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2006年 9月 04 日
本文介绍了在不需要光驱和软驱的情况下，如何通过PXE协议快速安装Linux的原理和步骤，这对于提高安装Linux的效率非常有帮助；同时，PXE协议也可以作为无盘linux技术，用于引导远程的Linux启动。
1． 引言
一般情况下，我们都是利用软驱或光驱引导Linux后，再通过本地的光驱安装Linux。但是，这种安装方法在以下的几种情况下就不能适用：
- 无软驱和光驱：很多公司为了节省成本，计算机一般都不带光驱或软驱，这样就无法通过本地安装Linux；
- 非标准的软驱和光驱：虽然笔记本都会配置光驱，但是并不一定都是标准的IDE设备，有些是通过USB接口，有些是通过1394接口（例如Samsung的Q10）。在Linux安装时所引导的Linux内核一般都不会带这些接口的驱动，所以也无法通过本地安装Linux；
- 另外，在一些场合，如机房中，有大量的计算机需要同时安装Linux，如果通过光驱的方式一个个安装，不仅效率低，也不利于维护。
笔者在工作过程中，就遇到过第二种情况。一台Samsung的Q10笔记本需要安装Redhat Linux 8.0，但是通过光驱引导后发现，安装程序无法访问光盘。针对这个问题，笔者经过查阅资料和摸索，找到了在Q10上安装Linux的方法。在下面的讨论中，如不做特别声明，都将以Q10为例，介绍如何通过PXE Bootrom来远程安装Linux。
2． 基本原理
1） 什么是PXE
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。
PXE协议的成功运行需要解决以下两个问题：
- 既然是通过网络传输，那么计算机在启动时，它的IP地址由谁来配置；
- 通过什么协议下载Linux内核和根文件系统
对于第一个问题，可以通过DHCP Server解决，由DHCP server来给PXE client分配一个IP地址，DHCP Server是用来给DHCP Client动态分配IP地址的协议，不过由于这里是给PXE Client分配IP地址，所以在配置DHCP Server时，需要增加相应的PXE特有配置。
至于第二个问题，在PXE client所在的ROM中，已经存在了TFTP Client。PXE Client使用TFTP Client，通过TFTP协议到TFTP Server上下载所需的文件。
这样，PXE协议运行的条件就具备了，下面我们就来看看PXE协议的工作过程。
2） 工作过程
在上图中，PXE client是需要安装Linux的计算机，TFTP Server和DHCP Server运行在另外一台Linux Server上。Bootstrap文件、配置文件、Linux内核以及Linux根文件系统都放置在Linux Server上TFTP服务器的根目录下。
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。
3． 步骤
有了前面的背景知识，接下来就可以正式操作了，下面按照顺序给出了操作步骤：
1） 配置DHCP Server
选用ISC dhcp-3.0，DHCP Server的配置文件是/etc/dhcpd.conf，配置文件的内容如下：
option space PXE;
option PXE.mtftp-ip code 1 = ip-address;
option PXE.mtftp-cport code 2 = unsigned integer 16;
option PXE.mtftp-sport code 3 = unsigned integer 16;
option PXE.mtftp-tmout code 4 = unsigned integer 8;
option PXE.mtftp-delay code 5 = unsigned integer 8;
option PXE.discovery-control code 6 = unsigned integer 8;
option PXE.discovery-mcast-addr code 7 = ip-address;
class "pxeclients" {
match if substring (option vendor-class-identifier, 0, 9) = "PXEClient";
option vendor-class-identifier "PXEClient";
vendor-option-space PXE;
# At least one of the vendor-specific PXE options must be set in
# order for the client boot ROMs to realize that we are a PXE-compliant
# server. We set the MCAST IP address to 0.0.0.0 to tell the boot ROM
# that we can't provide multicast TFTP (address 0.0.0.0 means no
# address).
option PXE.mtftp-ip 0.0.0.0;
# This is the name of the file the boot ROMs should download.
filename "pxelinux.0";
# This is the name of the server they should get it from.
next-server 192.168.0.1;
}
ddns-update-style interim;
ignore client-updates;
default-lease-time 1200;
max-lease-time 9200;
option subnet-mask 255.255.255.0;
option broadcast-address 192.168.0.255;
option routers 192.168.0.254;
option domain-name-servers 192.168.0.1,192.168.0.2;
option domain-name "mydomain.org";
subnet 192.168.0.0 netmask 255.255.255.0 {
range 192.168.0.10 192.168.0.100;
}
host q10 {
hardware ethernet 00:00:F0:6B:38:5B;
fixed-address 192.168.0.22;
}
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dhcpd.conf配置文件中几个关键部分说明如下：host q10{…}定义了笔记本Q10网卡的MAC地址与IP地址的对应关系，表明DHCP Server为Q10分配一个固定的IP：192.168.0.22；filename ""指定bootstrap的文件名；netx-server指定TFTP Server的地址。其它的配置请读者参考DHCP Server的手册。
2） 配置TFTP server
选用tftp-hpa，TFTP Server的配置文件是/etc/xinetd.d/tftp，配置文件的内容如下：
service tftp
{
socket_type = dgram
protocol = udp
wait = yes
user = root
server = /usr/sbin/in.tftpd
server_args = -u nobody -s /tftpboot
disable = no
per_source = 11
cps = 100 2
}
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这里制定了/tftpboot为TFTP Server的根目录位置。
3） 配置bootstrap
bootstrap文件在dhcpd.conf中被指定为pxelinux.0文件，放置在/tftpboot。Linux内核以及Linux根文件系统也放置在/tftpboot。pxelinux.0在执行过程中，要读配置文件，所有的配置文件都放在/tftpboot/pxelinux.cfg/目录下。由于PXElinux具有为不同的PXE Client提供不同的Linux内核以及根文件系统的功能，所以要通过不同的配置文件名来区分出不同的PXE Client的需求。比如一个PXE Client由DHCP Server分配的IP地址为192.168.0.22，那么相对应的配置文件名为/tftpboot/pxelinux.cfg/C0A80016（注：C0A80016为IP地址192.168.0.22的十六进制表示）。如果找不到，就按照顺序C0A80016-> C0A8001-> C0A800-> C0A80-> C0A8-> C0A-> C0-> C->default查找配置文件。
/tftpboot/pxelinux.cft/C0A80001配置文件的具体内容如下：
DEFAULT install
PROMPT 1
LABEL install
KERNEL vmlinuz
APPEND initrd=initrd.img devfs=nomount ramdisk_size=16384
此配置文件指定了Linux内核以及根文件系统的名称，并给内核传递了一些参数，其中ramdisk_size参数要非常注意，它指定Linux内核启动后建立ramdisk的大小，如果设置太小，Linux的安装过程就可能无法进行。
4） 制作Linux内核/根文件系统
因为需要通过网络安装，所有选择Redhat Linux 8.0安装盘（disk #1）中E:\images\bootnet.img（光驱的盘符为E:）。bootnet.img包括Linux内核、Linux根文件系统（有安装程序在内）。用bootnet.img制作一张引导软盘，方法在DOS命令行运行E:\dosutils\rawrite E:\images\bootnet.img，根据提示制作。制作完毕后，将引导软盘中的vmlinuz（Linux内核）和initrd.img（Linux根文件系统）拷贝到Linux Server的/tftpboot下。
5） 启动DHCP Server/TFTP Server
在Linux Server上，运行service dhcpd start和service xinetd restart。
6） 启动Q10
Q10加电后，在出现Samsung公司徽标时，在左下角会提示用户按F12进入网络引导。按F12后，Q10进入网络引导过程。首先通过DHCP Server获得了IP地址，然后下载并执行bootstrap文件pxelinux.0；在执行中，读入配置文件/tftpboot/pxelinux.cfg/C0A80016。此时屏幕上出现boot:，敲入install，就进入了Redhat Linux 8.0的网络安装界面，一切OK!
4． 结束语
虽然以上的讨论是针对Samsung Q10笔记本，但是工作原理和安装方法对于其它类型的计算机也是适用的，不过要记住，计算机的网卡中必须要有BootROM--PXE Client。同时，PXE协议也可作为无盘Linux技术，用于引导放置在远程的Linux。实际上，只要根据需要，在Pxelinux的配置文件的APPEND选项中，为Linux内核传进需要mount的文件系统的位置参数即可。
参考资料
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