[PXE] linux（centos）PXE 服务器搭建，安装，启动及pxe协议详解

本章Blog相关 Linux 知识点

工作环境中， 想要安装Linux但是计算机没有光驱，或者是有大批量的计算机需要同时安装Linux ，就需要通过部署环境PXE+DHCP+TFTP+HTTP+kickstart 方式来实现了 。

PXE协议详解：

PXE，预启动执行环境（Preboot eXecution Environment，PXE，也被称为预执行环境)提供了一种使用网络接口（Network Interface）启动计算机的机制。这种机制让计算机的启动可以不依赖本地数据存储设备（如硬盘）或本地已安装的操作系统。

PXE(Pre-boot Execution Environment)是由Intel设计的协议，它可以使计算机通过网络启动。协议分为client和server两端， 支持工作站通过网络从远端服务器下载映像，并由此支持来自网络的操作系统的启动过程，其启动过程中，终端要求服务器分配IP地址，再用TFTP（trivial file transfer protocol）或MTFTP(multicast trivial file transfer protocol)协议下载一个启动软件包到本机内存中并执行，由这个启动软件包完成终端基本软件设置，从而引导预先安装在服务器中的终端操作系统。

PXE 工作原理：

1.PXE client从自己的PXE网卡启动，向本网络中的DHCP服务器请求ip地址

2.DHCP服务器收到dhcp请求后，分配dhcp地址池中ip给PXE client

3.PXE client向本网络中的TFTP服务器索取bootstarp文件

4.PXE client取得bootstarp文件后之执行pxelinux.0文件引导，使用pxelinux环境来引导os安装程序。

5.PXE client然后读取pxelinux.cfg文件夹中的default（isolinux.cfg）引导文件，通过TFTP服务器加载内核vmlinuz和根文件系统（boot.msg，vesamenu.c32，initrd.img，splash.jpg），通过http服务器加载ks.cfg引导文件。

6.启动linux内核完成安装

在上图中，PXE client是需要安装Linux的计算机，TFTP Server和DHCP Server运行部署在在PXE Server端。Bootstrap文件、配置文件、Linux内核以及Linux根文件系统都放置在Linux Server上TFTP服务器的根目录下。

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 

[root@PXE pxelinux.cfg]# vi /etc/dhcp/dhcpd.conf 
# dhcpd.conf
#
# Sample configuration file for ISC dhcpd
#

# option definitions common to all supported networks...
option domain-name "itwish.cn";      # 全局定义域名
option domain-name-servers 192.168.4.150 ; # 全局定义dns 地址

default-lease-time 600;  # 全局定义默认租约期限
max-lease-time 7200;     # 全局定义最长租约期限

log-facility local7;  # 文件属性

subnet NETWORK_ADDR  netmask  NETMASK {       # 定义子网 
    range 10.254.239.10 10.254.239.20;    # 分配地址池
    option routers dns1;      
    option domain-name-servers ns.itwish.cn;  
    option domain-name "internal.example.org";
    default-lease-time 600;    
    max-lease-time 7200;       
    range dynamic-bootp 10.254.239.40 10.254.239.60;    # 定义bootp
    option broadcast-address 10.254.239.31;         # 广播地址
    next-server  192.168.4.100; # tftp服务器地址
    filename  "pxelinux.0";     # 告诉TFTP目录下的bootstarp文件
}

host passacaglia {   # 主机定义
    hardware ethernet 0:0:c0:5d:bd:95;  # 物理地址
    filename "vmunix.passacaglia";
    server-name "toccata.fugue.com"; 
    fixed-address ip;  # 固定地址
}

• 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 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HTTPD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 。

ks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

• ks.cfg及repo验证：

注：ks.cfg若不能正常打开，确认是否有读权限

注： 若不能显示以上连接方式，确认httpd配置文件中，是否开启相关选项。

至此，PXE服务器环境部署完成，出现问题时，一般需要查看系统日志，如：/var/log/messages， 通过日志报错信息进行解决 。  

centos PXE环境测试，安装，启动

部署环境 ：vmware 虚拟机

PXE服务器：  PXE， ip :192.168.4.150

PXE client :    vm  

实验：

一、配置PXE client 客户端 ，网络需与PXE服务器处于同一网段 192.168.4.150 /24 

二、选择开机启动顺序，选择"Network boot from Intel E1000"

三、pxe client获取dhcp地址后 ，获取pxelinux.cfg中配置文件

四、加载内核和根文件系统

五、安装networkmanager ，创建磁盘分区

六、检查包依赖关系，并安装程序。

七、完成安装，重启 ，进入登录界面

至此，pxe 服务器端 部署完成 ，并成功自动化安装pxeclient 端 。