คำว่า Thin Clients เป็นเรื่องที่ถูกหยิบยกมากล่าวถึงกันอยู่เสมอ ๆ ในวงการไอทีทั่วโลก เนื่องด้วยปริมาณความต้องการใช้งานคอมพิวเตอร์ในปัจจุบันมีอัตราที่เพิ่มสูงขึ้นจนแทบเป็นเรื่องปรกติในองค์กร ส่งผลให้จำนวนเครื่องลูกข่ายที่มีเพิ่มขึ้นตามไปด้วย นอกจากจะหมายถึงการลงทุนที่เพิ่มสูงขึ้น ยังเป็นที่มาของความยุ่งยากในการดูแลบำรุงรักษาในด้านเทคนิคที่เพิ่มขึ้นอีกด้วย ยิ่งมีจำนวนเครื่องลูกข่ายในระบบมากเท่าไหร่ ปัญหาหลัก ๆ สองเรื่องดังกล่าวก็มักจะได้รับการนำมาทบทวนกันอยู่เสมอ และเมื่อมีปัญหาเกิดขึ้น ก็จะต้องมีเทคโนโลยีบางอย่างที่ถูกคิดค้นขึ้นเพื่อเป็นทางออกให้แก่ปัญหาเหล่านั้น

ปัญหาของ Thick Client

โดยทั่วไประบบคอมพิวเตอร์ในปัจจุบันจะถูกเชื่อมโยงกันด้วยระบบเครือข่ายท้องถิ่น ( Local Area Network : LAN ) ซึ่งเครื่องที่เป็นลูกข่ายในระบบหรือ Client มักจะเป็นเครื่องพีซีที่มีสเปคเครื่องที่เปี่ยมประสิทธิภาพ ประกอบด้วยโปรเซสเซอร์ความเร็วสูง ฮาร์ดดิสก์ความจุมาก ๆ หน่วยความจำที่มากเพียงพอต่อการรันแอปพลิเคชั่นที่นับวันจะต้องการพลังการประมวลผลสูงขึ้นทุกที และเพียบพร้อมไปด้วยอุปกรณ์ต่อพ่วงนานาชนิด เช่น ซีดีรอม เครื่องพิมพ์ ปัญหาของระบบที่ใช้เครื่องพีซีชุดใหญ่เช่นนี้จึงมีอยู่ไม่น้อยเลย เครื่องลูกข่ายประเภทนี้ ผู้เขียนขอเรียกสั้น ๆ ว่า Thick Client นะครับ

ในด้านการลงทุน เครื่องพีซีชุดใหญ่นี้จะมีราคาสูง หากใช้งานเพียงไม่กี่เครื่องก็คงไม่ใช้ปัญหา แต่ถ้ามีจำนวนเครื่องเป็นสิบเป็นร้อยเครื่องขึ้นไป ตัวเลขงบประมาณจะแตกต่างอย่างเห็นได้ชัด

ทรัพยากรที่ซ้ำซ้อน และกระจัดกระจาย เป็นอีกปัญหาหนึ่งซึ่งมีผลกระทบต่อการบริหารจัดการ ในขณะที่พีซีเหล่านี้ทุกเครื่องต่างก็มีฮาร์ดดิสก์ภายในตัวเอง จะต้องมีซอฟต์แวร์ทั้งระบบปฏิบัติการและโปรแกรมประยุกต์ติดตั้งไว้ทุกเครื่อง เมื่อเริ่มต้นติดตั้งเครื่องเหล่านี้ในแต่ละจุดในสำนักงานก็สูญเสียเวลาและแรงงานไปมากมายแล้ว หากมองต่อไปถึงข้อมูลของผู้ใช้ที่กระจัดกระจายในแต่ละเครื่อง คอนฟิกและสภาพแวดล้อมการใช้งานของแต่ละบุคคล จะสร้างภาระในเรื่องการสำรองข้อมูลขนาดไหน ปัญหาจะปรากฏขึ้นให้เจ้าหน้าที่ฝ่ายเทคนิคต้องเหนื่อยและเบื่อหน่ายเป็นรายวันอีก หากเครื่องเหล่านี้ติดไวรัส หรือเกิดความเสียหายจนถึงขนาดต้องนำออกไปซ่อมและเปลี่ยนเครื่องใหม่เข้ามาทดแทน

Thin Client คืออะไร

มีด้วยความต้องการที่จะลดขนาดของเครื่องคอมพิวเตอร์ที่ใช้เป็นเวิร์กสเตชั่นเหล่านี้ให้มีขนาดเล็กลง เพื่อช่วยให้ความยุ่งยากในด้านการบริหารจัดการและการบำรุงรักษาลดลงไปได้ จึงทำให้เกิดแนวคิดของ Thin Client ขึ้น โดยลดทั้งขนาดและคุณสมบัติของเครื่องคอมพิวเตอร์ชนิดนี้ลงให้เหมาะสมกับงานที่ใช้ ซึ่งจะช่วยลดต้นทุนลงไปได้ส่วนหนึ่ง ในขณะเดียวกันก็เป็นการยกเลิกทรัพยากรที่เป็นสื่อบันทึกข้อมูลขนาดใหญ่อย่างเช่น ฮาร์ดดิสก์ ออกไปจากตัวเครื่องลูกข่าย แล้วยกภาระการประมวลผล การจัดเก็บข้อมูล การบริการงานแอปพลิเคชั่น ซอฟต์แวร์ระบบปฏิบัติการ ซอฟต์แวร์ประยุกต์ และการควบคุมต่าง ๆ ให้ไปรวมอยู่ที่เครื่องเซิร์ฟเวอร์ที่เป็นศูนย์กลางในระบบเครือข่าย ที่เรียกว่า Server Based Computing แนวคิดเช่นนี้จะช่วยให้เกิดประโยชน์หลายประการ

- ช่วยลดต้นทุนด้านฮาร์ดแวร์ของเครื่องลูกข่ายลงได้ เช่น สำหรับสถานศึกษาอาจจะใช้เครื่องพีซีระดับต่ำ-ปานกลางที่ได้รับบริจาคมา

- ลดความยุ่งยากในด้านการจัดการระบบ ได้แก่ การตรวจเช็คไวรัส หรือ การสำรองข้อมูลในฮาร์ดดิสก์ของแต่ละเครื่อง

- ช่วยลดงานที่ต้องปฏิบัติที่จุดตั้งเครื่องลูกข่าย เช่น การเปลี่ยนตัวเครื่องเพื่อการซ่อมแซม อัพเกรด การติดตั้งซอฟต์แวร์ ประยุกต์เพิ่มเติมให้แก่ผู้ใช้

- ลดโอกาส และช่องทางที่จะเกิดความเสียหายเนื่องจากการโจรกรรมข้อมูล ในกรณีที่ตัวเครื่องลูกข่ายแบบ Thin Client ไม่ได้ติดตั้งหรืออนุญาติให้ใช้สื่อบันทึกข้อมูลประเภท Removable Media หรืออุปกรณ์ต่อพ่วง เช่น ฟล๊อปปี้ดิสก์ ( สำเนาไฟล์ไม่ได้ ) พอร์ตเครื่องพิมพ์ ( พิมพ์ข้อมูลจากเอกสารไม่ได้ ) เป็นต้น รวมไปถึงป้องกันการโจรกรรมอุปกรณ์บันทึกข้อมูลราคาแพงเช่น ฮาร์ดดิสก์อีกด้วย เพราะไม่มีฮาร์ดดิสก์อยู่ในเครื่องนั่นเอง

โครงสร้างของระบบ Server Based Computing

ส่วนประกอบของระบบ Server Based Computing ที่จะนำเอา Thin Client มาใช้ประโยชน์ได้นั้นจะมี 3 ส่วนสำคัญ ส่วนแรกคือเครื่องลูกข่าย เป็นเครื่องพีซีที่ตั้งอยู่ในบริเวณที่ยูสเซอร์ต้องใช้งาน มีฐานะเป็น Terminal ตัวหนึ่งที่เชื่อมต่อเข้ากับระบบเครือข่าย และมีคุณสมบัติทางด้านซอฟต์แวร์ที่สนับสนุนการบูตระบบเข้าสู่เครือข่ายได้ด้วยตนเอง ส่วนที่สองคือเครื่องเซิร์ฟเวอร์ เป็นเครื่องพีซีที่มีประสิทธิภาพสูง เพื่อสามารถให้บริการด้านเครือข่ายขั้นพื้นฐาน เป็นหน่วยเก็บข้อมูล และซอฟต์แวร์ต่าง ๆ ทั้งหมด อาจรวมไปถึงให้บริการงานอื่น ๆ ตามความต้องการขององค์กรอีกด้วย เช่น เป็นอินเตอร์เน็ตเซิร์ฟเวอร์ ไฟล์เซิร์ฟเวอร์ เป็นต้น หน้าที่หลักในการสนับสนุน Thin Client ก็คือ ทำหน้าที่เป็น Terminal Server ที่คอยสนับสนุนขั้นตอนการบูตระบบของ Thin Client ไปจนกระทั่งเครื่องเหล่านั้นสามารถใช้งานต่าง ๆ ได้ตามปรกติ และส่วนประกอบสุดท้ายคือ ระบบเครือข่ายที่ใช้เชื่อมต่อเครื่องลูกข่ายทั้งหลายเข้าสู่เครื่องเซิร์ฟเวอร์นั่นเอง

โปรโตคอล และบริการที่นำมาใช้

เพื่อทำให้การใช้งาน Thin Client เกิดเป็นโปรเจคที่เป็นจริงขึ้นได้นั้นจะต้องอาศัยโปรโตคอล และบริการด้านระบบเครือข่ายประกอบเข้าด้วยกันมากมายหลายอย่าง ตามลำดับการทำงานที่เราสามารถสัมผัสได้ จะแบ่งออกตามขั้นตอนการบูตของเครื่อง Thin Client จนกระทั่งผู้ใช้งานสามารถใช้งานแอปพลิเคชั่นได้ดังนี้

1. เริ่มต้นจากเครื่องพีซีที่เป็น Thin Client เริ่มต้นเปิดเครื่อง ไบออสของเครื่องจะเลือกวิธีการบูตเครื่องตามที่มีการกำหนดไว้แล้จากการเซ็ตอัพภายในตัวไบออสเอง ซึ่งในกรณีของการบูตเพื่อเข้าสู่ระบบเครือข่ายจะแบ่งออกได้ 3 ลักษณะคือ

1.1 บูตด้วยซอฟต์แวร์ที่บรรจุอยู่ใน ROM Boot ของการ์ดแลน บนแผงวงจรของการ์ดแลนส่วนใหญ่มักจะมีซ๊อกเก็ตว่างเตรียมไว้ให้ผู้ใช้นำชิปหน่วยความจำรอมติดตั้งลงไปได้ ซึ่งภายในหน่วยความจำนี้ผู้ใช้จะต้องบันทึกโปรแกรมสำหรับใช้บูตเครื่องเข้าสู่เครือข่ายไว้เสียก่อน

1.2 บูตด้วยโปรโตคอล PXE ( Preboot Execution Environment ) ซึ่งมักจะมี Build-in มาพร้อมกับไบออสของเมนบอร์ดรุ่นใหม่ ๆ หรือ Flash เพิ่มเติมเข้าไปในการ์ดแลนรุ่นใหม่ ๆ ได้

1.3 บูตด้วยแผ่นฟล๊อปปี้ดิสก์ โดยเป็นการจำลองการบูตของ ROM Boot ไว้ในแผ่นฟล๊อปปี้ดิสก์ เป็นวิธีที่ง่ายต่อการทดสอบก่อนการนำโค๊ดของ ROM Boot ไปเบิร์นลงสู่ ROM จริง ๆ
ในขั้นตอนนี้โปรแกรมที่กล่าวไปข้างต้นจะทำการ Broadcast ไปในระบบเครือข่าย ด้วยโปรโตคอล BOOTP ( RFC951) เพื่อร้องขอ TCP/IP Configuration จาก DHCP/BOOTP Server

2. DHCP/BOOTP Server จะตรวจสอบ MAC Address ของ Thin Client นั้น แล้วส่งพารามิเตอร์ที่เกี่ยวข้องกับคอนฟิกของ
โปรโตคอล TCP/IP ให้แก่ Client รวมทั้ง Path และชื่อไฟล์เคอร์เนลที่จะใช้ในการบูตในขั้นตอนถัดไป

3. Thin Client เมื่อได้รับค่าพารามิเตอร์ต่าง ๆ เกี่ยวกับ TCP/IP มาแล้ว จะใช้โปรโตคอล TFTP ( Trivial File Transfer Protocol ) เพื่อดาวน์โหลดไฟล์เคอร์เนลที่ระบุโดย DHCP Server มาสู่หน่วยความจำ และเริ่มต้นทำงานด้วยเคอร์เนลนี้

4. เคอร์เนลจะดำเนินการเริ่มต้นระบบปฏิบัติการ โดยในช่วงแรกจะทำงานภายใน RAM Disk ก่อน จากนั้นจึงรันโปรแกรม init เพื่อปฏิบัติงานตามสคริปต์ที่กำหนดการทำงานไว้ ได้แก่ การค้นหาอุปกรณ์ต่าง ๆ โหลดโมดูลที่จำเป็น โดยเฉพาะโมดูลไดร้วเวอร์สำหรับระบบเครือข่าย

5. เครื่อง Thin Client จะทำการ Broadcast ในฐานะ DHCP Client อีกครั้ง แต่ในครั้งนี้จะให้ความสำคัญกับข้อมูลเกี่ยวกับการ mount เข้าสู่ NFS Server ( Network File Service ) เพื่ออาศัยเนื้อที่ดิสก์ที่แชร์จากเครื่องเซิร์ฟเวอร์เป็น Root File System หลังจาก mount สำเร็จแล้ว สคริปต์ของ Thin Client จะทำการสลับการใช้งาน Root File System จาก RAM Disk มาเป็น Root File System ที่ได้จากการ mount ผ่านบริการ NFS นี้ จึงทำให้ Thin Client สามารถใช้งานซอฟต์แวร์ต่าง ๆ ร่วมกันจากจุดศูนย์กลาง ( เครื่อง NFS Server ) ดังนั้นผู้ดูแลระบบจึงสามารถกำหนดคุณสมบัติของ Thin Client ได้จากศูนย์กลางผ่านกลไกอันนี้

6. ต่อจากนั้น เคอร์เนลจะสร้าง File System ส่วนอื่น ๆ ขึ้นเพื่อระบบที่สมบูรณ์ยิ่งขึ้น จากนั้นจะเข้าสู่ Run Level ( โหมดของระบบปฏิบัติการ ) ตามที่ผู้ดูแลระบบกำหนดไว้ ซึ่งจะทำให้การทำงานของ Client เข้าสู่โหมดการทำงานแบบ Text Mode หรือ Graphical Mode ได้ตามที่ต้องการ หากเป็นการใช้งานแบบ Text Mode การทำงานจะสิ้นสุดลงที่เครื่องหมายพร้อมพ์และรอคอยให้ผู้ใช้สั่งงานคำสั่งแบบคอมมานด์ไลน์

7. แต่ถ้าเป็นกรณีที่ผู้ดูแลระบบกำหนดให้ Thin Client เริ่มทำงานในแบบ Graphical Mode สคริปต์ start_x จะทำงานต่อไป โดยจะทำการ Probe การ์ดแสดงผล และรันซอฟต์แวร์ชุด Xfree86 ซึ่งทำหน้าที่เป็น X Window จากนั้นจึงใช้โปรโตคอล Network X Protocol เชื่อมต่อเข้าสู่ X Server และ Display Manager เพื่อล๊อกอินเข้าใช้งานแบบกราฟฟิกต่อไป