Netzwerkdruck in SBC- oder Virtual-Desktop-Infrastrukturen
Virtuell arbeiten, real drucken
Desktop-Virtualisierung gehört zusammen mit dem bereits weit verbreiteten Server-based Computing (SBC) zur Application Delivery (zentrale Applikationsbereitstellung). Solche Infrastrukturen können deutlich zur Serverkonsolidierung und zur Entlastung des Netzverkehrs beitragen. Wenn es aber um großvolumige Dateien geht - zum Beispiel beim Drucken - kann es schnell zu Bandbreitenengpässen kommen. Geeignete Drucklösungen ermöglichen auch in diesen Umgebungen den Netzwerkdruck ohne Performance-Verlust.
Virtualisierung steht für eine Vielzahl an Konzepten und Techniken mit dem Ziel, real vorhandene
Hardwareressourcen (Server, PCs) intelligent zusammenzufassen und/oder zu verteilen. Bei der
Desktop-Virtualisierung beispielsweise auf der Basis der Virtual Desktop Infrastructure (VDI) von
Vmware oder der Xendesktop-Plattform von Citrix werden Betriebssystem und Applikationen zentral im
Rechenzentrum bereitgestellt, die Anwender greifen entfernt auf ihren dort gehosteten Desktop zu.
Aktuelle Studien von Gartner, IDC und anderen weisen auf das große Einsparpotenzial dieses Ansatzes
hin. Eine Studie der Butler Group vom September 2007 errechnete eine mögliche Kosteneinsparung um
knapp 100.000 Euro pro Jahr allein für den Energieverbrauch, wenn 1000 Desktop-PCs auf eine
Desktop-Virtualisierungslösung umgestellt werden.
SBC versus Desktop-Virtualisierung
Auf den ersten Blick scheint die Desktop-Virtualisierung viel mit dem bereits weit verbreiteten
Server-based Computing gemeinsam zu haben: Bei SBC stellt ein Server (Anwendungsserver) oder eine
Serverfarm den angebundenen Arbeitsplätzen alle Anwendungen und Dateien zur Verfügung. Die Anwender
arbeiten meist nicht an Desktop-PCs oder Notebooks (Fat Clients), sondern an Thin Clients oder
Terminals. Zwischen diesen und dem Server werden nur die Eingaben (Maus, Tastatur) und die
Bildschirmaktualisierungen mit den Protokollen RDP (Remote Desktop Protocol, Microsoft) oder ICA
(Independent Computing Architecture, Citrix) übertragen. Dazu ist nur wenig Bandbreite nötig,
sodass die Terminals oft über schmalbandige Leitungen in einem WAN zusammengefasst sind. Die
Vorteile liegen in der stark vereinfachten IT-Administration (Verwaltung, Patch-Management, Backups
etc.), höherer Sicherheit und Einsparungen bei den Hardwarekosten für Thin-Client-PCs. Allerdings
lässt SBC nur einheitliche Desktops für alle Anwender zu und eignet sich daher am besten für stark
standardisierte Arbeitsplätze mit homogener Software und nur wenigen Anwendungen (Callcenter,
Sachbearbeitung in Finanzwesen und Buchhaltung etc.).
Für die so genannten "Wissensarbeiter", die mit Informationen, Ideen und Fachkenntnissen
umgehen, sind die Möglichkeiten von SBC jedoch zu beschränkt und werden mitunter sogar als
Herabstufung empfunden. Für diese Anwendergruppe stellt Desktop-Virtualisierung eine geeignete
Alternative dar, denn diese Technik stellt nicht nur die Applikationen zentral bereit sondern
gleich ganze PC-Oberflächen: Das Betriebssystem und alle normalerweise lokal installierten
Anwendungen laufen für jeden Anwender als individuelle virtuelle Maschine auf dem Server. Dieser
Ansatz ist für den Anwender flexibler und insgesamt dynamischer, bietet aber durch die
Zentralisierung auf einem Server auch die Vorteile der vereinfachten Administration sowie
Einsparungen bei der Hardware und den Stromkosten. Die Marktführer Vmware und Citrix arbeiten an
effizienten End-to-End-Virtualisierungslösungen vom Server bis zum Desktop, auch Microsoft geht in
diese Richtung.
Drucken in schmalbandigen Umgebungen
Beide Ansätze, SBC und Virtual Desktops, bieten die Möglichkeit der Anbindung von Arbeitsplätzen
über schmalbandige Netzwerkverbindungen zum Beispiel für Außenstellen, Niederlassungen, Home
Offices und auch für mobile Mitarbeiter. Daraus ergibt sich eine weitere Gemeinsamkeit, die
Probleme bereiten kann: Großvolumige Druckaufträge im Netz belasten die Netzinfrastruktur sehr
stark und verursachen Bandbreitenengpässe. Sowohl in SBC- als auch in Virtual-Desktop-Umgebungen
werden Druckaufträge lokal am Arbeitsplatz – einem Terminal oder Thin Client – ausgelöst und auf
dem Server (Anwendungsserver, eventuell noch Druckserver) generiert. Anschließend sendet der Server
den aufbereiteten Druckauftrag über die WAN- und LAN-Verbindung (Internet/Intranet) an den lokalen
Drucker des Benutzers.
Bei sehr häufigen oder großvolumigen Druckaufträgen führt dies zu einer starken Belastung der
Netzinfrastruktur und belegt mitunter die volle verfügbare Bandbreite. In der Folge kommt es zu
deutlichen Verlusten der Anwendungs-Performance bis hin zum Verbindungsabbruch. Die Anwender, die
eigentlich das Gefühl haben sollen, wie an einem Fat Client mit lokal angeschlossenem Drucker zu
arbeiten, müssen in solchen Szenarien lange auf die Ausführung ihres Druckjobs warten – eine
Situation, die sie nur höchst ungern hinnehmen.
Druckjobkomprimierung und Bandbreitenkontrolle
Einen Ausweg aus diesem Dilemma bieten softwarebasierende Komprimierungstechniken für
Druckaufträge, wie sie beispielsweise Thinprint anbietet. Solche Lösungen können nicht nur die
Druckdaten komprimieren und damit die Übertragungszeiten verkürzen sowie bei Wählverbindungen
Kosten sparen, sondern auch die von ihnen beanspruchte Bandbreite limitieren. Damit steht immer
ausreichend Bandbreite für wichtige Anwendungen zur Verfügung, sodass die Anwendungs-Performance
gesichert ist. Beispielsweise lässt sich bei einer Verbindung die eine Hälfte der
Übertragungsbandbreite für die Anwendung reservieren und die andere für das Drucken. Der
Datenverkehr zwischen Anwendungsserver oder Druckserver und lokalem Drucker reduziert sich
erheblich und entlastet das Netz. Die Kompressionsraten eines Druckjobs beim Einsatz der
Thinprint-Technik betragen laut Aussage des Herstellers zwischen 55 und 98 Prozent. Für eine solche
Lösung sind zwei Komponenten notwendig: eine Serverkomponente zur Aufbereitung und Komprimierung
der Druckdaten und eine Client-Komponente zur anschließenden Dekomprimierung und Druckausgabe. Das
Softwaremodul zur Komprimierung wird je nach Umgebung auf dem Anwendungsserver oder einem zentralen
Druckserver installiert und schickt die komprimierten Druckdaten bandbreitenoptimiert zum
entsprechenden lokalen Client. Dieser dekomprimiert die Druckdaten und leitet sie an den
gewünschten Drucker weiter. Einige dieser Lösungen bieten zum sicheren Drucken die Möglichkeit, die
Druckdaten zusätzlich zu verschlüsseln.
Unterstützende Hardwarekomponenten
Auf die beschriebene Weise lassen sich allerdings nur lokale Arbeitsplatzdrucker in einem LAN
unterstützen. Wenn jedoch Arbeitsgruppen oder beispielsweise mehrere Mitarbeiter einer via Internet
angebundenen Außenstelle gemeinsam einen Netzwerkdrucker nutzen wollen, bedarf es weiterer
Komponenten. Um komprimierte Druckdaten an einen Netzwerkdrucker zu senden, lassen sich
Netzwerkdrucker über Printserver, die Komprimierungstechniken unterstützen, ins Netz einbinden. Die
Thinprint-Technik zum Beispiel findet sich in Printservern von SEH, Kyocera und Silex. Da diese
Printserver die komprimierten Druckjobs direkt am Netzwerkdrucker dekomprimieren, benötigen die
Arbeitsplätze selbst den Client zur Druckdatendekomprimierung nicht mehr. Dazu kommen weitere
positive Aspekte: Die WAN- und LAN-Infrastruktur wird bis ins Endgerät bestmöglich entlastet, und
zum Drucken können wenige, zentrale Netzwerkdrucker eine Vielzahl lokaler Arbeitsplatzdrucker
ersetzen. Sowohl SBC- als auch Virtual-Desktop-Umgebungen profitieren auf diese Weise vom
Einsparpotenzial des Netzwerkdruckens.
Wenn es um das Drucken im Netz geht, ist es ohne spezielle Lösungen mit der Flexibilität in
Virtual-Desktop-Umgebungen schnell vorbei, da sich das Grundkonzept der Virtualisierung,
Anwendungen und Betriebssystem von den Hardwareressourcen zu trennen und unabhängig zu machen,
nicht durchhalten lässt. Die Druckertreiber verbinden immer noch die Druckerhardware mit den
Anwendungen und sind zudem immer noch an das Betriebssystem gebunden. Wie beim "normalen"
Netzwerkdruck müssen also die nativen Druckertreiber aller eingesetzten Drucker sowohl auf dem
(Druck-)Server als auch auf den Clients vorhanden sein. Ein erster Schritt zu einer effizienten
Lösung ist die Virtualisierung von Druckertreibern für eine Art "treiberloses" Drucken, die wie die
Komprimierungslösungen aufgebaut beziehungsweise in solchen Lösungen enthalten ist. Dabei macht
eine Softwarekomponente auf dem Druckserver dort die Installation der nativen Druckertreiber
überflüssig. Dies ist serverseitig ein Vorteil, denn je weniger Druckertreiber auf dem Rechner
laufen, desto stabiler ist das gesamte System.
Beispiele sind das Thinprint Dotprint Output Gateway der Thinprint-Lösung sowie der Universal
Printer Driver 3 (UPD III) von Citrix. Für das Betriebssystem sieht die Virtualisierung so aus, als
ob es mit dem "richtigen" Druckertreiber kommunizieren würde. Diese virtuellen Druckertreiber
erzeugen allerdings lediglich eine EMF-Datei (Enhanced Meta File – ein Format von Microsoft), die
an die virtuellen Desktops geschickt wird, auf denen die Client-Komponente der Lösung installiert
ist. Außerdem ist der Umfang der gerätespezifischen Optionen (zum Beispiel Duplex,
Papierschachtwahl, erweiterte Drucklösungen wie Wasserzeichen), die sich normalerweise über den
Druckertreiber ansteuern lassen, je nach eingesetzter Treibervirtualisierungslösung zumindest
teilweise oder sogar erheblich eingeschränkt. Die Client-Komponente der Komprimierungs- und
Virtualisierungslösung auf dem Desktop-PC entpackt den Druckauftrag und wandelt die EMF-Datei für
den jeweiligen Zieldrucker um (dazu ist ein Windows-Betriebssystem ab NT als Unterbau
notwendig).
In einem Netzwerk mit vielen PC-Arbeitsplätzen bedeutet dies aber auch, dort alle notwendigen
Druckertreiber wieder einzeln zu installieren, zu aktualisieren, bei Bedarf auszutauschen etc. –
kurz: erheblichen Administrationsaufwand. Um die Vorteile der zentralen Treiberverwaltung zu
nutzen, empfiehlt es sich, Druckertreiber auf einem dedizierten Druckserver vorzuhalten und dort
den Druckauftrag komplett spoolen und rendern zu lassen. Diese großvolumige Druckdatei lässt sich
dann komprimieren und bei Bedarf verschlüsseln. Um einen solchen Druckauftrag zu entpacken,
gegebenenfalls zu entschlüsseln und zu drucken, muss die Client-Komponente entweder auf einem
dedizierten Druckserver im lokalen Netz oder direkt im Printserver des Netzwerkdruckers installiert
sein.
Thinprint hat inzwischen ihre Lösung um einen kompletten Druckervirtualisierungs-Layer
erweitert, der mit den wichtigsten Virtualisierungslösungen von Vmware, Citrix und Microsoft
kompatibel ist und auch in klassischen Netzwerkumgebungen eingesetzt werden kann. Nach Angabe des
Herstellers lässt sich diese Software sowohl auf den Client-Desktops als auch auf dem zentralen
Windows-Server (Anwendungsserver oder Druckserver) installieren, die Administration muss dann nicht
mehr Druckertreiber an verschiedenen Stellen im Netzwerk einrichten. Mit weiteren Entwicklungen in
diesem Bereich ist zu rechnen, denn Drucken ist eine technisch knifflige Angelegenheit in solchen
Umgebungen, und effiziente Lösungen sind nicht ganz einfach zu bewerkstelligen.
Fazit
Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass für alle Szenarien des Netzwerkdrucks in SBC- und
Virtual-Desktop-Umgebungen passende Drucklösungen existieren. Strategisch eingesetzt können sie die
Netzinfrastruktur deutlich entlasten und die Netzwerkdruckadministration merklich erleichtern.
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