[PXE] Linux（centos6）中PXE 服务器搭建，PXE安装、启动及PXE理论详解

本篇blog主要讲述了[PXE] linux（centos）PXE无盘服务器搭建，安装，启动及pxe协议详解， Kickstart （PXE+DHCP+TFTP+HTTP）。

PXE环境概述

作为中小公司的运维，经常会遇到一些机械式的重复工作。如何进行批量一次大批量部署服务器安装？方法： Kickstart （PXE+DHCP+TFTP+HTTP）或 Cobbler

批量装机软件介绍

Redhat系通主要有两种方式：Kickstart和Cobbler。

Kickstart是一种无人值守的安装方式。它的工作原理是在安装过程中记录人工干预填写的各种参数，并生成一个名为ks.cfg的文件。如果在自动安装过程中出现要填写参数的情况，安装程序首先会去查找ks.cfg文件，如果找到合适的参数，就采用所找到的参数；如果没有找到合适的参数，便会弹出对话框让安装者手工填写。所以，如果ks.cfg文件涵盖了安装过程中所有需要填写的参数，那么安装者完全可以只告诉安装程序从何处下载ks.cfg文件。等安装完毕，安装程序会根据ks.cfg中的设置重启/关闭系统，并结束安装。

Cobbler集中和简化了通过网络安装操作系统需要使用到的DHCP、TFTP和DNS服务的配置。Cobbler不仅有一个命令行界面，还提供了一个Web界面，大大降低了使用者的入门水平。Cobbler内置了一个轻量级配置管理系统，但它也支持和其它配置管理系统集成。

什么是PXE

PXE，全名Pre-boot Execution Environment，预启动执行环境；简单的说，Cobbler是对kickstart的封装，简化安装步骤、使用流程，并降低使用者的门槛。而kickstart实现方式依赖于PXE环境。通过网络接口启动计算机，不依赖本地存储设备（如硬盘）或本地已安装的操作系统；由Intel和Systemsoft公司于1999年9月20日公布的技术；运行在Client/Server的工作模式； PXE客户端会调用网际协议(IP)、用户数据报协议(UDP)、动态主机设定协议(DHCP)、小型文件传输协议(TFTP)等网络协议；PXE客户端(client)这个术语是指机器在PXE启动过程中的角色。一个PXE客户端可以是一台服务器、笔记本电脑或者其他装有PXE启动代码的机器（我们电脑的网卡）。

PXE工作流程图

PXE client是需要安装Linux的计算机，TFTP Server、DHCP Server及HTTPD Server部署在在PXE Server端。Bootstrap文件、配置文件以及Linux根文件系统都放置在Linux Server上TFTP服务器的根目录下，而ks.cfg 及系统内核部署在HTTPD server目录。

PXE Client向DHCP发送请求 PXE Client从自己的PXE网卡启动，通过PXE BootROM(自启动芯片)会以UDP(简单用户数据报协议)发送一个广播请求，向本网络中的DHCP服务器索取IP。
DHCP服务器提供信息 DHCP服务器收到客户端的请求，验证是否来至合法的PXE Client的请求，验证通过它将给客户端一个“提供”响应，这个“提供”响应中包含了为客户端分配的IP地址、pxelinux启动程序(TFTP)位置，以及配置文件所在位置。
PXE客户端请求下载启动文件客户端收到服务器的“回应”后，会回应一个帧，以请求传送启动所需文件。这些启动文件包括：pxelinux.0、pxelinux.cfg/default、vmlinuz、initrd.img等文件。
Boot Server响应客户端请求并传送文件当服务器收到客户端的请求后，他们之间之后将有更多的信息在客户端与服务器之间作应答, 用以决定启动参数。BootROM由TFTP通讯协议从Boot Server下载启动安装程序所必须的文件(pxelinux.0、pxelinux.cfg/default)。default文件下载完成后，会根据该文件中定义的引导顺序，启动Linux安装程序的引导内核。
请求下载自动应答文件客户端通过pxelinux.cfg/default文件成功的引导Linux安装内核后，安装程序首先必须确定你通过什么安装介质来安装linux，如果是通过网络安装(NFS, FTP, HTTP)，则会在这个时候初始化网络，并定位安装源位置。接着会读取default文件中指定的自动应答文件ks.cfg所在位置，根据该位置请求下载该文件。
客户端安装操作系统将ks.cfg文件下载回来后，通过该文件找到OS Server，并按照该文件的配置请求下载安装过程需要的软件包。 OS Server和客户端建立连接后，将开始传输软件包，客户端将开始安装操作系统。安装完成后，将提示重新引导计算机。

PXE必要条件

1.pxe client必须支持pxe用户端功能，并且开机时选择网络启动，这样系统才能以网络的方式进入pxe启动程序

2.pxe服务器必须至少提供DHCP及TFTP的服务才行，且其中

DHCP服务器必须能够除未pxe client分配ip地址外，还需告知tftp所在的位置（即pxelinux.0的文件位置）

TFTP服务器则为pxe client 提供bootloader 及 kernel 等重要文件下载服务

3.使用NFS/HTTP/FTP之一的服务器提供pxe client所需程序及软件来源等通讯协议

PXE工作流程图：

PXE环境安装DHCP

动态主机设置协议（Dynamic Host Configuration Protocol，DHCP）是一种使网络管理员能够集中管理和自动分配IP网络地址的通信协议，使用UDP协议工作，DHCP使用统一端口作为BOOTP：服务器端使用67/udp，客户端使用68/udp。主要有两个用途：用于内部网络或网络服务供应商自动分配IP地址给用户；用于内部网络管理员作为对所有电脑作中央管理的手段。

DHCP协议的工作流程：

客户端在局域网广播DHCPDISCOVER报文，请求获得ip地址、网关、dns地址等信息；DHCP服务器收到DHCPDISCOVER报文后，发送DHCPOFFER 报文进行响应；客户端收到DHCPOFFER报文后，发送DHCPREQUEST 报文进行请求；最终DHCP 服务器发送 DHCPACK报文进行确认。

DHCP配置文件dhcp.conf 分为4段：

1、DHCP属性段： log-facility 定义日志等级

2、全局属性段：使用option 关键字定义

3、子网分配段：使用subnet 来定义

4、主机配置段：使用host来定义

安装DHCP：

[root@PXE ~]# yum install dhcp   # 安装dhcp server

[root@PXE ~]# rpm -ql dhcp
/etc/dhcp
/etc/dhcp/dhcpd.conf   # dhcpd配置文件
/etc/rc.d/init.d/dhcpd   # dhcpd启动文件
/usr/sbin/dhcpd   # 启动脚本配置文件
[root@PXE pxelinux.cfg]# vi /etc/dhcp/dhcpd.conf   # 调整配置文件
# dhcpd.conf
#
option domain-name "itwish.cn";
option domain-name-servers 192.168.4.150 ;

default-lease-time 600;
max-lease-time 7200;

log-facility local7;  

subnet 192.168.4.0 netmask 255.255.255.0 {  # 定义子网
  range 192.168.4.10 192.168.4.100;
  option routers 192.168.4.1;
  next-server 192.168.4.150;    # 注：添加 tftp服务器地址
  filename="pxelinux.0";        #注：告诉TFTP目录下的bootstarp文件
}


#注：配置文件中以";" 号结尾 ，且需添加next-server 和filename 项

启动dhcp并验证dhcpd进程是否处于监听状态：

[root@PXE ~]# chkconfig --add dhcpd

[root@PXE ~]# chkconfig dhcpd on

[root@PXE ~]# service dhcpd start
Starting dhcpd:                                            [  OK  ]

[root@PXE ~]# ps aux | grep dhcpd     # 验证dhcpd 启动
dhcpd     14087  0.0  0.1  48324  3572 ?        Ss   03:13   0:00 /usr/sbin/dhcpd -user dhcpd -group dhcpd
root      14108  0.0  0.0 103272   840 pts/0    S+   03:14   0:00 grep dhcpd

[root@PXE ~]# ss -tunl | grep 67
udp    UNCONN     0      0                      *:67                    *:*

PXE 环境安装 TFTP

简单文件传输协议也称小型文件传输协议（Trivial File Transfer Protocol, TFTP），工作在UDP/69 端口，是一种于1981年在RFC 783中定义的简化的文件传输协议（FTP）。

瞬时（非独立）守护进程：他们无需定义在运行级别下，只需要一次性的定义xinetd的运行级别

xinetd——为那些极少接受用户请求的服务，专门提供监听功能，如监听tftpd进程

独立（standlone）守护进程：能自我管理，无须xinet 提供监听服务的进程

安装TFTP：

[root@PXE ~]# yum install xinetd tftp-server

[root@PXE ~]# rpm -ql tftp-server  
/etc/xinetd.d/tftp    # 配置文件路径
/var/lib/tftpboot    # 默认tftp存储目录

[root@PXE ~]# vi /etc/xinetd.d/tftp 
# default: off    
service tftp
{
        disable = no    # no 表明tftp处于启用状态 ，yes 表示tftp处于禁用状态
        socket_type             = dgram
        protocol                = udp
        wait                    = yes
        user                    = root
        server                  = /usr/sbin/in.tftpd
        server_args             = -s /var/lib/tftpboot # 默认tftp存储目录
        per_source              = 11
        cps                     = 100 2
        flags                   = IPv4
}
[root@PXE ~]# chkconfig xinetd on

[root@PXE ~]# chkconfig tftp on

[root@PXE ~]# service xinetd start
Starting xinetd: 

[root@PXE ~]# ss -tunl | grep 69
udp    UNCONN     0      0                      *:69                    *:*

使用 syslinux 提供的bootstart ：

[root@PXE ~]# yum install syslinux

[root@PXE ~]# rpm -ql syslinux
/usr/share/syslinux   # pxelinux.0 文件存储目录

[root@PXE ~]# cp /usr/share/syslinux/pxelinux.0 /var/lib/tftpboot/  
# 复制pxelinux.0到 /var/lib/tftpboot 目录 

[root@PXE boot]# mount /dev/cdrom /media/  # 挂载光盘
mount: block device /dev/sr0 is write-protected, mounting read-only

配置pxelinux.cfg 文件

[root@PXE  ~]# mkdir /var/lib/tftpboot/pxelinux.cfg    # 创建pxelinux.cfg 文件夹
[root@PXE ~]# cp isolinux/isolinux.cfg /var/lib/tftpboot/pxelinux.cfg/default  
# 把isolinux.cfg引导文件拷贝到tftpd存储目录下的pxelinux.cfg文件中,并命名为default

[root@PXE ~]# vi /var/lib/tftpboot/pxelinux.cfg/default   # 修改linux内核引导文件
default vesamenu.c32     # 默认启动界面，该文件需要拷贝到tftp存储目录中。
#prompt 1
timeout 600      # 倒计时 600就是60 秒，改数字为秒数的10倍

display boot.msg  # 将额外信息写入到boot.msg文件中，该文件需要拷贝到tftp存储目录中。

menu background splash.jpg   # 菜单背景图，该文件需要拷贝到tftp存储目录中。
menu title Welcome to CentOS 6.6!   # 菜单主标题

label linux
  menu label ^Install or upgrade an PXE system    #菜单項目
  menu default            # 预设项目
  kernel vmlinuz          # 内核 vmlinuz，该文件需要拷贝到tftp存储目录中。
  append initrd=initrd.img  ks=http://192.168.4.150/ks.cfg   
# 核心参数，指定initrd 核心文件，该文件需要拷贝到tftp存储目录中。另指定ks文件目录，这儿使用的http协议

把内核及根文件拷贝到tftpd存储目录：参照上菜单配置信息，包括 vesamenu.c32，boot.msg，splash.jpg，vmlinuz，initrd.img 文件做拷贝

[root@PXE ~]# cp /media/images/pxeboot/{initrd.img,vmlinuz} /var/lib/tftpboot/   

[root@PXE ~]# cp /media/isolinux/{boot.msg,vesamenu.c32,splash.jpg} /var/lib/tftpboot/

linux PXE环境HTTP部署

创建kickstart文件方式：

1、复制模板 /root/anaconda-ks.cfg ，而后使用vim编辑配置

2、使用system-config-kickstart 来生成，建议也使用/root/anaconda-ks.cfg 作为模板来进行

# ksvalidator 查看ks文件语法是否正确

kickstat文件的组成部分：

1、命令段：用于配置系统，如：install ，firewall， part，lv 等

2、软件包段%packages；指定要安装的程序包组（@组包名）及程序包(程序包名)，每行一个；在程序包之前加 “-”号，表示不希望安装

3、%pre %post脚本段：安装过程开始之前、后执行的安装预备式脚本

httpd安装：

[root@PXE ~]# yum install httpd

[root@PXE ~]# rpm -ql httpd
/etc/httpd    
/etc/httpd/conf/httpd.conf   # httpd 配置文件
/var/www/html     # httpd 默认存储目录

[root@PXE ~]# chkconfig httpd on

[root@PXE ~]# service httpd start
Starting httpd: 

[root@PXE ~]# ss -tunl |grep 80
tcp    LISTEN     0      128                   :::80                   :::*     

[root@PXE ~]# ps aux | grep httpd
root       1877  0.0  3.3 479948 20284 ?        Ss   08:20   0:01 /usr/sbin/httpd
apache     2184  0.0  1.6 480084  9908 ?        S    09:07   0:00 /usr/sbin/httpd
apache     2185  0.0  1.6 480084  9884 ?        S    09:07   0:00 /usr/sbin/httpd
apache     2188  0.0  1.6 480084  9884 ?        S    09:07   0:00 /usr/sbin/httpd
apache     2189  0.0  1.6 480084  9884 ?        S    09:07   0:00 /usr/sbin/httpd
apache     2190  0.0  1.6 480084  9884 ?        S    09:07   0:00 /usr/sbin/httpd
apache     2191  0.0  1.6 480084  9884 ?        S    09:07   0:00 /usr/sbin/httpd
apache     2192  0.0  1.6 480084  9884 ?        S    09:07   0:00 /usr/sbin/httpd
apache     2193  0.0  1.6 480084  9884 ?        S    09:07   0:00 /usr/sbin/httpd
root       3116  0.0  0.1 103324   844 pts/0    S+   19:48   0:00 grep httpd

[root@PXE ~]# cp /root/anaconda-ks.cfg /var/www/html/ks.cfg    # 拷贝模板到/var/www/html 目录，并重命名为ks.cfg

[root@PXE ~]# chmod o+r /var/www/html/ks.cfg    # 分配权限，为pxe client引导安装使用

[root@PXE isolinux]# cp /media/* /var/www/html/centos/os/    # 拷贝安装系统

[root@PXE os]# grub-crypt     # 密码加密，使用grub-crypt 默认512位加密方式
Password: 
Retype password: 
$6$DnceMH60Kiu8TaME$ySd/QOpPtEcLnnoW36bDjb59xr1eJHGUwTTV/4MHoojT.RoXXdsLHMWJXcLCETQNRF2xITSqKHAAUNZq6df0i/

以/root/anaconda.cfg 为模板，配置ks.cfg文件，配置repo url 和 ks.cfg 。

repo引用格式如下图

针对集群的计算节点设置的，比如设置用户信息、关闭防火墙等，请根据自己需要定制，kickstart文件说明参见：https://access.redhat.com/documentation/zh-cn/red_hat_enterprise_linux/6/html/installation_guide/s1-kickstart2-options

[root@PXE ~]# vi /var/www/html/ks.cfg     # 调整配置文件
# Kickstart file automatically generated by anaconda.

#version=DEVEL
install                                           # 命令段  ，安装
url --url=http://192.168.4.150/centos/os/        # 指定网络url安装目录 
lang en_US.UTF-8                                 # 默认字体
keyboard us                                      # 键盘类型
network --onboot yes --device eth0 --bootproto dhcp  --noipv6  
# 指定开机自启，网络接口eth0 ，dhcp获取网络地址，ipv6 禁用

rootpw  --iscrypted $6$ZOGP2tA0PI/6SI/X$MlC5bJyXfP9TBN5/0vwoc6dqAqIijOQthEbAZUnIXft85Tj9n4sKWB2PfxrsVfkZ2ibqX63apu8ElmdEvBo9o/   
# root 加密密码，使用grub-crypt 生成的字符串替代

reboot         # 配置完毕后，重启内核
firewall --disabled    # 防火墙禁用
authconfig --enableshadow --passalgo=sha512  # 登录身份使用 sha1 的 512bits 加密算法
selinux --disabled     # selinux 功能禁用
timezone Asia/Shanghai # 定义上海时区 
bootloader --location=mbr --driveorder=sda --append="crashkernel=auto rhgb quiet"   
# 定义bootloader，grub安装mbr ，安装在sda磁盘

# The following is the partition information you requested
# Note that any partitions you deleted are not expressed
# here so unless you clear all partitions first, this is
# not guaranteed to work
clearpart --all         # 清除磁盘分区表
text                     # 纯文本格式安装显示
zerombr                  # 对磁盘进行初始化

part /boot --fstype=ext4 --asprimary --size=2000  # 分区信息 ，定义boot分区 ，格式为ext4 ，大小为2G
part swap --size=4096          # 分区信息 ，定义swap分区 ，大小为4G
part pv.008003  --size=80000  # 分区信息 ，定义lv分区 pv.008003，大小为80G

volgroup vg0 --pesize=8192 pv.008003   # 分区信息 ，在lv分区pv.008003定义vg0卷组 ，pe大小为8M
logvol / --fstype=ext4 --name=root --vgname=vg0 --size=15000
logvol /usr --fstype=ext4 --name=/usr --vgname=vg0 --size=30000
logvol /var --fstype=ext4 --name=/var --vgname=vg0 --size=20000
logvol /home --fstype=ext4 --name=/home --vgname=vg0 --size=12000

repo --name="CentOS-6.6"  --baseurl=http://192.168.4.150/centos/os/  --cost=100  
# 定义yum仓库 ，类别为bashurl ，名称为CentOS-6.6

%packages             # 包组段，安装包组及程序包
@core                 
@server-policy            
@workstation-policy
%end

[root@PXE ~]# yum -y install pykickstart  #安装ksvalidator 软件

[root@PXE ~]# ksvalidator /var/www/html/ks.cfg    # ksvalidator验证ks.cfg语法是否正确