Linux KickStart工作原理篇

在我们的网络维护生涯中,有不少朋友,感觉到自己在机械的做一件事情,在无聊、无趣和无奈中工作。尤其一些简单重复的操作更容易让大家感到工作的无趣。今天将给大家介绍如何大规模的部署RedHat Linux操作系统,避免了手工安装的繁琐。当然本方法也使用于一些特殊场合,譬如没有光驱或光驱坏掉的计算机、手中没有安装光盘等情况。

在安装RedHat Linux企业版的过程中,我们都知道它允许通过NFS、HTTP或FTP协议来进行网络安装。但是在一般情况下我们需要有一个安装引导介质(引导光盘、引导软盘、U盘等),有没有一种方法不通过引导光盘方式来安装呢,而直接通过网络来进行安装?答案是有,即通过PXE技术实现。

1.PXE是什么?

PXE(Pre-boot Execution Environment)是由Intel设计的协议,它可以使计算机通过网络启动。协议分为client和server两端,PXE client在网卡的ROM中,当计算机引导时,BIOS把PXE client调入内存执行,并显示出命令菜单,经用户选择后,PXE client将放置在远端的操作系统通过网络下载到本地运行。

既然是通过网络传输,就需要IP地址;也就是说在其启动过程中,客户端请求服务器分配IP地址,之后PXE Client使用TFTP Client 通过TFTP(Trivial File Transfer Protocol)协议下载启动安装程序所需的文件。

简单地说PXE网络安装,客户机通过支持PXE的网卡向网络中发送请求DHCP信息的广播请求IP地址等信息,DHCP服务器给客户端提供IP地址和其它信息(TFTP服务器、启动文件等),之后请求并下载安装需要的文件。在这个过程中需要一台服务器来提供启动文件、安装文件、以及安装过程中的自动应答文件等。

2.KickStart

KickStart是一种无人职守安装方式。KickStart的工作原理是通过记录典型的安装过程中所需人工干预填写的各种参数,并生成一个名为ks.cfg的文件;在其后的安装过程中(不只局限于生成KickStart安装文件的机器)当出现要求填写参数的情况时,安装程序会首先去查找KickStart生成的文件,当找到合适的参数时,就采用找到的参数,当没有找到合适的参数时,才需要安装者手工干预。这样,如果KickStart文件涵盖了安装过程中出现的所有需要填写的参数时,安装者完全可以只告诉安装程序从何处取ks.cfg文件,然后去忙自己的事情。等安装完毕,安装程序会根据ks.cfg中设置的重启选项来重启系统,并结束安装。

3.KickStart的组件和功能

1

PXE:PXE客户端会调用网际协议(IP)、用户数据报协议(UDP)、动态主机设定协议(DHCP)、小型文件传输协议(TFTP)等网络协议,去tftp服务器上找到启动代码。

2

DHCP:为pxe客户端提供ip,告诉pxe客户去哪里找tftp,找到tftp要什么?

3

TFTP:提供启动代码pxelinux.0、vmlinuz、initrd.img。

4

NFS/HTTP/FTP:提供系统安装文件

5

Kickstart:产生安装的配置文件,不需要人为选择,实现无人值守,通过default文件发布ks.cfg

4.Kickstart的工作原理

下图中介绍了Linux中KickStart自动安装系统的详细工作过程:

① PXE 客户端向DHCP发送UDP广播请求

首先,将支持PXE的网络接口卡(NIC)的客户端的BIOS设置成为网络启动,通过PXE BootROM(自启动芯片)会以UDP(简单用户数据报协议)发送一个广播请求,向网络中的DHCP服务器索取IP地址等信息。

② DHCP服务器提供信息

DHCP服务器收到客户端的请求,验证是否来至合法的PXE Client的请求,验证通过它将给客户端一个“提供”响应,这个“提供”响应中包含了为客户端分配的IP地址、pxelinux启动程序(TFTP)位置,以及配置文件所在位置。

③ PXE客户端请求下载启动文件

客户端收到服务器的“回应”后,会回应一个帧,以请求传送启动所需文件。这些启动文件包括:pxelinux.0、pxelinux.cfg/default、vmlinuz、initrd.img等文件。

④ TFTP服务器响应客户端请求并传送文件

Boot Server响应客户端请求并传送文件

当服务器收到客户端的请求后,他们之间之后将有更多的信息在客户端与服务器之间作应答, 用以决定启动参数。BootROM 由 TFTP 通讯协议从Boot Server下载启动安装程序所必须的文件(pxelinux.0、pxelinux.cfg/default)。default文件下载完成后,会根据该文件中定义的引导顺序,启动Linux安装程序的引导内核。

⑤ 请求下载自动应答文件

客户端通过pxelinux.cfg/default文件成功的引导Linux安装内核后,安装程序首先必须确定你通过什么安装介质来安装linux,如果是通过网络安装(NFS, FTP, HTTP),则会在这个时候初始化网络,并定位安装源位置。或许你会说,刚才PXE不是已经获取过IP地址了吗?为什么现在还需要一次?这是由于PXE获取的是安装用的内核以及安装程序等,而安装程序要获取的是安装系统所需的二进制包以及配置文件。由于它们需要的内容不同造成PXE模块和安装程序是相对独立的,PXE的网络配置并不能传递给安装程序。从而进行两次获取IP地址过程。

接着会读取该文件中指定的自动应答文件ks.cfg所在位置,根据该位置请求下载该文件。

⑥ 客户端安装操作系统

将ks.cfg文件下载回来后,通过该文件找到OS Server,并按照该文件的配置请求下载安装过程需要的软件包。

OS Server和客户端建立连接后,将开始传输软件包,客户端将开始安装操作系统。安装完成后,将提示重新引导计算机。这个时候注意,在重新引导的过程中一定要将BIOS修改回从硬盘启动,不然的话又会重复的自动安装操作系统。

总结

在上面介绍中PXE client是需要安装Linux的计算机,TFTP Server、DHCP Server和NFS Server运行在另外一台Linux Server上。Bootstrap文件、配置文件、Linux内核都放置在Linux Server上TFTP服务器的根目录下。而Linux根文件系统存放于NFS Server的共享目录中。

PXE client在工作过程中,需要三个二进制文件:bootstrap、Linux 内核和Linux根文件系统。Bootstrap文件是可执行程序,它向用户提供简单的控制界面,并根据用户的选择,下载合适的Linux内核以及Linux根文件系统。

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