Linux中如何部署PXE网络

发布时间：2022-02-10 15:27:03 作者：iii
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# Linux中如何部署PXE网络

## 1. PXE网络概述

### 1.1 什么是PXE
PXE（Preboot eXecution Environment）是由Intel设计的协议，它使计算机能够通过网络启动操作系统。PXE工作于客户端/服务器模式，允许客户端计算机从服务器获取启动镜像和配置文件，无需本地存储设备。

### 1.2 PXE的工作原理
PXE启动过程分为几个关键阶段：
1. 客户端发送DHCP请求获取IP地址
2. DHCP服务器返回IP地址并告知TFTP服务器位置
3. 客户端连接TFTP服务器下载引导程序（如pxelinux.0）
4. 通过引导程序加载内核和初始化内存盘
5. 最终启动完整操作系统

### 1.3 PXE的应用场景
- 大规模操作系统部署
- 无盘工作站环境
- 系统恢复和维护
- 自动化测试环境搭建

## 2. 部署前的准备工作

### 2.1 硬件需求
- 服务器：至少2核CPU，4GB内存，100GB存储空间
- 网络：千兆以太网环境
- 客户端：支持PXE启动的网卡

### 2.2 软件需求
- Linux发行版（推荐CentOS/RHEL或Ubuntu Server）
- DHCP服务器（ISC DHCP或dnsmasq）
- TFTP服务器（tftpd-hpa或atftpd）
- HTTP/NFS服务器（用于存放安装镜像）
- Syslinux工具包

### 2.3 网络规划
| 项目          | 示例值           |
|---------------|------------------|
| 服务器IP      | 192.168.1.100    |
| 子网掩码      | 255.255.255.0    |
| DHCP地址池    | 192.168.1.150-200|
| 网关地址      | 192.168.1.1      |

## 3. 安装和配置必要服务

### 3.1 安装DHCP服务器
```bash
# CentOS/RHEL
sudo yum install dhcp -y

# Ubuntu/Debian
sudo apt install isc-dhcp-server -y

配置示例（/etc/dhcp/dhcpd.conf）：

subnet 192.168.1.0 netmask 255.255.255.0 {
    range 192.168.1.150 192.168.1.200;
    option routers 192.168.1.1;
    option domain-name-servers 8.8.8.8;
    filename "pxelinux.0";
    next-server 192.168.1.100;
}

3.2 安装TFTP服务器

# CentOS/RHEL
sudo yum install tftp-server syslinux-tftpboot -y

# Ubuntu/Debian
sudo apt install tftpd-hpa syslinux-common -y

配置示例（/etc/default/tftpd-hpa）：

TFTP_USERNAME="tftp"
TFTP_DIRECTORY="/var/lib/tftpboot"
TFTP_ADDRESS=":69"
TFTP_OPTIONS="--secure"

3.3 准备PXE引导文件

sudo cp /usr/share/syslinux/pxelinux.0 /var/lib/tftpboot/
sudo mkdir -p /var/lib/tftpboot/pxelinux.cfg

4. 配置PXE启动菜单

4.1 创建默认配置文件

/var/lib/tftpboot/pxelinux.cfg/default：

DEFAULT menu.c32
PROMPT 0
TIMEOUT 300
ONTIMEOUT local

MENU TITLE PXE Boot Menu

LABEL local
    MENU LABEL Boot from local disk
    LOCALBOOT 0

LABEL centos7
    MENU LABEL Install CentOS 7
    KERNEL centos7/vmlinuz
    APPEND initrd=centos7/initrd.img inst.repo=http://192.168.1.100/centos7 ks=http://192.168.1.100/ks.cfg

LABEL ubuntu2004
    MENU LABEL Install Ubuntu 20.04
    KERNEL ubuntu2004/linux
    APPEND initrd=ubuntu2004/initrd.gz auto=true url=http://192.168.1.100/ubuntu2004/preseed.cfg

4.2 添加操作系统镜像

以CentOS 7为例：

sudo mkdir -p /var/www/html/centos7
sudo mount -o loop CentOS-7-x86_64-DVD-2009.iso /mnt
sudo cp -r /mnt/* /var/www/html/centos7/
sudo umount /mnt

# 复制内核和initrd
sudo cp /var/www/html/centos7/images/pxeboot/{vmlinuz,initrd.img} /var/lib/tftpboot/centos7/

5. 配置自动安装（Kickstart/Preseed）

5.1 CentOS Kickstart示例

/var/www/html/ks.cfg：

install
url --url="http://192.168.1.100/centos7"
lang en_US.UTF-8
keyboard us
network --onboot yes --device eth0 --bootproto dhcp
rootpw --plaintext mypassword
firewall --disabled
authconfig --enableshadow --passalgo=sha512
selinux --disabled
timezone Asia/Shanghai
bootloader --location=mbr
clearpart --all --initlabel
part / --fstype ext4 --size 10240
part swap --size 2048
part /home --fstype ext4 --size 5120

%packages
@^minimal
@core
vim-enhanced
%end

%post
# 添加自定义脚本
%end

5.2 Ubuntu Preseed示例

/var/www/html/ubuntu2004/preseed.cfg：

d-i debian-installer/locale string en_US
d-i console-setup/ask_detect boolean false
d-i keyboard-configuration/layoutcode string us
d-i netcfg/choose_interface select auto
d-i netcfg/get_hostname string ubuntu
d-i netcfg/get_domain string local
d-i mirror/country string manual
d-i mirror/http/hostname string archive.ubuntu.com
d-i mirror/http/directory string /ubuntu
d-i mirror/http/proxy string
d-i clock-setup/utc boolean true
d-i time/zone string Asia/Shanghai
d-i clock-setup/ntp boolean true
d-i partman-auto/method string regular
d-i partman-lvm/device_remove_lvm boolean true
d-i partman-md/device_remove_md boolean true
d-i partman-auto/choose_recipe select atomic
d-i partman-partitioning/confirm_write_new_label boolean true
d-i partman/choose_partition select finish
d-i partman/confirm boolean true
d-i partman/confirm_nooverwrite boolean true
d-i passwd/user-fullname string Ubuntu User
d-i passwd/username string ubuntu
d-i passwd/user-password password insecure
d-i passwd/user-password-again password insecure
d-i user-setup/allow-password-weak boolean true
d-i user-setup/encrypt-home boolean false
tasksel tasksel/first multiselect standard
d-i pkgsel/update-policy select none
d-i pkgsel/include string openssh-server vim
d-i grub-installer/only_debian boolean true
d-i grub-installer/with_other_os boolean true
d-i finish-install/reboot_in_progress note

6. 防火墙和SELinux配置

6.1 防火墙规则

sudo firewall-cmd --permanent --add-service=dhcp
sudo firewall-cmd --permanent --add-service=tftp
sudo firewall-cmd --permanent --add-service=http
sudo firewall-cmd --reload

6.2 SELinux设置

sudo setsebool -P tftp_home_dir on
sudo setsebool -P httpd_read_user_content on
sudo chcon -R -t tftpdir_rw_t /var/lib/tftpboot

7. 测试和故障排除

7.1 服务启动验证

sudo systemctl enable --now dhcpd tftp httpd
sudo systemctl status dhcpd tftp httpd

7.2 常见问题排查

客户端无法获取IP：
- 检查DHCP服务是否运行
- 确认网络连接和交换机配置
- 验证防火墙规则
TFTP超时错误：
- 检查tftpboot目录权限（应为755）
- 验证SELinux上下文
- 使用tcpdump抓包分析
引导文件加载失败：
- 确认pxelinux.0文件存在且路径正确
- 检查菜单配置文件语法
- 验证内核和initrd路径

8. 高级配置选项

8.1 多架构支持

# 添加x86和ARM支持
sudo mkdir -p /var/lib/tftpboot/efi64
sudo cp /usr/share/syslinux/efi64/* /var/lib/tftpboot/efi64/

8.2 磁盘less环境

配置iSCSI目标：

sudo yum install targetcli -y
sudo targetcli
/> backstores/block create name=disk1 dev=/dev/sdb
/> iscsi/ create iqn.2023-08.com.example:pxe.diskless
/> iscsi/iqn.2023-08.com.example:pxe.diskless/tpg1/luns/ create /backstores/block/disk1
/> iscsi/iqn.2023-08.com.example:pxe.diskless/tpg1/acls/ create iqn.2023-08.com.example:client1
/> exit

8.3 自动化部署集成

与Ansible集成示例：

- name: Deploy PXE Server
  hosts: pxeserver
  tasks:
    - name: Install packages
      yum:
        name: "{{ item }}"
        state: present
      loop:
        - dhcp
        - tftp-server
        - httpd
        - syslinux
    
    - name: Configure DHCP
      template:
        src: dhcpd.conf.j2
        dest: /etc/dhcp/dhcpd.conf
      notify: restart dhcpd
    
    - name: Deploy OS images
      unarchive:
        src: "{{ item }}"
        dest: /var/www/html/
        remote_src: yes
      loop: "{{ os_images }}"

9. 安全注意事项

网络隔离：PXE网络应与生产网络隔离
访问控制：限制DHCP服务的响应范围
镜像验证：使用校验和验证镜像完整性
密码保护：加密Kickstart中的敏感信息
日志监控：定期检查DHCP和TFTP日志

10. 总结

通过本文的步骤，您已经成功搭建了一个功能完整的PXE服务器环境。这种部署方式特别适合需要频繁安装操作系统的场景，可以显著提高系统部署效率。随着技术的演进，PXE也可以与现代化的部署工具如Cobbler或Foreman结合，构建更加强大的自动化部署平台。

提示：在实际生产环境中，建议先在小规模网络中进行测试，确认所有配置无误后再推广到整个网络环境。 “`