PXE

简介

预启动执行环境(Preboot eXecute Environment，PXE)，
该技术基于C/S构架，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技术通常用于自动部署操作系统，通过读取Kickstart文件中的配置可以实现无人值守安装。

组件

PXE技术依赖于DHCP、TFTP、File Server

  • DHCP服务用于在新主机上线时提供IP地址，更重要的是指定提供PXE启动文件的服务器IP地址。
  • TFTP服务用于提供PXE启动文件。
  • File Server则用来提供Kickstart配置文件和Linux的安装源文件。

    配置实例

实验环境

CentOS 7 Server 1台

  • 内网IP：192.168.213.5/24
  • 外网IP：192.168.1.134/24
  • 域：jaydenz.org
  • 防火墙：开启
  • SELinux：开启

支持PXE技术的Client 2台

实验步骤

Server端：

  1. 安装相关服务

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    yum -y install dhcp tftp-server syslinux vsftpd

  2. 配置DHCP服务

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    vi /etc/dhcp/dhcp.conf

    ddns-update-style interim;  #设置dhcp互动更新模式
    ignore client-updates;     #ddns忽略客户端更新authoritative;
    allow booting;
    allow bootp;
    allow unknown-clients;
    #设定DHCP-Server生效的网段
    subnet 192.168.213.0 netmask 255.255.255.0 {
        range 192.168.213.40 192.168.213.200;         #设定地址池范围
    	##地址池选项
        option domain-name-servers 114.114.114.114;   #设定DNS服务器IP
        option domain-name "jaydenz.org";             #设定域
        option routers 192.168.213.5;                 #设定路由器IP
        option broadcast-address 192.168.213.255;
    	##租约时间设定
        default-lease-time 86400;                       
        max-lease-time 86400;
        ##设置PXE服务
        next-server 192.168.213.5; #DHCP server ip
        filename "pxelinux.0";                        #指定pxe文件，默认在TFTP服务器共享目录
        ##设置一份地址白名单，用于排除该地址
        host MacbookPro {
            hardware ethernet 00:0C:29:05:A7:CB; 
            fixed-address 192.168.213.110; 
        } 
    }

    subnet 192.168.1.0 netmask 255.255.255.224 {      #建立一个空的配置关闭对外网的地址分配功能
        
    }

  3. 修改TFTP服务启动脚本

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    vi /usr/lib/systemd/system/tftp.service

    ExecStart=/usr/sbin/in.tftpd -s /tftpboot  ##修改tftp工作目录

  4. 建立tftpboot目录

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    mkdir /tftpboot

  5. 修改SELinux设置

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    semanage fcontext -a -t public_content_t "/tftpboot(/.*)?"
    restorecon -F -R -v /tftpboot

  6. 复制syslinux文件到启动目录

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    cd /usr/share/syslinux/
    cp pxelinux.0 menu.c32 memdisk mboot.c32 chain.c32 /tftpboot/

  7. 修改目录权限

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    chmod 644 -R /tftpboot
    chmod 755 /tftpboot
    restorecon -F -R -v /tftpboot

  8. 建立提供Linux开机的核心目录

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    mkdir /tftpboot/pxelinux.cfg
    mkdir -p /tftpboot/netboot/
    restorecon -R -F -v /tftpboot/

  9. 复制安装光盘文件到FTP分享目录

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    mount CentOS-7-x86_64-Minimal-1708.iso /mnt/cdrom
    cp -R /mnt/cdrom/* /var/ftp/pub

  10. 复制PXE启动文件到tftp服务器分享目录

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    cd /var/ftp/pub/images/pxeboot
    cp vmlinuz initrd.img /tftpboot/netboot/
    restorecon -R -F -v /tftpboot/netboot/

  11. 在FTP服务的目录下建立一个Kickstart文件

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    touch /var/ftp/pub/ks.cfg
    chmod 644 /var/ftp/pub/ks.cfg
    restorecon -R -F -v /var/ftp/pub/

  12. 设置PXE启动菜单

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    vim /tftpboot/pxelinux.cfg/default

    default menu.c32
    prompt 0
    timeout 30
    MENU TITLE jaydenz.org PXE Menu
    LABEL CentOS7_x64
    MENU LABEL CentOS 7.4 X86_64
    KERNEL /netboot/vmlinuz
    APPEND initrd=/netboot/initrd.img inst.repo=ftp://192.168.213.5/pub ks=ftp://192.168.213.5/pub/ks.cfg

  13. 设定防火墙

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    firewall-cmd --permanent --add-service=ftp
    firewall-cmd --permanent --add-service=tftp
    firewall-cmd --permanent --add-service=dhcp
    firewall-cmd --reload

  14. 启动各项服务

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    systemctl daemon-reload
    systemctl enable vsftpd
    systemctl start vsftpd
    systemctl enable tftp
    systemctl start tftp
    systemctl enable dhcpd
    systemctl start dhcpd

Client端配置

Client端建议将PXE网卡启动顺序放在第二位，也就是硬盘之后，这样当安装程序完成后重启时不会再次进入PXE。

Kickstart

Kickstart是redhat开发的开源工具，它可以将操作系统安装步骤记录到一个纯文本文件当中，安装程序通过读取该文件可以实现操作系统自动化安装。

CentOS 7 Kickstar文件实例

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#platform=x86, AMD64, or Intel EM64T
#version=CentOS7
#本配置文件用于自动安装CentOS 7.4 x64位系统

#####Kickstart安装参数#####
#设置安装界面类型，参数为text | graphical | cmdline，默认为graphical
graphical
#全新安装或是升级
install
#设定安装文件来源
##使用NFS
#nfs --server=192.168.1.128 --dir=/CentOS/CentOS7x64
##使用HTTP/HTTPS、FTP、file
url --url=ftp://192.168.213.1/CentOS/CentOS7x64

#限制安装程序操作的磁盘
##--drives=sda,hda,...：使安装程序忽略指定的磁盘。
##--only-use：指定安装程序要使用的磁盘列表，忽略其他所有磁盘。
#ignoredisk --only-use=sda


#第一次启动是否运行配置向导，图像化界面建议开启
firstboot --disable
#安装后自动重启。注意，安装后应设置为从先硬盘启动，否则会重复安装
reboot
#设置系统验证信息
auth  --useshadow  --passalgo=sha512

#####操作系统配置#####
#设定键盘布局
keyboard us
#设定系统语言
lang en_US
#设定系统时区
timezone Asia/Shanghai
#主机名设置
network  --hostname=localhost.localdomain
#配置网络地址获取方式
network  --bootproto=dhcp --onboot=yes

#####用户和组相关配置#####
#设置root密码，加密密码可以使用openssl生成
rootpw --iscrypted $1$y10oqPAp$qCWLZ7KzL/QgFYlg3C2R10 #采用加密记录
#rootpw --plaintext 123456 #采用明文记录

#####系统安全相关选项#####
#防火墙配置
##--enabled：启用防火墙
##--disabled：禁用防火墙
##--trust=：允许所有流量通过该防火墙进出指定设备。要列出一个以上的设备，请使用 --trust ens33 --trust ens37
##可以使用以下服务中的一个或多个来替换，从而允许指定的服务通过防火墙。
	##--ssh
	##--smtp
	##--http
	##--ftp
	##--port=：使用 端口:协议 格式指定允许通过防火墙的端口。例如，如果想允许 IMAP 通过您的防火墙，可以指定 imap:tcp。还可以具体指定端口号码，要允许 UDP 分组在端口 1234 通过防火墙，输入 1234:udp。要指定多个端口，用逗号将它们隔开。

firewall --disabled

#SELinux选项
selinux --disabled

#是否配置X图形界面
skipx


#####磁盘于引导选项#####
#bootloader指定指定如何安装引导装载程序
##--location=：指定引导记录的写入位置。
    #mbr：默认参数，具体要看驱动器是MBR还GPT，会自动决定，在大多数情况下不需要指定这个选项。
	#partition：在包含内核的分区的第一个扇区中安装引导装载程序。
	#none：不安装引导装载程序。
##--append=：指定内核参数。要指定多个参数，使用空格分隔它们。例如：bootloader --location=mbr --append="hdd=ide-scsi ide=nodma"
bootloader --location=mbr

#clearpart用于指定如何清除原有分区
##--all：清除所有分区
##--drivers=：用于指定从哪个驱动器清除分区，例子：clearpart --drives=hda,hdb --all，清除主 IDE 控制器中前两个驱动器上所有分区
##--list= - 指定要清理的分区。这个选项覆盖--all和--linux选项，并可跨不同驱动器中使用。例如：clearpart --list=sda2,sda3,sdb1
##--linux - 删除所有 Linux 分区。
##--none（默认）- 不删除任何分区。
clearpart --all     

#磁盘分区设定
part / --fstype="xfs" --size=10000
part /boot --fstype="xfs" --size=200
#part /boot/efi --fstype=efi --size=200 #UEFI引导安装时需要，传统LEGACY引导时可屏蔽此选项
part swap --fstype="swap" --size=4000

#如果是要LVM分区，则考虑以下分区
#part /boot --fstype ext4 --size=100
#part swap --fstype=swap --size=2048
#part pv26 --size=100 --grow
#volgroup VG00 --pesize=32768 pv26
#logvol / --fstype ext4 --name=LVroot --vgname=VG00 --size=29984
#logvol /data --fstype ext4 --name=LVdata --vgname=VG00 --size=100 --grow

#####软件包选项#####
#%packages设定所需要安装的软件包，支持传递参数，--ignoremissing：忽略所有在这个安装源中缺少的软件包、组及环境，
%packages --ignoremissing
#@表示一组软件包，常见安装类型如下:
##@X Window System
##@Desktop
##@Sound and Video 
##@network-server
##@performance
##@system-admin-tools
@core
@base
#指定独立的软件包名可以安装单独的软件包，也可以在软件包名称中使用星号（*）作为通配符。
tree
tuned
tuned-utils
ypbind
nfs-utils
vim-enhanced
wget
openssh-server

#-表示从默认软件包中移除的软件包
-lvm2
-nano
%end #%packages结尾

#####安装脚本(非必需)#####
%pre     #安装前脚本

%end     #安装前脚本结尾

%post    #安装后脚本

%end     #安装后脚本结尾

常见问题

在安装CentOS7时如果一直显示Downloading package metadata或者其他无法获取软件源的问题

  1. 进入入FTP上安装源的repodata目录，打开repomd.xml
  2. 找到xml文件中 location href= 标签指定的文件名
  3. 将repodata目录中一堆字符组成的文件按照xml文件定义的文件名补齐
  4. 重启Client即可进行安装

首次启动 DHCP 服务器时，如果没有 dhcpd.leases 文件就会失败。如果没有该文件，可使用命令 touch /var/lib/dhcpd/dhcpd.leases 生成该文件。

附录

PXE官方配置文档：https://access.redhat.com/documentation/zh-cn/red_hat_enterprise_linux/7/html/installation_guide/chap-installation-server-setup

Kickstart官方语法指导：https://access.redhat.com/documentation/zh-cn/red_hat_enterprise_linux/7/html/installation_guide/sect-kickstart-syntax