Поное руководство по серверу терминалов: запуск, подключение и приложение

В этой статье описывается процесс инициализации сервера терминалов и описывается, что происходит, когда пользователь подключается к серверу и запускает приложение.

Исходная версия продукта: Windows Server 2012 R2
Исходный номер КБ: 186572

Инициализация сервера терминалов Windows

По мере загрузки и загрузки операционной системы Windows Terminal Server служба сервера терминалов (Termsrv.exe) запущена и создает стеки прослушивания (по одному на протокол и на транспортную пару), которые прослушивают входящие подключения. Каждому подключению предоставляется уникальный идентификатор сеанса или sessionID для представления отдельного сеанса серверу терминалов. Каждый процесс, созданный в сеансе, «помечен» связанным sessionID, чтобы отличать пространство имен от любого другого пространства имен подключения.

Консоль (клавиатура сервера терминалов, мышь и видео) всегда загружается первым и рассматривается как подключение клиента в особом случае и назначенное sessionID. Сеанс консоли начинается как обычный сеанс Windows NT с настроенным Windows NT дисплеем, мышью и драйверами клавиатуры.

Затем служба сервера терминалов вызывает диспетчер сеансов Windows NT (Smss.exe), чтобы создать два (по умолчанию = 2) бездействия клиентских сеансов (после создания сеанса консоли), ожидающим клиентских подключений. Чтобы создать сеансы бездействия, диспетчер сеансов выполняет процесс Windows NT подсистемы клиента или сервера (Csrss.exe), и этому процессу назначен новый sessionID. Процесс CSRSS также вызывает процесс Winlogon (Winlogon.exe) и модуль ядра Win32k.sys (Window Manager и интерфейс графического устройства — GDI) в новом связанном sessionID. Измененный загрузчик Windows NT распознает этот Win32k.sys как загружаемый образ SessionSpace по предопределенным битам, установленным в заголке изображения. Затем кодовая часть изображения будет переместиться в физическую память с указателями из виртуального адресного пространства ядра для этого сеанса, если Win32k.sys еще не загружен. По дизайну он всегда присоединяется к ранее загруженным коду изображения (Win32k.sys), если он уже существует в памяти. Например, из любого активного приложения или сеанса.

Затем раздел данных (или не общий) этого изображения будет выделен для нового сеанса из созданного раздела памяти ядра SessionSpace, доступного для страниц. В отличие от сеанса консоли, сеансы клиента сервера терминалов настроены для загрузки отдельных драйверов для дисплея, клавиатуры и мыши.

Новым драйвером дисплея является устройство RDP, Tsharedd.dll. Драйверы мыши и клавиатуры взаимодействуют с стеком через диспетчер стека нескольких экземпляров, termdd.sys. Termdd.sys отправит сообщения о действиях с помощью мыши и клавиатуры драйверу RDP, Wdtshare.sys. Эти драйверы позволяют удаленно и интерактивно использовать клиентский сеанс RDP. Наконец, сервер терминалов также вызывает поток прослушиватель подключения для протокола RDP, который снова управляется диспетчером стека нескольких экземпляров (Termdd.sys), который прослушивает подключения клиентов RDP по номеру порта TCP 3389.

На этом этапе процесс CSRSS существует под собственным пространством имен SessionID, и при необходимости для каждого процесса для каждого процесса будут сданы его данные. Все процессы, созданные в рамках этого SessionID, будут автоматически выполняться в sessionSpace процесса CSRSS. Это предотвращает доступ процессов с разными sessionID к данным другого сеанса.

Подключение клиента

Клиент RDP можно установить и запустить на любом терминале под управлением Windows (на основе WinCE), Windows для workgroups 3.11 с TCP/IP-32b или платформе на основе API Microsoft Win32. Надстройка citrix Metaframe поддерживает клиенты не из Windows. Размер исполняемого файла клиента RDP для Windows для рабочих групп составляет примерно 70 КБ, используется рабочий набор размером 300 КБ и 100 КБ для отображения данных. Размер клиента на основе Win32 составляет примерно 130 КБ, для отображения данных используется рабочий набор размером 300 КБ и 100 КБ.

Клиент инициирует подключение к серверу терминалов через TCP-порт 3389. Поток прослушиватель RDP сервера терминалов обнаружит запрос сеанса и создаст новый экземпляр Стека RDP для обработки нового запроса сеанса. Поток прослушиватель передает входящий сеанс новому экземпляру стека RDP и продолжает прослушивать TCP-порт 3389 для дальнейших попыток подключения. Каждый стек RDP создается по мере подключения клиентских сеансов для обработки согласования сведений о конфигурации сеанса. В первую очередь необходимо установить уровень шифрования для сеанса. Сервер терминалов изначально поддерживает три уровня шифрования: низкий, средний и высокий.

Низкое шифрование шифрует только пакеты, от отправленные клиентом на сервер терминалов. Это «только входное» шифрование используется для защиты ввода конфиденциальных данных, таких как пароль пользователя. Среднее шифрование шифрует исходяющие пакеты от клиента так же, как и низкоуровневый шифрование, но также шифрует все отображаемого пакета, возвращаемого клиенту с сервера терминалов. Этот метод шифрования обеспечивает защиту конфиденциальных данных, так как они по сети отображаются на удаленном экране. Как низкое, так и среднее шифрование используют алгоритм Microsoft-RC4 (измененный алгоритм RC4 с улучшенной производительностью) с 40-битным ключом. При высоком шифровании пакеты шифруются в обоих направлениях, в клиенте и из клиента, но будут использовать стандартный алгоритм шифрования RC4 с 40-битным ключом. Неэкспортируемая версия Windows NT Terminal Server будет обеспечивать 128-битное шифрование RC4 высокого уровня.

Между клиентом и сервером будет происходить обмен шрифтами, чтобы определить, какие распространенные системные шрифты установлены. Клиент уведомит сервер терминалов о всех установленных системных шрифтах, чтобы ускорить отрисовку текста во время сеанса RDP. Когда сервер терминалов знает, какие шрифты доступны клиенту, вы можете сэкономить пропускную способность сети, передав в клиент сжатые шрифты и строки символов Юникода, а не большие растры.

По умолчанию все клиенты резервируют 1,5 МБ памяти для кэша точечек, который используется для кэширования точек-карт, таких как значки, панели инструментов, курсоры и так далее, но не используется для удержания строк Юникода. Кэш не удается (с помощью ключа реестра) и перезаписывается с помощью алгоритма LRU. Сервер терминалов также содержит буферы, позволяющие управлять потоком передачи обновлений экрана клиентам, а не постоянному потоку. Когда взаимодействие с пользователем в клиенте высоко, буфер очищается приблизительно 20 раз в секунду. Во время простоя или при бездействии пользователя буфер сбрасывается только 10 раз в секунду. Вы можете настроить все эти номера с помощью реестра.

После согласования сведений о сеансе экземпляр стека RDP сервера для этого подключения будет соединен с существующим бездействующим сеансом пользователя Win32k, и пользователю будет предложено Windows NT экрана для Windows NT. Если автономная настройка настроена, зашифрованное имя пользователя и пароль будут переданы серверу терминалов и продолжится процесс логин. Если в настоящее время не существует бездействующим сеансов Win32k, служба сервера терминалов будет вызывать диспетчер сеансов (SMSS), чтобы создать новое пространство пользователей для нового сеанса. Большая часть сеанса пользователя Win32k использует общий код и загружается значительно быстрее после загрузки одного экземпляра.

После вводить имя пользователя и пароль пакеты отправляются на сервер терминалов. Затем процесс Winlogon выполняет необходимую проверку подлинности учетной записи, чтобы убедиться, что пользователь имеет привилегии для входа в систему и передает домен и имя пользователя службе сервера терминалов, которая поддерживает список SessionID домена или имени пользователя. Если с этим пользователем уже связан SessionID (например, отключенный сеанс), текущий активный стек сеанса присоединяется к старому сеансу. Затем удаляется временный сеанс Win32, используемый для первоначального сеанса. В противном случае подключение переходит в обычное состояние, и служба сервера терминалов создает новое сопоставление sessionID домен/имя пользователя. Если по какой-либо причине для этого пользователя активно несколько сеансов, отображается список сеансов, и пользователь решает, какой из них выбрать для повторного подключения.

Запуск приложения

После этого для пользователя отображается рабочий стол (или приложение, если в режиме с одним приложением). Когда пользователь выбирает 32-битное приложение для запуска, команды мыши передаются на сервер терминалов, который запускает выбранное приложение в новое виртуальное пространство памяти (2 ГБ приложения, ядро 2 ГБ). Все процессы на сервере терминалов будут совместно работать с кодом в режимах ядра и пользователя, где это возможно. Чтобы обеспечить общий доступ к коду между процессами, Windows NT виртуальной памяти (VM) использует защиту страниц при копировании при записи. Если нескольким процессам необходимо считывать и записывать одно и то же содержимое памяти, диспетчер ВМ назначит область памяти защиту страниц при копировании при записи. Процессы (сеансы) будут использовать то же содержимое памяти, пока не будет выполнена операция записи, после чего диспетчер виртуальной системы скопирует физический фрейм страницы в другое расположение, обновает виртуальный адрес процесса, указав на новое расположение страницы, а затем пометит страницу как чтение и записи. Копирование при записи удобно и эффективно для приложений, работающих на сервере терминалов.

Когда приложение на основе Win32, например Microsoft Word, загружается в физическую память одним процессом (сеансом), оно помечается как копирование при записи. Когда новые процессы (сеансы) также вызывают Word, загрузчик изображений просто будет указать новые процессы (сеансы) на существующую копию, так как приложение уже загружено в память. Если требуются буферы и пользовательские данные (например, сохранение в файл), необходимые страницы будут скопированы в новое физическое расположение памяти и помечены как чтение и записи для отдельного процесса (сеанса). Диспетчер ВМ защищает это пространство памяти от других процессов. Однако большая часть приложения является кодом для совместной работы и будет иметь только один экземпляр кода в физической памяти независимо от того, сколько раз оно будет запускаться.

Предпочтительно (хотя и необязательно) запускать 32-битные приложения в среде сервера терминалов. 32-bit applications (Win32) will allow sharing of code and run more efficiently in multi-user sessions. Windows NT позволяет запускать 16-битные приложения (Win16) в среде Win32 путем создания виртуального компьютера на основе MS-DOS (VDM) для каждого приложения Win16. Все 16-битные выходные данные преобразуются в вызовы Win32, которые выполняют необходимые действия. Так как приложения Win16 выполняются в своей собственной VDM, код нельзя совместно использовать между приложениями в нескольких сеансах. Для перевода между вызовами Win16 и Win32 также необходимы системные ресурсы. Запуск приложений Win16 в среде сервера терминалов потенциально может потреблять вдвое больше ресурсов, чем в сравнимом приложении на основе Win32.

Отключение сеанса и отключение пользователя

Отключение сеанса

Если пользователь решит отключить сеанс, процессы и все пространство виртуальной памяти останутся на физическом диске, если для других процессов требуется физическая память. Так как сервер терминалов сохраняет сопоставление домена/имени пользователя и связанного с ним sessionID, при повторном подсоединение одного и того же пользователя существующий сеанс будет загружен и снова доступен. Дополнительное преимущество RDP состоит в возможности изменения разрешений экрана сеанса в зависимости от того, что пользователь запрашивает для сеанса. Например, предположим, что пользователь ранее подключился к сеансу сервера терминалов с разрешением 800 x 600 и отключил его. Если пользователь переходит на другой компьютер, который поддерживает разрешение только 640 x 480, и повторно подключен к существующему сеансу, рабочий стол будет перерисован для поддержки нового разрешения.

Вход пользователя

Как правило, выйдите из нее просто. После выхода пользователя из сеанса все процессы, связанные с SessionID, будут завершены, а память, выделенная для сеанса, будет отпущена. Если пользователь работает с 32-битным приложением, например Microsoft Word, и выходит из сеанса, код самого приложения остается в памяти, пока последний пользователь не выйдет из приложения.

Терминальный сервер

До появления персональных компьютеров вычислительные задачи выполнялись на больших машинах – «мэйн-фреймах», которые в нашей стране назывались ЭВМ. Пользователи получали к ним доступ в режиме разделения времени через терминал, чаще всего представлявший собой алфавитно-цифровой дисплей и клавиатуру. Такой терминал подключался к ЭВМ через выделенную линию, в качестве которой могла использоваться даже обычная телефонная линия, либо, позднее, через ранние прообразы компьютерной сети. Именно в таком режиме, будучи ещё школьником, начинал свою работу основатель компании Microsoft Билл Гейтс.

Режим разделения времени означает, что процессорное время разделяется между всеми пользователями по очереди (которых могло быть до нескольких сот). Однако за счёт относительно высокого быстродействия процессора и небольшого периода обслуживания каждому пользователю казалось, что он работает на ЭВМ в полном одиночестве.

Так выглядели терминальные устройства и ЭВМ VAX-11/780 компании DEC. Такая ЭВМ и терминалы были поставлены для обслуживания московской Олимпиады 1980 г. (источник: thg.ru)

В наши дни решение удалённого терминального доступа RDS (Remote Desktop Service) продолжает успешно использоваться и входит в состав операционной системы Windows Server, начиная с Windows NT 4.0. Оно стало основой для более продвинутого решения виртуальной инфраструктуры рабочих столов VDI (Virtual Desktop Infrastructure).

Различия терминального доступа и виртуализации рабочего стола

Основное различие между решениями RDS и VDI в том, что если в RDS у всех пользователей рабочий стол выглядит одинаково (берётся с удалённого сервера), то в VDI каждый пользователь может иметь свой собственный рабочий стол, т. е. полностью эмулировать работу на персональном компьютере.

Ключевым отличием решений виртуализации рабочего стола и терминального сервера является уровень изоляции ресурсов для пользователей. В терминальном сервере создаются учётные записи пользователей, которые обеспечивают работу в единой операционной системе так, чтобы они не мешали друг другу. На терминалы пользователей устанавливаются специальные приложения, которые дают им возможность работать с отдельными сессиями на терминальном сервере. Однако в терминальном режиме можно запустить не каждое приложение. При терминальном доступе изоляция пользователей происходит на уровне сессии. И если какое-то приложение вызывает сбой на уровне операционной системы, то вместе с пользователем, вызвавшим сбой, перезагрузятся и остальные пользователи, работающие на этом же сервере.

Технология виртуализации VDI предоставляет гораздо большие возможности, в частности возможность создания персональной виртуальной машины для каждого пользователя. Однако это требует бóльших серверных мощностей по сравнению с терминальным доступом. Кроме того, для развёртывания VDI часто требуется система хранения данных с высоким IOPS.

Решение в пользу одного или другого решения должно приниматься на основе анализа стоящих задач.

Терминальный сервер проще и дешевле в развёртывании, однако часто не обеспечивает требуемого уровня изоляции пользователей.

Виртуализация полезна в случаях, если пользователю необходимы права администратора либо требуются приложения, которые нестабильно работают на терминальном сервере.

Что такое терминальный сервер

Итак, терминальный сервер – это сервер или кластер серверов, который обеспечивает удалённое обслуживание многих клиентских систем (рабочих компьютеров пользователей), которые подключаются к локальной сети без использования модема или сетевой интерфейсной карты. Эта концепция была введена компанией Microsoft в виде функции терминальных услуг (terminal services) в ОС Windows Server. Начиная с версии Windows Server 2008 R2, эти услуги стали именоваться Remote Desktop Services (RDS).

На сегодняшний день для организации сервера терминалов Windows чаще всего используется ОС Windows Server 2019, 2016, 2012 R2. Более ранние версии 2008 и 2010 уже мало актуальны и сейчас лишь поддерживаются.

Преимущества и недостатки

Терминальные серверы дают возможность централизованного хостинга приложений и данных предприятия вне зависимости от расположения и платформы устройств конечных пользователей, давая доступ к ним через терминальные клиентские устройства. Эта концепция даёт много преимуществ:

• Доступ к цифровым ресурсам предприятия из любого места, в любое время и практически с любого устройства.
• Наличие единой точки мониторинга позволяет контролировать всю инфраструктуру с центрального пульта.
• Приложения устанавливаются однократно и регулярно обновляются в терминальном сервере централизованно, то есть нет необходимости делать это на каждом компьютере в сети.
• Наличие одновременной централизованной лицензии вместо лицензирования каждого устройства, что снижает стоимость лицензирования.
• Замена пользовательских компьютеров на рабочих местах на т. н. «тонкие клиенты» (thin clients – устройства для подключения к терминальному серверу) снижает капитальные и операционные затраты предприятия за счёт централизации обслуживания, а также снижения расходов на электроэнергию.
• Увеличивается срок службы терминального оборудования.
• Повышается безопасность сети предприятия.
• Однако и недостатки у такого решения тоже есть:
• Концентрация всей функциональности в рамках одного или нескольких серверов. Поэтому выход из строя любого элемента между приложением и терминалами приводит к простою многих пользователей.
• Усиливаются последствия ошибок конфигурации и работы ПО, которые затрагивают сразу всех пользователей.
• Возможные проблемы с лицензированием: некоторые приложения не предусматривают работы нескольких пользователей на одном сервере или требуют использования более дорогих лицензий.

Архитектура и лицензирование

Терминальный сервер состоит из трёх основных компонентов:

• Многоядерный сервер для централизованного хостинга ресурсов.
• Протокол для связи с удалёнными рабочими столами пользователей RDP (Remote Desktop Protocol), который управляет передачей данных между сервером и клиентом.
• Клиентская программа на каждом пользовательском устройстве, которая позволяет ему подключаться к серверу по протоколу RDP.

Кроме того, необходима служба лицензирования терминалов (Terminal Services Licensing Service), которая представляет серверу клиентские лицензии служб терминалов TS CAL (Terminal Services Client Access License), чтобы они могли к нему подключаться. Список сессий при этом сохраняется в службе Sessions Directory Service. Список индексируется по имени пользователя, что позволяет ему всё время подключаться к одному и тому же серверу.

Начиная с Windows Server 2008, лицензии служб удалённых рабочих столов называют RDS CAL.

Существует два типа лицензий RDS CAL.

• CAL на пользователя, которая позволяет установить сеанс удалённого рабочего стола на сервере независимо от количества устройств, используемых для подключения.
• CAL на устройство, которая позволяет определенному устройству установить сеанс удалённого рабочего стола на сервере независимо от количества пользователей, подключённых с помощью этого устройства.

Примеры продуктов

Microsoft RDS

Службы удалённого рабочего стола (RDS) – один из компонентов Microsoft Windows Server, позволяющий пользователю работать под управлением удалённого компьютера, на котором установлены нужные ему приложения, через устройства тонкого клиента либо через сетевое соединение при помощи протокола удалённого рабочего стола (RDP).

Службы удалённого рабочего стола RDS (источник: Microsoft)

Платформа RemoteApp Service позволяет представлять приложения, доступ к которым может быть получен удалённо через Службы удалённых рабочих столов (RDS), как если бы они были запущены на локальном компьютере пользователя. Программа RemoteApp запускается на терминале пользователя в собственном окне, размеры которого можно менять, оно может перемещаться между несколькими мониторами, а также имеет собственный значок на панели задач. Если один пользователь запускает несколько программ RemoteApp на одном сервере, эти программы RemoteApp совместно используют один сеанс RDS.

Citrix XenApp и XenDesktop

В решении Citrix используется платформа Microsoft RDS. В инфраструктуре виртуализации Citrix есть много компонентов, но главные среди них следующие:

• Citrix Virtual Apps.
• Citrix Virtual Apps & Desktops.

Citrix Virtual Apps – основной продукт, предназначенный для удалённой работы в приложениях для пользователей. Citrix Virtual Apps & Desktops расширяет возможности RDS, организуя инфраструктуру виртуальных рабочих столов (VDI). Оба продукта обеспечивают пользователям безопасную работу приложений и настройки безопасности в зависимости от устройства пользователя.

В названиях продуктов терминального сервера Citrix есть некоторая путаница. Компания ввела наименования Citrix XenApp для виртуализации приложений и Citrix XenDesktop для виртуализации рабочих столов. Затем Citrix объединила оба продукта в одном бренде – XenDesktop 7.0. Затем компания отказалась от такого объединения, и это иногда путает пользователей. Сейчас Citrix опять поставляет два раздельных продукта – XenApp 7.6 и XenDesktop 7.6, в то же время называя их Citrix Virtual Apps и Citrix Virtual Apps & Desktops, поскольку второе решение включает в себя практически весь функционал первого.

Как Citrix Virtual Apps, так и Citrix Virtual Apps & Desktops поставляются в трёх комплектациях, с разным функционалом и ценами:

Для того чтобы повысить воспринимаемое качество работы пользователей, нужно приобрести и другие продукты – такие, как Citrix Provisioning Services (PVS) и Citrix Director

Установка продуктов Citrix может быть достаточно сложной, и для этой цели часто требуются сертифицированные профессионалы. Кроме того, необходимо подобрать правильные конфигурации большого количества компонентов. Для поддержки инфраструктуры Citrix также требуется база данных Microsoft SQL.

VMware Server и VMware ESX

Компания VMware занимает прочные позиции на рынке виртуализации серверов, а также на рынке ПО виртуализации рабочих столов (VDI). В сегменте бесплатных средств виртуализации серверов есть продукт VMware Server, который с 2010 года не поддерживается.

Функции VMware Server (ранее VMware GSX Server) входят теперь в функционал решения VMware ESX. Решение VMware Server позволяет не только работать в режиме терминального сервера, но также есть возможность создания, редактирования и работы виртуальных машин. В нём могут работать виртуальные машины, созданные другими продуктами VMware, а также Microsoft Virtual PC. В настоящее время функции VMware Server заменены функцией «Shared Virtual Machines», введённой в продукте VMware Workstation 8.0 и его более поздних версиях.

Оборудование для хостинга услуг RDS

RDS – прежде всего программное решение. В качестве аппаратной платформы для услуг RDS может подойти практически любой, достаточно мощный сервер, который выбирается согласно потребностям предприятия или организации. Он должен соответствовать нуждам пользователей и ресурсам, необходимым для эффективного исполнения на сервере рабочих приложений, чтобы ни один сотрудник не испытывал затруднений или задержек при работе приложений.

Это могут быть, например, следующие платформы: