Многопользовательская система

В стандартной конфигурации настольного персонального компьютера — 1 процессор, 1 монитор, 1 клавиатура, 1 мышь, только один пользователь может работать с ПК целиком, что делает использование системы малоэффективным — большую часть времени ресурсы остаются неиспользованными. В многопользовательской конфигурации несколько пользователей могут одновременно работать с одним центральным процессором, тем самым эффективней используя вычислительные ресурсы системы.

Возможность такой работы обусловлена постоянно растущей производительностью аппаратного обеспечения — как процессоров, так и оперативной памяти — а также оптимизацией использования ресурсов на уровне операционных систем, что особенно актуально для многопользовательских систем семейства GNU/Linux.

Например, если пользователь ограничивается работой только с веб-браузером, набирает текст в текстовом процессоре, работает с электронной таблицей либо с бухгалтерской, складской или иной деловой программой — большая часть вычислительной мощности остаётся невостребованной. В многопользовательском режиме услуги разделяются между несколькими людьми, каждый из которых использует те ресурсы, которые в классической схеме бы простаивали.

Одним из основных преимуществ мультитерминальной архитектуры является стоимость: нет необходимости приобретать отдельные материнские платы, процессоры, оперативную память, жёсткие диски, корпуса, стабилизаторы напряжения и прочие комплектующие для каждого пользователя. Достаточно одного достаточно мощного центрального процессора и соответствующего набора «монитор-клавиатура-мышь», ведь быстрая современная машина обычно стоит гораздо дешевле, чем несколько более медленных.

К числу недостатков относится возможность перегрузки: если один из пользователей или процессов активно загружает систему (например, требования 3D-игр или ресурсоёмких вычислений), у других пользователей могут возникнуть задержки и снижение производительности. Решить эту проблему можно подбором адекватной конфигурации и оптимальным управлением ресурсами со стороны операционной системы.

В 1970-х годах было широко распространено подключение многочисленных терминалов, в том числе графических, к одному центральному компьютеру, что позволяло работать в режиме разделения времени.

Современное многопользовательское использование графической среды X11 впервые было реализовано в 1999 году бразильским инженером Мигелом Фрейтасом на базе GNU/Linux и X11, тогда под поддержкой XFree86^[1]. Фрейтас создал патч к X-серверу, позволивший запускать несколько инстанций X одновременно и фиксировать события мыши и клавиатуры по отдельным устройствам для каждого пользователя. Этот принцип и получил название многопользовательской системы.

В дальнейшем, в 2003 году появилось ещё несколько решений, включавших подходы через evdev и faketty^[2].^[3] Это требовало изменения ядра Linux и позволяло независимую работу нескольких пользователей на одной машине. Проект Linux Console Project^[4] предложил идею независимых консолей, клавиатур и мышей, реализованную в виде патча "Backstreet Ruby"^[5]. Этот патч переносил дерево ядра Ruby на Linux 2.4, цель заключалась в обеспечении полноценной независимости ввода, консоли и фреймбуфера для одновременной работы нескольких пользователей, однако проект не был завершён.

В 2005 году команда C3SL — Научный центр вычислительной техники и свободного ПО при Федеральном университете Параны, создала решение на основе вложенных X-серверов, таких как Xnest и Xephyr^[6]. При этом для каждой станции создавался вложенный сервер X с эксклюзивным набором клавиатуры и мыши, а на хост-машине запускался основной сервер X, например, Xorg. Такая модель стала самой распространённой из-за стабильности. В 2008 году группа C3SL выпустила Multiseat Display Manager (MDM)^[7] для облегчения установки и настройки многопользовательской системы, а также подготовила LiveCD^[8] для тестирования.

Среди преимуществ мультитерминальных конфигураций выделяют:

• Экономия пространства (один компьютер на несколько пользователей).
• Снижение затрат на оборудование и электроэнергию (до 80 %).
• Сокращение расходов на лицензии для программного обеспечения.
• Более эффективное использование вычислительных ресурсов.
• Меньше расходов на обслуживание.

Недостатки:

• Более высокие требования к аппаратному обеспечению.
• Возможный дискомфорт в рабочей среде.
• При поломке ПК всё рабочее место становится недоступным для всех пользователей.

Многопользовательские компьютеры применяются там, где несколько человек работают рядом: в компьютерных классах, интернет-кафе, офисных «кубиках», сервисных отделах и т. п. Типовые области:

• Школы.
• Университеты.
• Офисы.
• Интернет-кафе.
• Библиотеки.
• Больницы.
• Домашнее использование.

Нужно подобрать компьютер с производительной материнской платой, мощным процессором и достаточным объёмом памяти (64 ГБ и более — в зависимости от количества рабочих мест).

Для каждого пользователя требуется отдельный монитор, клавиатура и мышь. Например, чтобы создать четырёхместную систему, нужны четыре монитора, четыре клавиатуры и четыре мыши.

Для подключения нескольких мониторов — используются видеокарты с несколькими выходами, либо устанавливаются дополнительные видеокарты PCIe. Для подключения клавиатур и мышей — используются USB и USB-хабы, поскольку подавляющее большинство компьютеров имеет всего один разъём PS/2 для каждого из устройств.

Итак, кратко:

• Компьютер с производительной материнской платой, мощным процессором и большим объёмом памяти.
• Жёсткий диск.
• Несколько видеокарт PCI/AGP/PCIe.
• Несколько клавиатур PS/2 или USB.
• Несколько мышей PS/2 или USB.
• При необходимости — несколько звуковых карт.
• Подходящая операционная система с поддержкой многопользовательского режима.

В настоящее время существует множество способов организации мультитерминальных систем, и появляются новые решения. Единого «лучшего» варианта нет, однако некоторые методы обладают определёнными преимуществами над другими.