート ブート操作をサポートしていました。
Qualystem ( Neowareに買収)、LanWorks ( 3Comに買収)、Ardence ( Citrix Systemsに買収)、APCT [ 8 ]、Xtreamining Technology [ 3 ]などのサードパーティのソフトウェアベンダーは、 Windows製品ラインの新しいバージョンをリモートブートすることを目的としたソフトウェア製品を開発および販売してきました。Windows 95 OSR2 と Windows 98 は Qualystem と Lanworks によってサポートされ、Windows NT は APCT と Ardence (当時 VenturCom と呼ばれていました) によってサポートされ、Windows 2000/XP/2003/Vista/Windows 7 はHewlett-Packard ( Qualystem を買収したNeoware を買収) と Citrix Systems ( Ardence を買収) によってサポートされています。
基本的に、複数のマシンに対して単一のOSイメージを使用することで(ノード間のハードウェア構成の違いに応じて多少のカスタマイズは必要となる場合がある)、ソフトウェアのインストールとインストール済みソフトウェアの保守をより効率的に行うことができます。さらに、運用中に行われたシステム変更(ユーザーの操作、ワーム、ウイルスなどによるもの)は、電源が切断されたときに消去するか(イメージがローカルRAMディスクにコピーされている場合)、Windows XP Embeddedのリモートブート[ 9 ] [ 10 ]のように、あるいは完全に禁止することができます(イメージがネットワークファイルシステムの場合)。これにより、ユーザーが実験したりシステムを「ハッキング」しようとしたりする可能性のある公共のアクセスエリア(図書館など)や学校などでの使用が可能になります。
しかし、上記いずれの利点も実現するためにネットワークブートを実装する必要はありません。通常のPCでも(適切なソフトウェアを使用すれば)、例えば毎晩、オペレーティングシステムをダウンロードして再インストールするように構成できます。ただし、ディスクレスノードが起動する共有ディスクイメージを使用する場合と比べて、追加の作業が必要になります。
最新のディスクレスノードは、1:Nの関係(1つのディスクイメージをN個のディスクレスノードが同時に使用)で、まったく同じディスクイメージを共有できます。これにより、ソフトウェアアプリケーションのインストールとメンテナンスが非常に簡単になります。管理者はアプリケーションを一度インストールまたはメンテナンスするだけで済み、クライアントは更新されたイメージから起動するとすぐに新しいアプリケーションを取得できます。ディスクイメージの共有は、書き込みキャッシュを使用することで可能になります。各クライアントは独自のキャッシュに書き込むため、共有ディスクイメージへの書き込みをめぐってクライアントが競合することはありません。
最新のディスクレスノードシステムはすべて、1対1のクライアント対ディスクイメージの関係を使用することもできます。この場合、1つのクライアントが1つのディスクイメージを「所有」し、そのディスクイメージに直接書き込みます。書き込みキャッシュは使用されません。
共有ディスクイメージに変更を加える場合は、通常、次のように行います。
中央ディスクストレージの利用は、ディスクストレージの効率的な利用にもつながります。これによりストレージコストを削減し、冗長動作をサポートするRAIDアレイや、中断なくストレージを追加できるストレージエリアネットワークなど、より信頼性の高い最新のストレージ技術への投資に資金を充てることができます。さらに、ディスクドライブの機械的または電気的な故障による損失(統計的には、多数のディスクが関係する数年という期間で発生する可能性が非常に高い事象)は、発生する可能性が低く(故障する可能性のあるディスクドライブの数が少ないため)、中断を引き起こす可能性も低くなります(RAIDアレイの一部である可能性が高いため)。これはまた、ノード自体がリッチクライアントよりもハードウェア障害を起こす可能性が低いことも意味します。
ディスクレスノードは、シンクライアントと同様にこれらの利点を共有しています。
しかし、このストレージ効率の向上には代償が伴う。コンピューティングの世界ではよくあることだが、ストレージ効率の向上は、時にパフォーマンスの低下を招くことがある。
多数のノードが同時に同じサーバーに要求を突きつけると、すべてのユーザーのパフォーマンスが低下する可能性があります。しかし、これはサーバーに大容量のRAMを搭載する(キャッシュ性能が向上し、読み取り操作が高速化される)、サーバーを追加する(I/Oワークロードが分散される)、またはRAIDアレイにディスクを追加する(物理I/Oワークロードが分散される)ことで軽減できます。いずれにしても、リッチクライアントもユーザーデータを保存するためにサーバーを使用するため、これはあらゆるクライアント/サーバーネットワークに何らかの影響を与える可能性のある問題です。
実際、ユーザーデータは環境によってはオペレーティングシステムやプログラムよりもはるかに大きなサイズになり、アクセス頻度もはるかに高くなる可能性があるため、ディスクレスモデルに移行しても必ずしもパフォーマンスが著しく低下するとは限りません。
ディスクレスモデルでは、リッチクライアントモデルと比較して、より大きなネットワーク帯域幅(つまり容量)が使用されます。これは必ずしもより大容量のネットワークインフラストラクチャを設置する必要があるという意味ではなく、既存のネットワーク容量のより高い割合が使用されることを意味する可能性があります。
最後に、ネットワークデータ転送遅延(ネットワーク経由でデータを物理的に転送する時間)と競合遅延(サーバーが他のノードのリクエストを処理するのを待ってから自分のリクエストを処理する時間)が組み合わさると、アプリケーションの性質やネットワークインフラストラクチャおよびサーバーの容量によっては、ローカルドライブを使用する場合と比較して、許容できないほどのパフォーマンス低下につながる可能性があります。
ディスクレスノードが役立つもう一つの例は、コンピュータが損傷または破壊される可能性のある危険な環境です。このような環境では、安価なノードと最小限のハードウェアが有利になります。ここでも、シンクライアントは有効です。
ディスクレスマシンは消費電力や騒音も少ないため、環境面でのメリットが期待でき、一部のコンピュータクラスタ用途に最適である。
シンクライアントアーキテクチャとディスクレスノードアーキテクチャはどちらもディスクレスクライアントを採用しており、リッチクライアントに比べて利点がある(上記参照)が、処理場所に関しては異なる。