CentOS 6.x下PXE+Kickstart無人值守安裝操作系統

一、PXE

1 什麼是PXE:

      PXE(Pre-boot Execution Environment,預啓動執行環境)是由Intel公司開發的最新技術,工作於Client/Server的網絡模式,支持工作站通過網絡從遠端服務器下載映像,並由此支持通過網絡啓動操作系統,在啓動過程中,終端要求服務器分配IP地址,再用TFTP簡單文件傳輸協議(trivial file transfer protocol)或MTFTP多路簡單文件傳輸協議(multicast trivial file transfer protocol)下載一個啓動軟件包到本機內存中執行,由這個啓動軟件包完成終端基本軟件設置,從而引導預先安裝在服務器中的終端操作系統。

      PXE 並不是一種安裝方式,而是一種引導方式。進行 PXE 安裝的必要條件是在要安裝的計算機中必須包含一個 PXE 支持的網卡(NIC),即網卡中必須要有 PXE Client。

       PXE 協議可以使計算機通過網絡啓動。此協議分爲 Client端和 Server 端,而PXE Client則在網卡的 ROM 中。當計算機引導時,BIOS 把 PXE Client 調入內存中執行,然後由 PXE Client 將放置在遠端的文件通過網絡下載到本地運行。

       運行 PXE 協議需要設置 DHCP 服務器和 TFTP 服務器。DHCP 服務器會給 PXE Client(將要安裝系統的主機)分配一個 IP 地址,由於是給 PXE Client 分配 IP 地址,所以在配置 DHCP 服務器時需要增加相應的 PXE 設置。此外,在 PXE Client 的 ROM 中,已經存在了 TFTP Client,那麼它就可以通過 TFTP 協議到 TFTP Server 上下載所需的文件了。

2 PXE的工作過程:

(1) PXE Client 從自己的PXE網卡啓動,向本網絡中的DHCP服務器索取IP;

(2) DHCP 服務器返回分配給客戶機的IP 以及PXE文件的放置位置(該文件一般是放在一臺TFTP服務器上) ;

(3) PXE Client 向本網絡中的TFTP服務器索取pxelinux.0 文件;(pxelinux.0是一個bootloader,類似於grub,通過它來load kernel)

(4) PXE Client 取得pxelinux.0 文件後之執行該文件;

(5) 根據pxelinux.0 的執行結果,通過TFTP服務器加載內核和文件系統 ;加載文件系統初始化(initrd)程序和內核初始鏡像(vmlinuz)

(6)進入安裝畫面, 此時可以通過選擇HTTP、FTP、NFS 方式之一進行安裝;

圖片1.png

3 PXE+Kickstart無人值守安裝操作系統架構圖:

要達成PXE必須要有兩個環節:

(1)一個是客戶端的網卡必須要支持PXE用戶端功能,並且開機時選擇從網卡啓動,這樣系統纔會以網卡進入PXE客戶端的程序;

(2)一個是PXE服務器必須要提供至少含有DHCP以及TFTP的服務!

    且其中:

    · DHCP服務必須要能夠提供客戶端的網絡參數,還要告知客戶端TFTP所在的位置;

    · TFTP則提供客戶端的boot loader及kernel file下載路徑。

(3)還要加上NFS/FTP/HTTP(選擇一樣即可)等提供安裝文件(安裝鏡像的解壓文件),纔算是比較完整的PXE服務器。一般TFTP和DHCP服務都由同一臺服務器提供,且大多數時候還提供NFS/FTP/HTTP服務,所以PXE服務器一般是提供3合一的服務。

圖片2.png



二、 什麼是Kickstart:

        kickstart是一個利用Anconda工具實現服務器自動化安裝的方法;通過生成的kickstart配置文件ks.cfg,服務器安裝可以實現從裸機到全功能服務的的非交互式(無人值守式)安裝配置;

        工作原理是在安裝過程中記錄典型的需要人工干預填寫的各種參數,並生成一個名爲ks.cfg的文件。如果在安裝過程中(不只侷限於生成Kickstart安裝文件的機器)出現要填寫參數的情況,安裝程序首先會去查找Kickstart生成的ks.cfg文件,如果找到合適的參數,就採用所找到的參數;如果沒有找到合適的參數,便需要安裝者手工干預了。所以,如果ks.cfg文件涵蓋了安裝過程中可能出現的所有需要填寫的參數,那麼安裝者完全可以只告訴安裝程序從何處取ks.cfg文件,然後就去忙自己的事情。等安裝完畢,安裝程序會根據ks.cfg中的設置重啓系統,並結束安裝。 

       ks.cfg是一個簡單的文本文件,文件包含Anconda在安裝系統及安裝後配置服務時所需要獲取的一些必要配置信息(如鍵盤設置,語言設置,分區設置等);Anconda直接從該文件中讀取必要的配置,只要該文件信息配置正確無誤且滿足所有系統需求,就不再需要同用戶進行交互獲取信息,從而實現安裝的自動化;但是配置中如果忽略任何必需的項目,安裝程序會提示用戶輸入相關的項目的選擇,就象用戶在典型的安裝過程中所遇到的一樣。一旦用戶進行了選擇,安裝會以非交互的方式(unattended)繼續。

 使用kickstart優勢:

    1.  流線化自動化的安裝;
    2.  快速大量的裸機部署;
    3.  強制建立的一致性(軟件包,分區,配置,監控,安全性)
    4.  減少人爲的部署失誤
使用Kickstart方法安裝的過程:
    1.  創建一個kickstart文件
    2.  創建有kickstart文件的引導介質或者使這個文件在網絡上可用;
    3.  籌備一個安裝樹
    4.  開始ks安裝:anconda自身啓動 -->選取ks安裝模式--> 從ks文件讀取配置 --> 最後安裝
創建kickstart配置文件ks.cfg的方式:
   1.  文本編輯器編輯生成:vim
   2. 用圖形化界面配置:system-config-kickstat(需要安裝system-config-kickstart.noarch包)
注:圖形化界面配置時,磁盤選項無法創建配置LVM(邏輯卷);
  3.文件生成後,推薦使用ksvalidator命令檢查配置文件語法及完整性錯誤;
  如: [root@bogon ~]# ksvalidator ks.cfg 
        not enough arguments for format string


     

PXE+Kickstart 無人值守安裝操作系統完整過程如下:



三.系統安裝過程

系統安裝過程.png

四.  Anaconda簡介

     Anaconda是Red Hat、CentOS、Fedora等Linux的安裝管理程序。它可以提供文本、圖形等安裝管理方式,並支持Kickstart等腳本提供自動安裝的功能。此外,其還支持許多啓動參數,熟悉這些參數可爲安裝帶來很多方便。該程序是把位於光盤或其他源上的數據包,根據設置安裝到主機上的一個程序;爲實現該定製安裝,其提供一個定製界面,可以實現交互式界面供用戶選擇配置(如選擇語言,鍵盤,時區等信息);

Anaconda支持的管理模式:
    Kickstart提供的自動化安裝
    對一個RedHat實施upgrade
    Rescuse模式對不能啓動的系統進行故障排除;
    

引導有多種方式:

    要進入安裝步驟,需要先有一個引導程序引導啓動一個特殊的Linux安裝環境系統;
    1.  基於網絡方式的小型引導鏡像,需要提供小型的引導鏡像;
    2.  U盤引導,通過可引導存儲介質中的小型引導鏡像啓動安裝過程;
    3.  基於PXE的網絡安裝方式,要提供PXE的完整安裝環境;
    4.  其他bootloder引導(如GRUB)

可用的安裝方式:
    本地CDROM
    磁盤驅動器
    NFS映像
    FTP
    HTTP
通過網絡方式安裝時:

    不論通過FTP、HTTP還是NFS方式共享安裝,可以將安裝光盤先拷貝到網絡服務器上保存爲iso鏡像,然後loop掛載到共享目錄或網頁目錄(當然,拷貝鏡像中的所有文件到指定位置或直接掛載到共享目錄也可),而通過NFS方式時,可以直接將光盤的iso文件放到共享目錄即可,安裝程序掛載共享目錄後可以自動識別鏡像;
  五.centos 6 的ISO目錄文件介紹:

1、ISO目錄列表:

 Feige圖片20180425110041.bmp

   .discinfo 文件是安裝價質的識別信息,安裝過程中,anaconda會去讀取.discinfo 和.treeinfo文件,獲取光盤信息.

   .treeinfo 文件是系統版本,創建時間及文件目錄樹結構信息

   CentOS目錄存放安裝軟件包及信息(Centos 6版本的名稱是Packages)

   base 目錄存放定製腳本及包信息

         packages就是存放包的目錄,對這個目錄執行createrepo命令就會生成一個repodata的目錄.

         repodata精確描述一個RPM包的詳細信息,如依賴關係,包含文件,校驗碼信息等;

         TRANS.TBL文件記錄當前目錄的列表,用mkisofs的-T參數重新生成,主要是爲了長文件名稱

      Feige圖片20180425110920.bmp

    

isolinux 目錄存放光盤啓動時的安裝界面信息

      ★ isolinux.bin是光盤引導程序,在mkisofs的選項中需要明確給出文件路徑,這個文件屬於SYSLINUX項目

           ★ isolinux.cfg是isolinux.bin的配置文件,當光盤啓動後(即運行isolinux.bin),會自動去找isolinux.cfg文件

           ★ vesamenu.c32就是我們看到的光盤啓動後的安裝圖形界面,也屬於SYSLINUX項目,還有一個menu.c32版本,是純文本的菜單;

           ★ memtest選項,則開始進行內存檢測;這是一個獨立的程序,屬於memtest86+項目

           ★ splash.jgp是光盤啓動界面的背景圖

           ★ vmlinuz是內核映像,initrd.img是ramfs (先cpio,再gzip壓縮),都是編譯內核生成的;isolinux.bin根據安裝選項找到對應的配置,裝載內核和ramfs;

      images 目錄包括了必要的啓動映像文件

           ★  install.img是一個squashfs根文件系統,當內核啓動後就裝載install.img並切換根文件系統,執行裏面的anaconda程序,anaconda是fedora的安裝程序;

六.部署PXE+Kickstart無人值守安裝操作系統環境

 1.安裝dhcp服務端程序:  

      DHCP主要是提供客戶端網絡參數與TFTP的位置和boot loader的文件名。

編輯/etc/dhcp/dhcpd.conf在subnet的區塊內加入TFTP的相關位置和PXE上專門爲PXE客戶端下載的boot loader文件名稱爲pxelinux.0。

  • 安裝DHCP服務       # yum -y install dhcp

  • 複製配置模板文件到DHCP的配置目錄中        # cp -f /usr/share/doc/dhcp-4.1.1/dhcpd.conf.sample  /etc/dhcp/dhcpd.conf

  • 修改/etc/dhcp/dhcpd.conf 配置文件,內容如下:

 ddns-update-style interim;
 ignore client-updates;
filename "pxelinux.0";   #pxelinux 啓動文件位置;
next-server 192.168.111.130;  #TFTP Server 的IP地址;

subnet 192.168.111.0 netmask 255.255.255.0 {
       option routers                  192.168.111.130;
       option subnet-mask              255.255.255.0;
       range dynamic-bootp 192.168.111.100 192.168.111.200;
       default-lease-time 21600;
       max-lease-time 43200;
}

啓動DHCP服務   # /etc/init.d/dhcpd start

2. 部署TFTP

       boot loader文件pxelinux.0以及內核相關的配置文件(目錄pxelinux.cfg下)主要都是由TFTP來提供的。

       TFTP告訴客戶端TFTP的根目錄在哪裏,這樣客戶端才能找到相關文件。TFTP是由xinetd這個super daemon所管理的,因此設定好TFTP之後,要啓動的是xinetd。

2.1 安裝tftp-server

yum -y install xinetd

yum -y install tftp-server

2.2 配置tftp 服務,將disable 設置爲no

vi /etc/xinetd.d/tftp

service tftp

{

        socket_type             = dgram

        protocol                = udp

        wait                    = yes

        user                    = root

        server                  = /usr/sbin/in.tftpd

        server_args             = -s /var/lib/tftpboot

        disable                 = no 

        per_source              = 11 

        cps                     = 100 2 

        flags                   = IPv4

}

2.3 啓動tftp服務   # /etc/init.d/xinetd restart


3.配置支持PXE的啓動程序

        使用PXE的開機引導的話,需要使用CentOS提供的syslinux包,(syslinux是一個功能強大的引導加載程序,而且兼容各種介質。syslinux是一個小型的Linux操作系統,它的目的是簡化首次安裝Linux的時間,並建立修護或其它特殊用途的啓動盤。)

        要安裝Linux系統,必須提供Linux內核文件和initrd文件,從系統安裝鏡像中獲取內核相關文件,將內核相關文件放在/tftpboot/目錄下。

3.1 複製pxelinux.0 文件至/var/lib/tftpboot/ 文件夾中

 cp    /usr/share/syslinux/pxelinux.0        /var/lib/tftpboot/    # 獲取boot loader文件


3.2 複製iso 鏡像中的/image/pxeboot/initrd.img 和vmlinux 至/var/lib/tftpboot/ 文件夾中

cp        /var/www/html/cdrom/images/pxeboot/{initrd.img,vmlinuz}       /var/lib/tftpboot/      # 獲取Linux內核文件和initrd文件

3.3 複製iso 鏡像中的/isolinux/*.msg 至/var/lib/tftpboot/ 文件夾中

 cp       /var/www/html/cdrom/isolinux/*.msg         /var/lib/tftpboot/                                        #獲取所有菜單說明文件


3.4 在/var/lib/tftpboot/ 中新建一個pxelinux.cfg目錄。

     pxelinux.cfg是個目錄,可以放置默認的開機選項,也可以針對不同的客戶端主機提供不同的開機選項。一般來說,可以在pxelinux.cfg目錄內建立一個名爲default的文件來提供默認選項。

 mkdir /var/lib/tftpboot/pxelinux.cfg


3.5 將iso 鏡像中的/isolinux 目錄中的isolinux.cfg複製到pxelinux.cfg目錄中,同時更改文件名稱爲default

      isolinux.cfg這個文件裏提供了開機選項,可以以它作爲修改開機選項和菜單的模板,這樣修改起來比較容易,也更便捷!

 cp /var/www/html/cdrom/isolinux/isolinux.cfg /var/lib/tftpboot/pxelinux.cfg/default


3.6 修改default文件

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

default ks     #默認啓動的是 'label ks' 中標記的啓動內核

prompt 1              #顯示 'boot: ' 提示符。 '0' 時則不提示,將會直接啓動 'default' 參數中指定的內容,'1'則提示。

timeout 6      #在用戶輸入之前的超時時間,單位爲 1/10 秒。

display boot.msg  #顯示某個菜單說明文件的內容,注意文件的路徑。默認是在/var/lib/tftpboot/ 目錄下。


F1 boot.msg     #按下 'F1' 這樣的鍵後顯示的菜單說明文件。

F2 options.msg

F3 general.msg

F4 param.msg

F5 rescue.msg


label linux       #'label' 指定你在 'boot:' 提示符下輸入的關鍵字,比如boot: linux[ENTER],這個會啓動'label linux' 下標記的kernel 和initrd.img 文件。

        kernel vmlinuz  #kernel 參數指定要啓動的內核。

        append initrd=initrd.img #append 指定追加給內核的參數,能夠在grub 裏使用的追加給內核的參數,在這裏也都可以使用。


label text

        kernel vmlinuz

       append initrd=initrd.img text


label ks

        kernel vmlinuz

       append ks=http://192.168.111.130/ks.cfg initrd=initrd.img    #告訴系統,從哪裏獲取ks.cfg文件 label local

       localboot 1


label memtest86

       kernel memtest

       append -


4.選擇系統的安裝方式

系統的安裝方式可以選擇HTTP、FTP、 NFS,我們這裏介紹HTTP方式的安裝。

4.1 安裝並配置HTTP

# yum install httpd –y

# rpm -qa|grep httpd 


開啓服務並設置開機啓動

# /etc/init.d/httpd start

# chkconfig --level 35 httpd on


4.2 加載ISO鏡像,在虛擬機中設置加載ISO鏡像,將iso文件掛載至/mnt/cdrom.



4.3 複製光盤全部內容至http 的根目錄/var/www/html/ 下

# cp -r /mnt/cdrom/ /var/www/html/


4.4 啓動httpd服務


七、生成ks.cfg 文件

7.1 安裝Kickstart

 yum install system-config-kickstart

7.2 在桌面環境下配置Kickstart,生成ks.cfg 文件,保存在/var/www/html目錄下。

7.3 打開/var/www/html/ks.cfg 文件進行查看並做修改。

八.測試安裝

創建虛擬機,選擇nat模式進行測試安裝。


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