Linux PXE无盘工作站

• 关于PXE无盘工作站系统的简介

PXE无盘工作站系统是指由一台或多台“系统服务器”和多台“PXE客户端(无盘工作站)”通过 交换机 相连组成的局域网系统。

　　　　　　　　　　　　　　　（图1：无盘工作站系统部署拓扑图）

• 系统服务器：通过DHCP+TFTP+NFS服务向无盘工作站提供系统支持

DHCP服务：	向PXE客户端分发IP地址、子网掩码、网关等，并指定启动引导文件所在服务器（TFTP服务器）的地址和PXE启动文件（pxelinux.0）
TFTP服务：	向PXE客户端传输PXE启动文件、PXE引导配置文件、linux内核vmlinuz，以及系统启动文件initrd.img
NFS服务：	向PXE客户端发布工作站的系统（整个根目录“/”的克隆）；为了避免磁盘IO资源的冲突，建议将克隆的系统部署在存储服务器上

• PXE客户端：PXE客户端无需硬盘，但需要一块支持PXE启动的网卡，不过其他硬件比如主板、内存条、电源等，还是必须要的；将“网卡启动”设置为首选

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（图2：PXE启动流程图）

---

• 部署之前，先要规划好系统服务器和无盘工作站的工作环境

• 系统环境

操作系统：	CentOS release 6.5 x86_64
防火墙：	关闭iptables服务并禁止其开机自启；关闭selinux
其他：	配置好YUM仓库：禁用无用的开机自启服务（sshd服务和rpcbind服务不能禁用）

• 软件环境

dhcp-4.1.1-49.P1.el6.centos.x86_64	// 提供DHCP 服务；指定TFTP 地址及PXE 启动文件
tftp-server-0.49-7.el6.x86_64	// 向无盘工作站传输系统启动文件等
nfs-utils-1.2.3-64.el6.x86_64	// 共享发布工作站系统
syslinux-4.04-3.el6.x86_64	// 提供引导程序"pxelinux.0"
rpcbind-0.2.0-11.el6.x86_64	// 为NFS 服务的依赖程序
dracut-004-388.el6.noarch	// 用来制作启动initrd 镜像
dracut-network-004-388.el6.noarch	// 依赖包，否则将导致PXE无法启动

• 网络环境

主机类别：	主机名：	IP地址：	子网掩码：	网关/路由：
系统服务器Ａ	HostServerA	192.168.8.8	255.255.255.0	192.168.8.254
系统服务器Ｂ	HostServerB	192.168.8.9	255.255.255.0	192.168.8.254
无盘工作站	WorkStation/WS100~200	192.168.8.100~200	255.255.255.0	192.168.8.254/不设置（禁止工作站联网）

---

分别在“系统服务器A”和“系统服务器B”上进行下列所有操作：

• 开始进行安装部署了，首先，要克隆好工作站的系统模板

1. 创建工作站系统模板的存放目录（/nodiskos/workstation）和启动引导文件存放目录（/nodiskos/tftpboot）

mkdir /nodiskos                               // 系统模板+启动文件存放目录
mkdir /nodiskos/tftpboot                      // 工作站系统启动文件存放目录
mkdir /nodiskos/workstation                   // 工作站系统模板存放目录

2. 使用rsync 工具将整个"/"目录拷贝到/nodiskos/workstation 目录下，去除不需要的文件目录

rsync -av --exclude='/proc' --exclude='/sys' --exclude='/tmp' --exclude='/var/tmp' --exclude='/etc/mtab' --exclude='/nodiskos' /* /nodiskos/workstation

3. 重新创建被删掉的目录，还原系统模板的目录结构

cd /nodiskos/workstation
mkdir proc sys tmp var/tmp

4.调整系统模板的设备挂载配置文件/nodiskos/workstation/etc/fstab：删除所有的本地存储设备挂载信息（如：/和/boot）；添加系统模板的挂载信息。以“系统服务器A”为例（注意：系统服务器B的ip设置为192.168.8.9）：

# /etc/fstab
# Created by anaconda on Fri Dec 25 10:58:41 2015
#
# Accessible filesystems, by reference, are maintained under '/dev/disk'
# See man pages fstab(5), findfs(8), mount(8) and/or blkid(8) for more info
#
192.168.8.8:/nodiskos/workstation　　/　　nfs　　　　defaults　　　　　　0 0
tmpfs　　　　　　/dev/shm　　　　　　　　　　 tmpfs　　 defaults　　　　　　0 0
devpts　　　　　　/dev/pts　　　　　　　　　　devpts　　gid=5,mode=620 　　0 0
sysfs 　　　　　　/sys 　　　　　　　　　　　　sysfs 　　defaults　　　　　 0 0
proc 　　　　　　/proc 　　　　　　　　　　　　proc　　  defaults　　　　   0 0

5. 修改系统模板的主机名，如WorkStation

编辑配置文件/nodiskos/workstation/etc/sysconfig/network，将HOSTNAME=参数值修改为WorkStation

6. 最后，删除所有ifcfg-eth*网卡配置文件，只需保留ifcfg-lo

rm -f /nodiskos/workstation/etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-eth*

7. 最后的最后，将整个工作站系统模板打包备份到系统服务器的/opt 目录下，以作备用（例如下面的第8 步，为单个/每个工作站创建独立的系统）

cd /nodiskos
tar -cvf /opt/workstation.tar workstation

8. 正如第7 步所述，可根据需求，为单个/每个工作站创建独立的系统。以WS100~110 为例：

1）将备份的系统模板解压下来，并批量分别拷贝到各自独立工作站的系统目录下

cd /opt
for i in $(seq -w 100 110)
> do
>   tar -xvf workstation.tar
>   mv workstation /nodiskos/WS$i
> done

2）最后，还需要为每台独立的工作站调整fstab 的挂载信息、network 的主机名、hosts 的本地域名解析。可执行如下shell 脚本进行批量替换，需要赋予执行权限：

# 以WS100~110 为例
# 第一个for 循环是替换fstab 的挂载信息和主机名，其中：
# 第1 个sed 是替换/nodiskos/WS###/etc/fstab 的挂载信息
# 第2 个sed 是替换主机名
# 第3 个sed 是在hosts 文件中增加本机的域名解析
# 第二个for 循环是打印出替换后的结果，以便于检查是否替换正确
# 脚本内容如下：
 
#!/bin/bash
for i in $(seq -w 100 110)
do
  sed -i "/nodiskos/s/workstation/WS$i/g" /nodiskos/WS$i/etc/fstab
  sed -i "s/WorkStation/WS$i/g" /nodiskos/WS$i/etc/sysconfig/network
  sed -i "1a 192.168.8.$i WS$i" /nodiskos/WS$i/etc/hosts
done
 
for i in $(seq -w 100 110)
do
  echo -e "fstab : \c" && sed -n "/nodiskos/p" /nodiskos/WS$i/etc/fstab
  echo -e "network : \c" && sed -n "/HOST/p" /nodiskos/WS$i/etc/sysconfig/network
  echo -e "hosts : \c" && sed -n "/192.168/p" /nodiskos/WS$i/etc/hosts
  echo -e "\n"
done

---

• 接下来，准备好工作站启动引导需要的文件

1. 安装syslinux 和dracut 软件包

yum install syslinux dracut dracut-network

2. 拷贝PXE启动文件（由syslinux 程序提供）

cp /usr/share/syslinux/pxelinux.0 /nodiskos/tftpboot

3. 拷贝用linux内核文件vmlinuz

cp /boot/vmlinuz-2.6.32-431.el6.x86_64 /nodiskos/tftpboot

4. 创建用于系统启动 镜像文件initrd.img（先执行命令 uname -r 查看内核版本，如：2.6.32-431.el6.x86_64）

dracut initrd-2.6.32-431.el6.x86_64.img 2.6.32-431.el6.x86_64
chmod 644 initrd-2.6.32-431.el6.x86_64.img
mv initrd-2.6.32-431.el6.x86_64.img /nodiskos/tftpboot

5. 在/nodiskos/tftpboot/pxelinux.cfg/目录下创建默认的PXE引导配置文件"default"（也可为单个/每个工作站创建独立的引导配置文件，如WS100）

# prompt 0 表示工作站立即启动，1 表示工作站等待选择
# kernel 指定内核文件
# append 后面的加下划线的是一行内容，不能换行！！！
# append 附加参数值解释说明：
# initrd= 指定用于引导的initrd 镜像文件
# root= 指定工作站系统的nfs 路径（注意：“系统服务器B”设置成192.168.8.9）
# selinux= 设置selinux 开关，0 表示关闭，1 表示开启，默认为1
# rw 设置工作站系统为可读写
# nomodeset 这个参数是配合后面的vga=参数一起使用，设置分辨率
# vga= 这个参数值是设置分辨率，0x 表示十六进制，0314 表示800*600 16 位色；若无特殊需求，建议删除这2个参数
# 文件内容如下：
 
default auto
label auto
prompt 0
kernel vmlinuz-2.6.32-431.el6.x86_64
append initrd=initrd-2.6.32-431.el6.x86_64.img root=nfs:192.168.8.8:/nodiskos/workstation selinux=0 ip=dhcp rw nomodeset vga=0x0314

6. 若要为单个/每个工作站创建独立的引导配置文件，以WS100~110 为例：

1）引导配置文件的文件名为该工作站IP 地址的十六进制转换值。如WS100 的IP 地址为192.168.8.100，那么它的配置文件的文件名就是"C0A80864"；对照关系如下：192→C0，168→A8，8→08，100→64。

2）文件内容可参照default，只需将append 下的root=参数值指定为对应的WS100 的nfs 路径，例如：root=nfs:192.168.8.8:/nodiskos/WS100，前提是/nodiskos/WS100 需要存在。

3）为了方便，可用如下shell 脚本，参照默认配置文件default，进行批量创建和修改：

# 以WS100~110 为例
# for 循环的主体说明：
# 第1 行：printf 是将WS###的IP 地址转换成十六进制，并赋值给参数ws_name
# 第2 行：以default 文件为模板，以IP 地址的十六进制值为文件名，进行批量复制
# 第3 行：批量修改root=参数值指定的WS###的nfs 路径
# 第4 行：打印出替换后的结果，以便于检查是否替换正确
# 脚本内容如下：
 
#!/bin/bash
cd /nodiskos/tftpboot/pxelinux.cfg/
for i in $(seq -w 100 110)
do
  ws_name=$(printf "%02X" 192 168 8 $i)
  cp default $ws_name
  sed -i "s/workstation/WS$i/g" $ws_name
  sed -n "/append/p" $ws_name
done

7. 最后，/disklessboot/tftpboot 目录下应该有下列几个文件/目录：

initrd-2.6.32-431.el6.x86_64.img	// 用于引导的initrd 镜像文件	（由第4 步创建）
pxelinux.0	// PXE 引导文件	（由第2 步创建）
pxelinux.cfg/default	// 默认的引导配置文件	（由第5 步创建）
pxelinux.cfg/C0A808##	// 定制的引导配置文件	（由第6 步创建）
vmlinuz-2.6.32-431.el6.x86_64	// 用于引导的内核文件	（由第3 步创建）

---

• 配置DHCP服务

1. 安装DHCP 服务软件包

yum install dhcp

2. 编辑配置文件/etc/dhcp/dhcpd.conf

# dhcpd.conf 部分参数说明：
# default-lease-time      // 指定确认租赁时长，单位为秒，-1 表示无限制
# max-lease-time          // 指定最大租赁时长
# authritative            // 拒绝不正确的IP 地址的要求
# subnet netmask {}       // 设置dhcp 区域
# range                   // 提供动态分配IP 的范围；若所有工作站都是绑定的固定IP，可删除此配置
# option routers          // 设置网关/路由器地址，多个地址用逗号隔开；若不想让客户端上网，可删除此配置
# domain-name-servers     // 设置DNS，若不想让客户端上网，可删除此配置；多个地址用逗号隔开
# next-server             // 告知工作站TFTP 服务器的地址，TFTP 服务提供启动引导（注意：“系统服务器B”设置成192.168.8.9）
# filename                // 告知工作站PXE 引导程序名
# host XXX {}             // 此处是根据工作站的MAC 地址绑定固定的IP 地址，前提是知道MAC 地址
# hardware ethernet       // 工作站的MAC 地址，一定要小写
# fixed-address           // 绑定固定的IP 地址，和range 的不会有冲突，优先以它为主
# 配置内容如下：
 
ddns-update-style none;
ignore client-updates;
default-lease-time -1;
max-lease-time -1;
authritative;
 
subnet 192.168.8.0 netmask 255.255.255.0 {
range 192.168.8.100 192.168.8.200;
option routers 192.168.8.254;
option domain-name-servers 114.114.114.114,202.96.209.5;
next-server 192.168.8.8;
filename "pxelinux.0";
 
host WS100 {
    hardware ethernet 12:34:56:78:ab:cd;
    fixed-address 192.168.8.100;
    }
 
host WS101 {
    hardware ethernet 12:34:56:90:ab:00;
    fixed-address 192.168.8.101;
    }
 
}

3. 重启DHCP服务，且将DHCP服务设置成开机自启

service dhcpd restart
chkconfig dhcpd on
chkconfig |grep dhcpd

---

• 配置TFTP服务

1. 安装TFTP 服务软件包

yum install tftp-server

2.  编辑配置/etc/xinetd.d/tftp，只需更改如下2 处：

# and to start the installation process for some operating systems.
service tftp
{
　　...... ........
　　server_args = -s /nodiskos/tftpboot             # 改成启动文件的存放目录
　　Disable = no                                    # 将yes 改成no，以激活此服务
　　...... ........
}

3. TFTP 服务是通过xinetd 工具管理的，因此需要通过xinetd 启动、停止、重启等

service xinetd restart
chkconfig xinetd on
chkconfig |grep xinetd

---

• 配置NFS服务

1. 安装NFS 服务软件包

yum install nfs-utils rpcbind

2. 编辑配置文件/etc/exports，添加如下内容：

# 这一行是配置默认的工作站系统目录
/nodiskos/workstation　　192.168.8.0/24(rw,async,no_root_squash)
 
# 以下部分是为工作站发布独立的系统目录
/nodiskos/WS100　　　　　　192.168.8.100(rw,async,no_root_squash)
/nodiskos/WS101　　　　　　192.168.8.101(rw,async,no_root_squash)
/nodiskos/WS102　　　　　　192.168.8.102(rw,async,no_root_squash)
/nodiskos/WS103　　　　　　192.168.8.103(rw,async,no_root_squash)
/nodiskos/WS104　　　　　　192.168.8.104(rw,async,no_root_squash)
......　　　　　　　　　　　......

3. 若独立的工作站数量大，可用如下shell 脚本进行批量添加

#!/bin/bash
echo '/nodiskos/workstation 192.168.8.0/24(rw,async,no_root_squash)'>/etc/exports
 
for i in $(seq -w 100 110)
do
  sed -i "\$a \/nodiskos\/WS$i 192.168.8.$i(rw,async,no_root_squash)" /etc/exports
done
cat /etc/exports

4. 重启NFS服务，且将NFS服务设置成开机自启

service nfs restart
chkconfig nfs on
chkconfig |grep nfs

5. 至此，所有配置都已完成了。最后检查下DHCP、TFTP、NFS这3个服务是否都已启动，是否都已设置成开机自启

service dhcpd status
service xinetd status
service nfs status
chkconfig |grep dhcpd
chkconfig |grep xinetd
chkconfig |grep nfs

6. 最后的最后，将所有PXE客户端的启动项设置成首选网卡启动，然后就启动PXE客户端了！！！

---