Teradici PCoIP в контексте VDI: что это такое и как это работает

• Введение
• Что такое PCoIP?
• Как работает PCoIP?
• Преимущества PCoIP
• Отличие PCoIP от аналогов
• PCoIP Zero Client
• Отличие нулевых клиентов от тонких клиентов
• PCoIP Card
• Недостатки PCoIP
• Потеря данных
• Прекращение поддержки в VMware Horizon
• Проблемы совместимости и перехода
• Заключение

Введение

В офисной инфраструктуре, где множество специалистов работают над различными задачами, каждого из них нужно обеспечить отдельным компьютером. Если в компании насчитывается не один десяток специалистов и нужно выполнять задачи, требующие от устройств высокой графической производительности, потребуется огромное количество денежных средств, чтобы оборудовать каждый рабочий стол, но есть решение, которое позволит выполнять требовательные операции с графикой без потери качества, при этом без необходимости закупать дорогостоящее оборудование. Это решение называется PCoIP. В этой статье мы поговорим о том, что такое PCoIP, как работает эта технология, в чем ее преимущества и она уже не так популярна, как раньше. 

Что такое PCoIP?

Технология PCoIP (PC-over-IP) — это протокол передачи данных, который позволяет передавать изображение рабочего стола или виртуализированного приложения на удаленное устройство через сеть Ethernet, сохраняя высокое качество картинки и обеспечивая низкую задержку. Технология PCoIP разработана компанией Teradici в 2007 году и применяется в офисах для работы с мощными графическими приложениями, проектами в области дизайна и инженерии, видео и аудиоредакторами, а также для перевода сотрудников компании на удаленную работу, при этом без необходимости устанавливать полноценные дорогостоящие рабочие станции для каждого сотрудника. В отличие от других протоколов удаленного доступа, PCoIP не передает файлы и данные напрямую на клиентское устройство, а вместо этого пересылает только визуальную информацию в виде пикселей, за счет чего такой протокол практически невозможно взломать: все данные остаются на сервере, благодаря чему обеспечивается высочайшая безопасность, что особенно важно для корпоративных и государственных сетевых инфраструктур.

Благодаря сжатию данных без потери четкости изображения и возможности подстраиваться под ширину канала, протокол PCoIP обеспечивает передачу качественной картинки без задержки даже при ограниченной пропускной способности, а также позволяет гибко работать на различных устройствах — от тонких и нулевых клиентов до мобильных платформ. Технология PCoIP нашла широкое применение во многих сферах, где активно используется виртуализация, а также в различных студиях для создания 3D контента.

Как работает PCoIP?

Как было сказано выше, протокол PCoIP передает только графические данные на устройство, например, тонкий или нулевой клиент, после чего изображение расшифровывается, декомпрессируется и выводится на монитор. Остальные данные хранятся исключительно на сервере или удаленном рабочем месте. Технология PCoIP нацелена на использование в профессиональных графических приложениях, вроде AutoCAD или Компас 3D, где специалисту требуется видеть мельчайшие детали без просадки качества. Обычно такие приложения используются на мощных рабочих станциях или ПК, но благодаря PCoIP, в повсеместной установке высокопроизводительного оборудования нет необходимости.

Кроме того, PCoIP основывается на концепции Multi-Codec, где каждый компонент изображения кодируется отдельно, из-за можно сохранить высокое качество кадра независимо от загруженности видеопотока. Multi-Codec адаптируется к условиям сети, автоматически оптимизируя сжатие и передачу изображения в реальном времени. Это решение также поддерживает динамическую сетевую адаптацию, что позволяет корректировать скорость передачи графических и качество изображения в зависимости от текущей пропускной способности канала, предотвращая потерю данных и обеспечивая плавное воспроизведение картинки. Благодаря низкому времени отклика, PCoIP идеально подходит для удаленного рабочего места для профессионального использования, сохраняя эффективность как при использовании полноценного высокопроизводительного оборудования.

Преимущества PCoIP

Технология PCoIP имеет следующие отличительные преимущества:

Эффективное сжатие данных — Протокол PCoIP использует адаптивное сжатие для оптимизации передачи данных, что позволяет добиться вывода высококачественного изображения даже при минимальной пропускной способности. Это очень полезно при работе с профессиональными графическими приложениями, где важно максимальное качество для каждой детали;
Надежное шифрование — Для защиты передаваемой информации PCoIP применяет шифрование по современному стандарту AES-256, что делает соединение безопасным и защищает данные от несанкционированного доступа;
Передача пикселей вместо файлов — PCoIP передает информацию исключительно о пикселях экрана, а не сами файлы или приложения, что исключает возможность утечку данных. Благодаря этой особенности протокол можно безопасно использовать для работы с конфиденциальной информацией без риска перехвата данных злоумышленниками;
Работа без потерь качества — Благодаря адаптивной передаче данных и кодированию каждого кадра, все детали изображения передаются максимально точно и четко, что предотвращает любые видимые потери качества даже при работе с материалами в высоком разрешении;
Передача широкого градиента цветов — В то время, как стандартные протоколы передачи графических данных в процессе сжатия сужают градиент цветов на изображении, протокол PCoIP сохраняет всю палитру цветов. Это особенно полезно как при работе с мультимедийными приложениями, так и в сфере медицины для вывода изображений при выполнении компьютерной томографии; 
Отсутствие задержек  — ввиду адаптивного сжатия и кодирования, а также поддержки особого стандарта передачи данных UDP, который, в отличие стандарта TCP, отправляет пакеты информации без задержки, за счет чего вывод изображения осуществляется с минимальными задержками.

Отличие PCoIP от аналогов

Основные аналоги PCoIP имеют ряд ключевых отличий:

RDP (Remote Desktop Protocol) от Microsoft — один из самых распространенных протоколов для удаленного доступа, в основном используемый в корпоративных и образовательных средах для выполнения простых рабочих операций. В отличие от PCoIP, RDP ориентирован на более стандартные сценарии использования и предлагает очень ограниченные возможности для работы со сложными графическими приложениями, так как изображения не имееют глубокой детализации, а скорость отклика ниже;
VNC (Virtual Network Computing) — это протокол общего назначения, который обеспечивает удаленный доступ к рабочим столам, при этом очень прост в развертывании в любой, даже очень простой инфраструктуре. VNC также передает графические данные на экран, однако, его алгоритмы сжатия не оптимизированы для сложной графики, что делает его менее подходящим для выполнения профессиональных операций с высоким требованием к качеству изображения. В отличие от VNC, PCoIP изначально разрабатывался для передачи изображений и графики с минимальными потерями и задержкой, поэтому VNC уступает ему в скорости отклика и качестве картинки с высокой детализацией;
HDX (High-Definition Experience) — это протокол удаленного доступа, разработанный Citrix, который также нацелен на обеспечение высокого качества графики и скорости передачи данных. HDX включает продвинутые алгоритмы сжатия и позволяет оптимизировать передачу видео, аудио и изображений. Однако, в отличие от PCoIP, HDX может испытывать трудности с детализацией и стабильностью качества картинки, особенно при высоких нагрузках и ограниченной пропускной способности сети;
Blast Extreme — протокол от VMware, ориентированный на виртуализацию и использующий кодек H.264 для сжатия видеопотока. Blast Extreme хорошо справляется с изменениями сети и поддерживает высокий уровень производительности при выполнении офисных и мультимедийных задач. Однако, в сравнении с PCoIP, Blast Extreme иногда может проигрывать в детализации изображения для графических приложений, так как H.264 не всегда способен отобразить мельчайшие детали с тем же качеством, что и PCoIP, особенно при высокой нагрузке и сложных текстурах;
Teradici CAS (Cloud Access Software) — облачное решение от компании Teradici, которое тоже использует PCoIP для работы с удаленными рабочими столами, но ориентировано на облачные среды и виртуализацию. Хотя Teradici CAS также обеспечивает высокое качество изображения и стабильность работы, в отличие от стандартного PCoIP для локальных сетей, CAS требует дополнительных настроек для оптимизации производительности в облаке и поддержания высокого уровня безопасности в виртуализированных средах.

OS Windows имеет встроенное средство для удаленного подключения — Microsoft Remote Display, которое отлично справляется с офисными задачами, однако слабо подходит для работы с графическим контентом.

Таким образом, среди аналогов PCoIP выделяется за счет оптимизации передачи графики без потерь качества с высокой детализацией, низкой задержки и защищенной передачи данных в виде пикселей, что полезно для инфраструктур, работающих с конфиденциальной информацией и профессиональными мультимедийными приложениями. В свою очередь, аналоги, такие как RDP и VNC, лучше подходят для задач общего назначения.

PCoIP Zero Client — это устройство для удаленного доступа, которое поддерживает протокол PCoIP и разработано по концепции нулевого клиента, само понятие которого ввела компания Teradici. PCoIP Zero Client не имеет привычного вычислительного процессора, оперативной памяти, графического чипа и накопителей и других компонентов, присущих ПК и рабочим станциям. Вместо этого его работа основывается на проприетарной материнской плате с авторским чипом Teradici Tera2321 на архитектуре MIPS, который берет на себя всю нагрузку по декомпрессии видеопотока и обработке данных, поступающих через зашифрованный канал. Чипы MIPS, которые также применяются в маршрутизаторах, получают защищенный трафик с сервера, декомпрессируя его и выводя изображение на подключенный монитор. За счет того, что в Zero Client отсутствует операционная система и локальная память, устройство невозможно взломать большинством традиционных методов и на него нельзя загрузить вирус, что делает его идеальным решением для корпоративной среды с высокими требованиями к безопасности данных. 

Компактные нулевые клиенты удобны и легки в управлении, избавляя администратора от сложностей с обновлением и поддержкой операционных систем или приложений. PCoIP Zero Client эффективен в работе с такими платформами, как VMware Horizon, Amazon WorkSpaces и другими виртуальными рабочими столами. 

Несмотря на то, что нулевой клиент и тонкий клиент имеют некоторые внешние сходства, эти устройства имеют существенные различия в архитектуре и параметрах безопасности. Нулевые клиенты, такие как PCoIP Zero Client — это устройства с минимальным набором компонентов, у которых нет мощного процессора, оперативной памяти, хранилища данных и даже ОС, за счет чего они защищены от большинства угроз взлома. 

В то же время тонкие клиенты представляют собой более функциональные устройства, имеющие процессор от Intel, AMD или другие чипы, RAM и накопители данных, за счет чего они могут выполнять некоторые вычислительные операции и поддерживать простую операционную систему, как правило, с ограниченным функционалом. Это делает их более гибкими в эксплуатации, но также более уязвимыми, так как тонкие клиенты требуют регулярного обновления приложений, ОС и антивируса. 

Нулевые клиенты идеально подходят для сред и задач, требующих лишь передачи зашифрованного изображения с высокой степенью безопасности, в то время как тонкие клиенты часто используются там, где необходимо выполнять различные типы простых вычислительных операций. Однако, несмотря на ограниченный функционал, а также отсутствие практически всех компонентов, нулевые клиенты обычно стоят дороже, чем тонкие. Это обуславливается тем, что в нулевые клиенты имеют особую прошивку и специализированный чип, в то время как компоненты в тонких клиентах очень простые компоненты, присущие маломощному ПК, который нужен для выполнения базовых функций. Главное преимущество нулевого клиента перед тонким клиентом — это повышенный уровень безопасности, что особенно ценится компаниями, работающими с конфиденциальными данными.

PCoIP Card

PCoIP Cards — это специальные хост-карты формата расширений PCIe, которые интегрируются в серверы и рабочие станции для обеспечения поддержки технологии PCoIP. Каждая PCoIP-карта представляет собой аппаратный модуль, оснащенный проприетарным чипом Tera, который берет на себя обработку графики и передает зашифрованный видеопоток на удаленные нулевые клиенты или тонкие клиенты, совместимые с PCoIP. Такие карты имеют несколько портов MiniDP и один сетевой порт Ethernet. В отличие от программных решений, такие карты используют аппаратное сжатие и декомпрессию, поэтому они отлично подходят для развертывания удаленных рабочих столов для работы со сложными графическими приложениями проектирования, 3D-моделирования и профессиональной анимации. PCoIP-карты снимают нагрузку с центрального процессора и графического процессора сервера, поскольку вся работа по кодированию и защите данных осуществляется на самой карте. За счет этого достигается высокая пропускная способность и стабильность даже при передаче графических данных в условиях интенсивной работы, а также снижаются задержки. Установив PCoIP-карту, компании могут предоставлять своим сотрудникам удаленный доступ к рабочим столам или корпоративным ресурсам, при этом сохраняя высокую безопасность данных. На рынке можно найти PCoIP-карты от различных производителей, включая Dell, Leadtek и даже от AMD.

Недостатки PCoIP

Несмотря на все перечисленные преимущества PCoIP, эта технология переживала свой расцвет около 10-ти лет назад и в современных инфраструктурах практически перестала использоваться. Это обуславливается следующими серьезными недостатками, из-за которых пользователи предпочитают пользоваться аналогами вместо PCoIP:

У протокола PCoIP есть очень серьезная проблема — протокол делает акцент на скорости вывода изображения, но не на предотвращении потери пакетов данных. Конечно, за счет адаптивности PCoIP позволяет выводить изображение даже при плохом качестве подключения, из-за потери пакетов данных может снижаться частота кадров, задерживаться отклик на ввод, а видеоряд может прерываться.

VMware Horizon — это ведущая платформа, которая является целой экосистемой для развертывания виртуальных рабочих столов (VDI). VMware Horizon позволяет организациям предоставлять конечным пользователям виртуальные рабочие столы и приложения и пользуется большой популярностью. VMware Horizon поддерживает PCoIP с 2009 года, однако, в 2013 году VMware разработала собственный протокол под названием Blast Extreme и недавно объявила, что будет поддерживать PCoIP только до конца 2025 года. При этом, поддержка версий VMware Horizon осуществляется в течение трех лет, поэтому клиенты, обновившиеся до последней версии в 2025 году, смогут использовать PCoIP до 2028 года. После этого поддержка PCoIP будет полностью удалена из всех версий VMware Horizon.

PCoIP тесно интегрирован в экосистему VMware Horizon, где он работает довольно хорошо. Однако PCoIP имеет ограниченную совместимость с другими, аналогичными средами VDI, из-за чего переход с PCoIP на другие протоколы удаленного доступа, такие как RDP, весьма затруднителен.

Компания Teradici смогла сделать уникальный продукт, который обладал множеством преимуществ от аналогичных протоколов VDI. С помощью технологии PCoIP компании по всему миру могли предоставить отдельное рабочее пространство для каждого сотрудника, при этом не тратя огромные суммы на закупку дорогого и мощного оборудования — нужен был только сервер, карта PCoIP и тонкие, либо нулевые клиенты. Тем не менее, эра PCoIP уже прошла и в скором будущем поддержка этого протокола будет прекращена в пользу других решений для удаленного доступа. В частности, на смену PCoIP пришли облачные среды, которые сегодня применяются практически повсеместно, поскольку не требуют приобретения отдельных аппаратных карт, как это было у PCoIP.