PXE和iPXE

1. PXE原理概述

PXE（preboot execute environment）是Intel公司开发的技术，目前普遍应用于服务器中。PXE通过网络启动操作系统，在启动流程如下：

• 服务器发送dhcp请求
• dhcp-server 响应dhcp请求，分配ip地址，并且返回next-server（tftp服务器地址）和filename（一般为pxelinux.0）
• 服务器获得ip地址，然后通过tftp协议从next-server下载pxelinux.0
• pxelinux.0读取tftp-server上pxelinux.cfg目录下的配置
• pxelinux.0展示界面，根据用户输入的选项进行安装或者启动

dhcp-server上/etc/dhcpd.conf的配置：

  next-server 10.127.201.199;
  filename pxelinux.0;

tftp-server一般通过xinet.d服务启动，/etc/xinetd.d/tftp配置如下：

  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
  }
  

/var/lib/tftpboot 一般包含文件：

• pxelinux.cfg目录，文件读取顺序为服务器MAC地址，服务器dhcp获取的ip和网段，default文件，即如下顺序：
  • pxelinux.cfg/01-MACADDRESS
  • pxelinux.cfg/C0A8000F
  • pxelinux.cfg/C0A8000
  • pxelinux.cfg/C0A800
  • pxelinux.cfg/C0A80
  • pxelinux.cfg/C0A8
  • pxelinux.cfg/C0A
  • pxelinux.cfg/C0
  • pxelinux.cfg/C
  • pxelinux.cfg/default
• pxelinux.0
• 操作系统kernel和initrd文件

2. IPXE 原理概述

PXE有诸多不变之处，IPXE是对PXE的修改，对PXE做了更好的扩展，支持获取服务器上更多的信息，如序列号等等。但是由于物理机目前只支持PXE的方式，所以首先要将PXE启动转换为IPXE启动，才能使用IPXE的便利之处。IPXE流程如下：

• 服务器 第一次 发送dhcp请求
• dhcp-server 响应dhcp请求，分配ip地址，并且返回next-server（tftp服务器地址）和filename（一般为undionly.kpxe）
• 服务器通过tftp协议下载unidonly.kpxe文件
• undionly.kpxe 第二次 发送dhcp请求
• dhcp-server 响应dhcp请求，分配ip地址，并且返回一个URL
• 服务器访问URL，并将硬件信息（如sn）作为参数传递，然后获取根据sn生成的ipxe脚本
• 服务器执行ipxe脚本，通过http协议下载操作系统kernel和initrd
• 服务器利用kernel和initrd正常引导

dhcp-server上/etc/dhcpd.conf的配置：

  # 如果是ipxe发送的dhcp请求，表示服务器是在第二次dhcp请求过程中，返回URL，要求服务器将sn作为参数来访问此URL
  if exists user-class and ( option user-class = "iPXE" ) {
      filename "http://10.127.201.97/cgi-bin/ipxe.py?sn=${serial}";
  }
  # 如果不是ipxe发送的dhcp请求，表示服务器是在第一次dhcp请求过程中，返回unidonly.kpxe 文件
  else {
      filename "undionly.kpxe";
  }
  

ipxe.py接收到服务器sn，然后返回对应的ipxe脚本信息，ipxe脚本信息一般如下：

  #!ipxe
  
  set net0/ip IPADDRESS
  set net0/netmask 255.255.255.0
  set net0/gateway GATEWAY
  set dns DNSSERVER
  
  :START
  menu Please choose an operating system to boot
  item --gap --          ------------------------- OS Installation --------------------------------
  item OPERATIONSYSTEM OPERATIONSYSTEM
  choose --default OPERATIONSYSTEM --timeout 5000 os
  goto ${os}
  
  :OPERATIONSYSTEM
  echo Starting install for OPERATIONSYSTEM
  set baseurl http://ks.vip.split.hdb.com/base/OPERATIONSYSTEM/images/pxeboot
  kernel ${baseurl}/vmlinuz
  initrd ${baseurl}/initrd.img
  imgargs vmlinuz text ksdevice=link ramdisk_size=8192 biosdevname=0 sshd=1 ks=http://ks.vip.split.hdb.com/ksconf/OPERATIONSYSTEM.cfg noipv6 ip=IPADDRESS netmask=255.255.255.0 gateway=GATEWAY dns=DNSSERVER
  boot || goto FAILED
  goto START