运维工作中的bootstraping之PXE自动安装操作系统

时间：2021-07-26 05:04:37

运维工作纵向来看主要分为三个方向：

1.BootStraping：主要做的是操作系统的安装与配置，包括Bare Metal（pxe，cobbler）和Virtual Machine（image files）。

2.Configuration：主要使用运维工具如puppet（rubby研发）、saltstack（python研发）、ansible、chef、cfengine等自动化运维工具做应用程序做批量部署与配置。

3.Command and Conrol:主要使用自动化运维工具发送命令或指令实现对操作系统或者应用程序操纵或者控制。

我们今天主要探讨下第一个方向，通过PXE，结合DHCP，以及TFTP等技术实现自动化的Bootstraping。

一、简介1.1 什么是PXE

PXE(Pre-boot Execution Environment，预启动执行环境)是由Intel公司开发的最新技术，工作于Client/Server的网络模式，支持工作站通过网络从远端服务器下载映像，并由此支持通过网络启动操作系统，在启动过程中，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。

严格来说，PXE 并不是一种安装方式，而是一种引导方式。进行 PXE 安装的必要条件是在要安装的计算机中必须包含一个 PXE 支持的网卡（NIC），即网卡中必须要有 PXE Client。PXE 协议可以使计算机通过网络启动。此协议分为 Client端和 Server 端，而PXE Client则在网卡的 ROM 中。当计算机引导时，BIOS 把 PXE Client 调入内存中执行，然后由 PXE Client 将放置在远端的文件通过网络下载到本地运行。运行 PXE 协议需要设置 DHCP 服务器和 TFTP 服务器。DHCP 服务器会给 PXE Client（将要安装系统的主机）分配一个 IP 地址，由于是给 PXE Client 分配 IP 地址，所以在配置 DHCP 服务器时需要增加相应的 PXE 设置。此外，在 PXE Client 的 ROM 中，已经存在了 TFTP Client，那么它就可以通过 TFTP 协议到 TFTP Server 上下载所需的文件了。

PXE的工作过程：

PXE Client 从自己的PXE网卡启动，向本网络中的DHCP服务器索取IP；

DHCP 服务器返回分配给客户机的IP 以及PXE文件的放置位置(该文件一般是放在一台TFTP服务器上) ；

PXE Client 向本网络中的TFTP服务器索取pxelinux.0 文件；

PXE Client 取得pxelinux.0 文件后之执行该文件；

根据pxelinux.0 的执行结果，通过TFTP服务器加载内核和文件系统 ；

进入安装画面, 此时可以通过选择HTTP、FTP、NFS 方式之一进行安装；

详细工作流程，请参考下面这幅图：

1.2 什么是Kickstart

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典型的需要人工干预填写的各种参数，并生成一个名为ks.cfg的文件。如果在安装过程中（不只局限于生成Kickstart安装文件的机器）出现要填写参数的情况，安装程序首先会去查找Kickstart生成的文件，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，便需要安装者手工干预了。所以，如果Kickstart文件涵盖了安装过程中可能出现的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取ks.cfg文件，然后就去忙自己的事情。等安装完毕，安装程序会根据ks.cfg中的设置重启系统，并结束安装。

PXE+Kickstart 无人值守安装操作系统完整过程如下：

1.3 什么是DHCP

动态主机设置协议（Dynamic Host Configuration Protocol，DHCP）是一个局域网的网络协议，使用UDP协议工作，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*管理的手段DHCP工作原理：一、DHCP客户机初始化：1. 寻找DHCP Server。

当DHCP客户机第一次登录网络的时候（也就是客户机上没有任何IP地址数据时），它会通过UDP 67端口向网络上发出一个DHCPDISCOVER数据包（包中包含客户机的MAC地址和计算机名等信息）。因为客户机还不知道自己属于哪一个网络，所以封包的源地址为0.0.0.0，目标地址为255.255.255.255，然后再附上DHCP discover的信息，向网络进行广播。DHCP discover的等待时间预设为1秒，也就是当客户机将第一个DHCP discover封包送出去之后，在1秒之内没有得到回应的话，就会进行第二次DHCP discover广播。若一直没有得到回应，客户机会将这一广播包重新发送四次（以2，4，8，16秒为间隔，加上1-1000毫秒之间随机长度的时间）。如果都没有得到DHCP Server的回应，客户机会从169.254.0.0/16这个自动保留的私有IP地址中选用一个IP地址。并且每隔5分钟重新广播一次，如果收到某个服务器的响应，则继续IP租用过程。

2. 提供IP地址租用

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