瘦客户端那些事 - NoMachine的秘密

上篇中我们介绍了各种远程传输协议用于实现瘦客户端，在各种协议当中，NX要我要重点推荐和介绍的。理由很简单，性能！大家都知道，网络带宽、网络传输是瘦客户端的重大瓶颈，谁能够在低带宽、慢速率的网络环境下工作良好，谁就是王者。本文将讲述NoMachine是如何做到这些的。

199x年，满怀梦想的Keith Packard，当时工作于SuSE，是XFree86的核心开发成员，一心想要开发一个在低带宽下依然性能完好的传输协议（LBX - Low Bandwidth X）。他为了LBX倾注心血，将LBX视为自己的孩子，然而最后他还是失败了，LBX最终并没有得到广泛应用。原因是LBX的性能还不够好。于是，他在2001年写一篇LBX的验尸报告 - An LBX Postmortem，以告慰后人，想要实现这样一个高性能的协议是多么的不可能。

2001年3月，XFree86的邮件组里横空出现了一篇题为About our effort at NoMachine的文章，作者是Gian Filippo Pinzari。文章隆重的介绍了经过作者三年研究，在低带宽下依然工作良好的，兼容RDP，VNC等协议的NX协议。Gian将NX的核心组件基于GPL开源出来，他说，“它就在这，大家都来用吧！”。

Gian的公司NoMachine开发的NX Client、Server等都是收费的产品。但是NX核心组件是开源的，于是出现了大量的开源的NX Client和NX Server。比如，NX Client就有OpenNX，QtNX，NX Server又有FreeNX，NeatX等等。

NoMachine的NX是如何做到的呢？NoMachine的秘密，主要有三个：
1. 在X协议的基础上，使用优化的压缩算法，进行压缩传输。压缩比达到10:1，甚至100：1。
2. 在客户端和服务端使用了缓存机制(Cache)，避免同样的数据进行不必要的重复传输。
3. 减少客户端与服务端请求、回应的时间。

NX使用

NoMachien的NX主要分为两部分：NX Client和NX Server。NX Server的部署见文档，还不算复杂。部署完成后，就可以使用NX Client进行连接了。NX Client有Windows版本，Linux版本，Mac版本和Solaris版本。

点击“Configure”进行设置，可以看到，NX支持多种桌面协议。

如果要单独运行某个远程的应用程序，点击“Settings..”进行设置，比如，运行Linux中的星际译王（stardict）

以下是我在Win7下运行远程服务器中的文本编辑器(gedit)和星际译王(stardict)的效果：

NX可以设置共享本地磁盘，默认情况下，远程应用访问的远程设备。比如，在gedit中点击打开，可以看到

NX组件

我们知道，NX是在X11的基础上优化而来的。我们先来回忆以下X11的工作过程。

 

X Server和X Client是通过X11协议直接通讯的，我们之前讲到过，NX基于X11做了如下的优化：

1. 使用压缩传输。

2. 使用缓存机制。

下面就来看看NX是如何工作的：

 

可以看到，X Server和X Client不直接通讯了，而是通过NxProxy进行通讯。用户端的X Server误以为NxProxy就是X Client，使用原生的X11于其通讯，而用户端的NxProxy接收到X11协议数据后，经过压缩，再通过NX协议与服务端的NxProxy通讯。在服务端，NxProxy内嵌于NxAgent中，NxAgent再将NX协议与X11进行转化，并且冒充X Server与X Client进行通讯，从而达到优化的目的。NxAgent是从XNest演变过来的，既充当X Server又冒充X Client。

上图还可以看到，用户端和服务端的NxProxy都对数据进行了缓存。这样，他们之前传输数据时，可以将不变的数据缓存起来，传输的只是差异数据。

接下来我们来看看完整的交互过程：

当用户端的NxClient，比如OpenNX启动连接后，会通过客户端的一个NxSsh组件与服务端的NxServer建立连接(Connect)，确认连通之后，NxSsh会向NxServer发出Start Session命令，命令包含需要启动桌面还是哪个应用程序，分辨率是多少等等。服务端收到命令后，准备好Session所需环境，然后启动NxAgent，内置的NxProxy也同时启动起来，同时，需要服务端执行的应用程序也被NxServer执行起来。随后，NxServer生成一个Xauth Cookie（相当于访问令牌）并返回给NxSsh，NxSsh收到Xauth Cookie后，再启动NxProxy，并且通过Xauth Cookie与服务端的NxProxy取得了联系。

Nxservice	用来把其他组件以服务方式启动的东西
NXWin	NX的X Server，从cygwin/X演变过来的
Nxagent	从XNest演变而来。在服务端，作为一个假装的X Server，与服务端程序进行交互，接收绘图命令（X协议），但并不绘制任何窗口，而是将X协议转换为NX协议（压缩，减少传输次数），然后传递给服务端的nxproxy
Nxproxy	客户端和服务端都执行，保存缓存，并且互相传输NX数据。服务端中，nxproxy集成到了nxagent中
Nxssh	负责与服务端建立连接，并启动nxproxy
Xauth	用于用户验证，相关信息保存在.XAUTHORITY文件中

NX与VNC，RDP

前面我们讲过，NX基于X11，同时还能兼容VNC和RDP协议，那么它是如何兼容的呢？首先，我们再回头看看NX于X11是如何结合的。

这个图和我上面的“NX基本组件流程图”是一样的。可以看到，关键部分是nxagent，负责将X11与NX进行了转换。接下来，我们继续看通过NX连接VNC服务端的过程：

原来还是通过agent，将NX协议与RFB协议进行了转换。这样，用户通过NX连接VNC Server，其实是通过NX Server访问VNC Server，然后再将信息通过NX协议传输回来，最终还是通过X Display Server在用户本地显示。RDP也是同样的原理：

 

下面是一个完整的图：

NX Library编译

NX的Library使用GPL开源协议，意味着我们也可以使用NX Library开发我们自己的NX Server或Client。首先，我们必须解决编译的问题。NX Library的编译过程并不复杂。

在Linux环境下，参考官方文档：编译步骤如下：

     需要先安装：  
yum install libjpeg  
openssl-devel  
netcat  
expect  
          
源码安装libpng  
wget http://download.sourceforge.net/libpng/libpng-1.4.3.tar.gz         
          
下载以下包，比如，下载到：~/NX  
nxcomp-3.3.0-4.tar.gz  
nxproxy-3.3.0-2.tar.gz  
nxagent-3.3.0-13.tar.gz  
nxcompext-3.3.0-4.tar.gz  
nxauth-3.3.0-1.tar.gz  
nxcompshad-3.3.0-3.tar.gz  
nx-X11-3.3.0-6.tar.gz  
          
解压所有：  
find . -name "*tar.gz" -exec tar -zxf {} \;  
          
编译：  
cd nx-X11  
/make World  
cd ..  
cd nxproxy  
./configure && make  
          
cp -a nx-X11/lib/X11/libX11.so* /usr/NX/lib  
cp -a nx-X11/lib/Xext/libXext.so* /usr/NX/lib  
cp -a nx-X11/lib/Xrender/libXrender.so* /usr/NX/lib  
cp -a nxcomp/libXcomp.so* /usr/NX/lib  
cp -a nxcompext/libXcompext.so* /usr/NX/lib  
cp -a nxcompshad/libXcompshad.so* /usr/NX/lib  
cp -a nx-X11/programs/Xserver/nxagent /usr/NX/bin  
cp -a nxproxy/nxproxy /usr/NX/bin  
          
设置LD_LIBRARY_PATH  
export LD_LIBRARY_PATH=/usr/NX/lib:$LD_LIBRARY_PATH  
          
这时，/usr/NX/bin/nxproxy 和 /usr/NX/bin/nxagent 应该可以用了         
   

 

Window平台下，NXWin的编译过程，参考这里：

     下载：         
nx-X11-compat-X.Y.Z-N.tar.gz  
nxwin-X.Y.Z-N.tar.gz  
nxauth-X.Y.Z-N.tar.gz  
nxcomp-X.Y.Z-N.tar.gz  
          
在cygwin中，执行：         
# tar zxvf nx-X11-compat-X.Y.Z-N.tar.gz          
# tar zxvf nxwin-X.Y.Z-N.tar.gz          
# tar zxvf nxauth-X.Y.Z-N.tar.gz          
# tar zxvf nxcomp-X.Y.Z-N.tar.gz          
# cd nxcomp          
# ./configure          
# make          
# cd ..          
# cd nx-X11          
# make World          
         
   

NX Cilent开发步骤

基于NX Library开发一个NX Client并不是什么难事，在freenx的svn库里有好几个NX Client工程，比如：qtnx，还有Python的实现版本gnx（仅限linux系统），因此，可以参照这些工程的实现。

svn co http://svn.berlios.de/svnroot/repos/freenx/trunk freenx

NX Client与NX Server的交互过程见：NX Client开发步骤

 

瘦客户端那些事 系列：

瘦客户端那些事 - 开篇

瘦客户端那些事 - 远程传输协议

瘦客户端那些事 - NoMachine的秘密

......