Linux PXE详解

今天我们继续给大家介绍Linux相关内容，本文主要内容是PXE系统的部署，并且通过实战，完成PXE环境的实战部署。
由于PXE环境牵扯到的服务众多，因此，您需要了解FTP、DHCP等服务的原理、安装、部署等知识。如果您对此还存在困惑，欢迎查阅下列文章：
Linux DHCP服务详解
Linux vsFTPd服务详解——vsFTPd基础知识
Linux vsFTPd服务详解——本地用户登录实战

一、PXE环境介绍

PXE，即Pre-boot Execution Environment，即预引导执行环境，通过PXE，可以实现网络引导与安装操作系统。
对于目前计算机而言，大都默认配置有支持PXE功能，当启动计算机时，如果我们设置网络启动，则就会运行PXE客户端程序，企图寻找局域网中的PXE环境。
PXE环境需要与DHCP和TFTP环境配合使用，PXE客户端启动后，由于没有操作系统引导，因此首先需要运行DHCP客户端程序，在局域网中寻找本地的DHCP服务器，并获取自身的IP地址和下一条IP地址。下一条地址指向的是一个FTP服务器或HTTP服务器或NFS服务器，PXE客户端会从下一条服务器上下载系统安装所必须的文件，包括系统安装文件和ks.cfg文件。
ks.cfg文件是Kickstart生成的一个记录文件，在该文件中记录在手动安装系统时必须人工操作干预的选项，如root用户密码，磁盘分区等等。正是因为有了ks.cfg文件，在进行操作系统安装的时候，我们才完全不需要手动干预，最后在ks.cfg文件的指引下完成操作系统的安装。

二、PXE系统架构

PXE系统架构如下所示：

在上述架构中，TFTP服务器用于存放PXE相关的文件，FTP、HTTP或者是NFS存放系统安装文件。

三、PXE系统辅助服务安装与配置

接下来，我们来进行PXE配置的实战，在本例中，PXE环境中DHCP、vsFTPd、TFTP、PXE等环境全部位于一台服务器上，为192.168.136.101，PXE客户端为一个全新的虚拟机，与192.168.136.101处于同一网段内。
接下来，我们首先来进行PXE辅助服务的安装与配置。

（一）DHCP服务安装与配置

DHCP服务主要是为PXE客户端在启动时提供IP地址，以及下一条信息。DHCP服务安装如下：

yum install -y dhcp

安装完成后，我们需要修改DHCP服务的配置文件，可以借助/usr/share/doc/dhcp-4.2.5/dhcpd.conf.example文件模板，熟悉其配置文件写法的同学也可以直接写DHCP配置文件，不管如何配置，/etc/dhcp/dhcpd.conf文件最终如下所示：

其中，next-server是vsFTPd服务的IP地址，filename为PXE文件的文件名，该文件名必须与后文中PXE文件名完全一致。这两处配置旨在告诉PXE客户端，当拿到可用的IP地址后，应到与192.168.136.101寻找系统安装文件pxelinux.0。
完成上述配置后，就可以启动DHCP服务了，该服务启动命令如下：

syetemctl start dhcpd

（二）TFTP服务安装与配置

TFTP服务主要是为PXE客户端提供一些小文件下载服务，与FTP服务的区别在于，TFTP在小文件传输上更有优势，TFTP服务安装命令如下：

yum install -y xinetd tftp tftp-server

在TFTP服务的安装过程中，由于TFTP服务依赖于xinetd，因此在安装前需要首先安装xinetd。
TFTP服务在运行前，需要修改配置文件，该服务配置文件为/etc/xientd.d/tftp，主要是将第14行disable处由yes该为no，修改完成后的配置文件如下所示：

在上述配置文件的第13行，server_args后面的是TFTP服务的主目录，我们在后面的配置中，需要把一些PXE启动文件放在该目录下。
上述修改完成后，就可以启动tftp服务了，需要注意，我们应该首先启动xinetd服务，然后再启动tftp服务，启动命令如下：

systemctl start xinetd
systemctl start tftp

启动完成后，TFTP服务会监听UDP的69端口，如下所示：

（三）vsFTPd服务安装与配置

vsFTPd服务实际上就是FTP服务，vsFTP服务安装命令如下：

yum install -y vsftpd

在本次实战中，我们使用vsFTPd服务的默认目录——/var/ftp/pub，我们在这里不对vsFTPd服务进行配置，因为在默认情况下，vsFTPd服务允许匿名用户登录，因此，我们只需要开启vsFTPd服务即可，vsFTPd服务开启命令如下：

systemctl start vsftpd

三、PXE和kickstart安装与配置

安装PXE和kickstart，我们要首先安装两个软件，分别是syslinux和system-config-kickstart，第一个用于用于pxelinux.0文件的生成，第二个用于以图形化的方式生成ks.cfg文件。安装命令如下：

yum install -y syslinux system-config-kickstart

接下来，我们要开始正式部署PXE和kickstart环境了，首先，我们把系统启动的关键文件复制到TFTP的目录中，TFTP的目录为/var/lib/tftpboot/（默认），有些文件是在Linux的安装盘内，有些文件是在安装syslinux软件后才有的，假设我们把Linux的安装盘挂载到了/mnt/目录下，则相关命令如下：

cp /usr/share/syslinux/pxelinux.0 /var/lib/tftpboot/
cp /mnt/images/pxeboot/initrd.img /var/lib/tftpboot/
cp /mnt/images/pxeboot/vmlinux /var/lib/tftpboot/
mkdir -p /var/lib/tftpboot/pxelinux.cfg/
cp /mnt/isolinux/isolinux.cfg /var/lib/tftpboot/pxelinux.cfg/default
chmod 644 /var/lib/tftpboot/pxelinux.cfg/default

接下来，我们还需要对/var/lib/tftpboot/pxelinux.cfg/default文件进行修改，该文件打开后，修改第一行default vesamenu.c32为default linux，然后修改第64行
append initrd=initrd.img inst.stage2=hd:LABEL=CentOS\x207\x20x86_64 quiet为 append initrd=initrd.img inst.repo=ftp://192.168.136.210:/pub inst.ks=ftp://192.168.136.210/ks.cfg。修改部分的内容如下所示：


注意，在上图中，64行的inst.repo必须与FTP服务的系统镜像挂载目录相一致，inst.ks必须与ks.cfg文件位置相一致，这两点后期我们都会进行配置。
完成上述所有操作后，我们需要做的是ks文件的生成，由于是system-config-kickstart是图形化界面，因此如果我们运行该命令，要求启动必须安装了图形化桌面，但是，由于图形化桌面过于复杂，且过于消耗系统资源，因此我们也可以采取使用gdm软件配合xstart软件的方式来代替。
如果我们采用gdm+xstart软件配合的方式，则在虚拟机上需要安装gdm软件，安装命令如下：

yum install -y gdm

在客户端上，我们需要安装xmanager，该软件内就含有xstart，该软件可以自行搜索下载。
在运行该软件前，我们最好先把系统镜像盘挂载到pub目录下，且本地的yum源只保留指向该pub目录的repo文件，否则在该软件启动后的软件包选择会提示路径错误。
上述两个软件安装完成后，我们打开xstart，并采用如下配置：

点击运行后，就可以在本地计算机上模拟图形化页面进行配置了，成功打开后页面如下所示：

在这里，我们需要对ks文件进行一些参数上的配置，在PXE环境中，ks文件主要作用是指定在系统安装过程中，需要人为干预的内容，因此，在ks文件的配置过程中，我们要配置的就是系统安装过程中的一些参数，必要配置如下，其他配置感兴趣的同学可以自行探索：
1、设置root用户密码

2、设置FTP服务器的IP地址和目标目录

3、设置引导记录

4、设置分区

5、添加网卡设备

6、设置安装系统

上述所有步骤完成后，点击右上角文件，就可以保存生成ks.cfg文件了，只要我们生成了一个ks文件，我们就可以把该ks文件保存下来，以后在配置时就可以不使用该软件，直接复制修改该ks文件即可。
最后，我们把生成的ks文件放在/var/ftp/目录下即可，此处必须和前文default文件处的文件名称对应。
在完成上述所有操作后，我们就可以尝试启动全新的没有系统的PXE客户端，观察其网络安装操作系统的现象了。

四、注意事项

在完成上述配制后，如果您的PXE系统运行出现问题，可以查阅本部分，进行排错。
1、防火墙问题
PXE系统在运行时，最好关闭防火墙，以防止防火墙拒绝客户端的链接从而导致出错，防火墙关闭命令：

systemctl stop firewalld
iptables -F
setenforc 0

2、system-config-kickstart运行问题
在system-config-kickstart搭配xstart运行时，可能在软件包选择部分出现问题，找不到可用的软件包，该问题的出现是system-config-kickstart文件找不到系统镜像中的软件包，因此最好在该软件运行前，配置好系统安装镜像的挂载，并且在本地yum源中，移除其他的YUM源，只保留指向该镜像的YUM源。此外，该repo文件的名称最好为base，并且在完成上述操作后，最好执行命令：

yum cleanall
yum makecache

刷新一下YUM缓存。
3、PXE客户端内存问题
在实验中，我还发现了一个有趣的现象，如果是使用系统安装盘安装Linux系统，则在虚拟机中给1个G的内存是完全足够的，但是如果采用PXE安装系统，则1个G的内存却不足，导致在安装时报错，因此，我们在使用Vmware虚拟机在进行本次实验时，为了保证实验成功，PXE客户端可以考虑给2个G的内存。
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