PXE简介及使用说明

简介

什么是PXE?

PXE的全程是preboot execute environment,光从英文名看不出什么来。它其实是Intel在很久以前提出来的一项用于通过网络来引导系统的标准,具体的标准说明可以在http://www.pix.net/software/pxeboot/archive/pxespec.pdf找到。

PXE有什么用?

前面已经提到,PXE是用来通过网络引导系统的,但是为什么要这么做呢?可以参考下面的场景:

1. 你现在有1台电脑需要装系统,那么很简单,你拿上一个U盘安装盘插在这台电脑上,然后从U盘启动,之后就可以手动安装系统了;但如果你现在有100台电脑,如果你在拿着一个U盘安装盘一台台安装,那效率肯定是太低了,这个时候PXE就派上用场了。

2. 某公司对信息安全要求比较高,需要使用无盘系统(系统不在本地电脑上,而在公司特定的服务器上),这个时候也需要使用PXE。

3. 你想要一台远程的电脑运行你手上特定的系统,这个时候你就可以在本地布置一个你手上的系统,然后通过PXE启动你本地的系统(这个可能需要额外的支持,比如BMC,因为要远程)。

以上只是介绍一些可能的场景,PXE的用处还有很多,这里不一一例举了。

PXE是怎么实现的?

一图流:

简单来说是三步:

1. 网络配置,上图通过DHCP来配置网络IP等;

2. 下载引导程序,上图中通过FTP来进行下载操作;

3. 启动引导程序。

至于引导程序具体会做什么,那就要看其对应启动的具体实现了。

谁来做PXE?

前面讲这么多一直没有提到一个最重要的事情,即谁来做PXE引导这件事情。

因为PXE是Intel提出来的,所以这里还是以x86平台为例,我们知道在x86平台启动OS之前会运行BIOS,这个BIOS就是来做PXE引导的。

而BIOS是通过PXE驱动来实现引导的,这个PXE驱动,根据BIOS的类型不同(Legacy还是UEFI)也有不同的形式。

对于Legacy的BIOS,Intel的网卡都会提供PXE ROM来支持,可能有人在启动电脑的时候会见过下面这个界面:

这个就是PXE的启动界面。

对于UEFI的BIOS,它有一套完整的网络协议栈来支持PXE启动。

PXE使用

PXE的使用包括几个部分,下面将一一介绍。

PXE服务器搭建

首先介绍如何搭建PXE服务器。

PXE服务器主要提供两个服务,一个是DHCP,用于为需要PXE服务的主机提供IP;另一个是FTP服务,用于需要PXE服务的主题下载引导程序以及之后的系统。

PXE服务器可以是任意一台电脑,该电脑安装Windows系统或者Linux系统,本文以Win10系统为例进行说明。

Win10系统本身不确定是否有DHCP或者FTP服务,本文通过Tftpd64这个工具来实现DHCP和FTP服务。

该工具可以在http://tftpd32.jounin.net/tftpd32_download.html下载到。

下面是它的一个界面:

我们需要根据具体的网络环境对它进行配置。

下面简单说明:

1. 首先选择Settings,然后再GLOBAL标签下选择功能:

我们要使用的是FTP和DHCP,所以只要这两个选勾即可。

2. FTP配置:

3. DHCP配置:

注意,以上的IP是根据实际的服务器IP来的,目前我的作为服务器的电脑的IP是192.168.50.242,所以有以上的配置。

关于Tftpd64的配置的完全说明可以查看自带的帮助文件。

另外,这里比较重要的还有引导程序,以后还会重点说明。

客户端配置

客户端就是我们要通过PXE引导的主机,它需要跟服务器接在同一个网络。

前面已经提过,PXE是BIOS通过驱动来实现的,而驱动又有Legacy和UEFI两种,而这个驱动又会影响到前面提到的上一节中提到的引导程序,所以这里要分别说明。

Legacy

首先需要将BIOS的启动方式调整为Legacy,以x230为例:

之后启动可以看到PXE的启动选项:

选择PXE启动之后进入如下的界面:

此时实际上正在进行网络通信,一段时间之后IP配置成功(先不要管下面的错误,后面会解释):

之后就是下载引导程序,在Tftpd64的日志中可以看到下载成功:

之后客户端的执行其实就交给了引导程序,后面的报错是引导程序打印出来的,它已经不在PXE引导本身范围之内了,以后会介绍。

UEFI

UEFI和Legacy的PXE在功能上没有本质的区别。

首先也是BIOS下的配置:

然后启动项中可以看到UEFI PXE启动项(注意跟Legacy PXE启动项稍有区别):

选择启动之后进入UEFI PXE:

之后也会进入下载的动作:

目前不确定x230的BIOS中需要哪些文件来进行PXE引导,所以最终也还是失败了。

不过对于PXE引导本身,也已经能够正常完成。

总结

本文简单说明了PXE的一些基本概念,并使用Tftpd64工具和x230电脑进行了简单的PXE操作。

由于引导程序本身的问题,所以安装并没有成功,后续会有专门的文章介绍引导程序。

另外,网上实际上可以找到很多打包的程序,可以自动完成整个PXE安装(包括以前介绍过的再生龙),有兴趣的同学可以找来试试。

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