CentOS 7 PXE+Kickstart+TFTP+VSFTP+BIOS+UEFI

前言

一般情况下，新服务器上架。都需要系统管理员手工安装系统，配置IP地址，然后远程登陆服务器进行软件安装、配置之类的管理。这种方式，在服务器数量还不多的情况下，是正常的。试想，如果一次上架上百台服务器，再依次安装操作系统，将是一种灾难。很难在规定的时间内将服务器顺利上架并配置完毕。

这就需要在大型机房中，以DHCP+DNS模式管理服务器IP地址和主机名。服务器上架前，以其MAC地址为依据，在DHCP中配置主机保留并分配主机名。DHCP结合TFTP提供的PXE服务，提供PXE引导Linux内核和启动镜像，通过自动应答文件来实现操作系统的自动安装和配置。就Linux来说，安装后启动saltstack客户端salt-minion服务即可实现新服务器的自动受控。其余的安装服务便可以通过saltstack来完成。自始至终，将不用通过ssh形式登陆新服务器，且可以实现软件包的自动化安装和配置管理。

理论描述

自动启动安装过程

服务器从第一次加电到连接到salt-master主机，受其集中管理，将经过以下一系列过程：

1. 系统管理员在DHCP服务器中将其MAC地址绑定到特定IP地址和主机名，并指定PXE启动文件。
2. 服务器加电启动，通过PXE获取IP地址并加载PXEClient，以TFTP的形式获取Linux内核和初始化启动映像。
3. 服务器加载自动应答脚本，通过网络获取软件包，来自动安装Linux系统。安装并开机启动salt-minion服务。
4. 服务器安装完成并重新启动后，自动获取IP地址，连接salt-master请求受控。
5. salt-master控制新服务器后，以管理员配置模板自动安装软件包配置服务，管理新主机。

以上过程我们需要架设的服务有DNS、DHCP、TFTP、HTTP/FTP服务。其中，DHCP和DNS提供地址和主机名分配，TFTP提供PXE启动映像，HTTP/FTP作为Linux软件仓库提供安装过程中需要的软件包。

DHCP Option 60

　　DHCP Option 60 Vendor class identifier为厂商类标识符。这个选项作用于客户端可选地识别客户端厂商类型和配置。这个信息是N个8位编码，由DHCP服务端解析。厂商可能会为客户端选择定义特殊的厂商类标识符信息，以便表达特殊的配置或者其他关于客户端的信息。比如：这个标识符可能编码了客户端的硬件配置。客户端发送过来的服务器不能解析的类规范信息必须被忽略（尽管可能会有报告）。服务器响应厂商规范信息到客户端应该仅仅通过Option 43来完成。

此信息需要在DHCP服务器上定义，DHCP服务器通过其判断客户端是不是PXEClient。并通过其Arch代码来判断其平台，以此为依据提供不同的PXE引导程序给客户端。

PXE和gPXE

　　PXE：

　　　　(preboot execute environment，预启动执行环境)是由Intel公司开发的最新技术，工作于Client/Server的网络模式，支持工作站通过网络从远端服务器下载映像，并由此支持通过网络启动操作系统。在启动过程中，BIOS把PXEClient调入内存中执行，然后由PXEClient向DHCP服务器请求分配IP地址，再用TFTP或MTFTP协议下载一个启动软件包到本机内存中执行，由这个启动软件包完成终端基本软件设置，从而引导预先安装在服务器中的终端操作系统。

　　gPXE：

　　　　是一个开源的网络启动器。它提供了一个直接的PXE替代方案，并且提供DNS、HTTP、iSCSI等多种额外功能。另外，由于gPXE存在商业收购风险。其开发者又启动了一个名为iPXE的开源项目。作为gPXE的一个分支。iPXE支持HTTP、ISCSI、FCoE、Wi-Fi、InfiniBand等多种启动方式。且支持通过脚本来控制启动过程。

BIOS和UEFI

　　BIOS：

　　　　（Basic Input/Output System的缩写、中文：基本输入输出系统），在IBM PC兼容机上，是一种业界标准的固件接口。BIOS这个字眼是在1975第一次由CP/M操作系统中出现。BIOS是个人电脑启动时加载的第一个软件。

BIOS用于计算机开机时执行系统各部分的的自检，并启动引导程序或装载在内存的操作系统。此外，BIOS还向操作系统提供一些系统参数。系统硬件的变化是由BIOS隐藏，程序使用BIOS服务而不是直接访问硬件。现代操作系统会忽略BIOS提供的抽象层并直接访问硬件组件。

　　

　　UEFI：

　　　　全称“统一的可扩展固件接口”(Unified Extensible Firmware Interface)，是一种详细描述类型接口的标准。这种接口用于操作系统自动从预启动操作环境，加载到一种操作系统上。

可扩展固件接口（Extensible Firmware Interface，EFI）是 Intel 为 PC 固件的体系结构、接口和服务提出的建议标准。其主要目的是为了提供一组在 OS 加载之前（启动前）在所有平台上一致的、正确指定的启动服务，被看作是有近20多年历史的 BIOS 的继任者。

另外，由于UEFI不支持32位，所以UEFI部分只讨论x64平台。由于没有实验环境，不支持安腾架构。

安装所需全部服务

yum install tftp tftp-server dhcp xinetd syslinux

dhcpd配置文件

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 client-system-arch code 93 = unsigned integer 16;

allow booting;
allow bootp;

default-lease-time 6000;
max-lease-time 72000;

subnet 10.1.1.0 netmask 255.255.255.0 {
　　range 10.1.1.50 10.1.1.70;
　　option routers 10.1.1.11;
　　class "pxeclients" {
　　　　match if substring (option vendor-class-identifier, 0, 9) = "PXEClient";
　　　　next-server 10.1.1.11;
　　　　if option client-system-arch = 00:07 or option client-system-arch = 00:09 {
　　　　　　filename "BOOTX64.efi";
　　　　} else {
　　　　　filename "pxelinux.0";
　　　　}
　　}
}

tftp配置文件

　　sed -i '/disable/s/yes/no/' /etc/xinetd.d/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
}

在 tftpboot 中创建需要的目录

• mkdir /var/lib/tftpboot/pxelinux.cfg/　　
  • BIOS引导所使用的 default  菜单文件目录

  • UI pxelinux.cfg/vesamenu.c32
    prompt 1
    timeout 60
    
    display pxelinux.cfg/boot.msg
    menu background pxelinux.cfg/splash.jpg
    menu title Welcome to PXE+kickstart auto install systems
    menu color border 0 #ffffffff #00000000
    menu color sel 7 #ffffffff #ff000000
    menu color title 0 #ffffffff #00000000
    menu color tabmsg 0 #ffffffff #00000000
    menu color unsel 0 #ffffffff #00000000
    menu color hotsel 0 #ff000000 #ffffffff
    menu color hotkey 7 #ffffffff #ff000000
    menu color scrollbar 0 #ffffffff #00000000
    
    
    label linux
      menu label ^Install CentOS7.4 Minimal
      menu default
      kernel cores/CentOS/7.4/vmlinuz
      append initrd=cores/CentOS/7.4/initrd.img ip=dhcp inst.repo=ftp://10.1.1.11/CentOS/7.4 inst.ks=ftp://10.1.1.11/kickstart.cfgs/CentOS-7.x-min.cfg
    
    label linux
      menu label ^Install CentOS6.9 Minimal
      kernel cores/CentOS/6.9/vmlinuz
      append initrd=CentOS6/initrd.img ip=dhcp repo=ftp://10.1.1.11/CentOS/6.9 ks=ftp://10.1.1.11/kickstart.cfgs/CentOS-6.x-min.cfg
    
    label linux
      menu label ^Install Windows10
      kernel memdisk raw iso
      append initrd=ftp://10.1.1.11/Windows/10/W10X32_CN_PE.iso
    
    label local
      menu label Boot from ^local drive
      localboot 0xffff

• mkdir -p /var/lib/tftpboot/cores/{CentOS,Ubuntu,Windows}
  • 各的系统的内核文件目录
  • cd /var/lib/tftpboot/cores/
  • mkdir CentOS/{6.9,7.4}
  • mkdir Ubuntu/{16,17}
  • mkdir Windows/{7,10}

这里只例举无人职守CentOS 7 Minimaul

挂载镜像文件

mount /dev/cdrom /mnt

复制内核文件

cp -rf /mnt/isolinux/{initrd.img,vmlinuz}  /var/lib/tftpboot/cores/CentOS/7.4

BIOS

复制需要的文件到/var/lib/tftpboot/目录下

cp /usr/share/syslinux/{pxelinux.0,vesamenu.c32,memdisk,gpxelinux.0} /var/lib/tftpboot/

• pxelinux.0  即为PXE启动引导程序，
• gpxelinux  为gPXE引导程序
  • 通过它可以使用快速的HTTP协议，而非较慢的TFTP协议来下载Linux镜像，以加速安装。不过有些硬件对gPXE支持不好。例如，IBM X3650 M4。
• memdisk  用来引导ISO文件
• vasamenu.c32  用来在绘制PXE菜单

 

UEFI

复制Centos6 中的 BOOTX64.efi 、BOOTX64.conf 、splash.xpm.gz , conf 文件改名为efidefault也就是UEFI的引导菜单

（Centos7 中用是grub2的方式）

• BOOTX64.efi
• efidefault

  • default=0
    splashimage=(nd)/splash.xpm.gz
    timeout 10
    hiddenmenu
    
    title CentOS 7.4 UEFI 
            root (nd)
            kernel /cores/CentOS/7.4/vmlinuz ip=dhcp ks=ftp://10.1.1.11/kickstart.cfgs/CentOS-7.x-min_UEFI.cfg repo=ftp://10.1.1.11/CentOS/7.4
            initrd /cores/CentOS/7.4/initrd.img
    
    title CentOS 6.9 UEFI
            root (nd)
            kernel /cores/CentOS/6.9/vmlinuz ip=dhcp ks=ftp://10.1.1.11/kickstart.cfgs/CentOS-6.x-min_UEFI.cfg repo=ftp://10.1.1.11/CentOS/6.9
            initrd /cores/CentOS/6.9/initrd.img
    
    title Install system with basic video driver
            kernel /images/pxeboot/vmlinuz nomodeset askmethod
            initrd /images/pxeboot/initrd.img
    
    title rescue
            kernel /images/pxeboot/vmlinuz rescue askmethod
            initrd /images/pxeboot/initrd.img

• splash.xpm.gz

vsftp

创建需要的系统目录

• mkdir -p /var/ftp/{CentOS,Ubuntu,Windows,cfgs}
• cd /var/ftp
• mkdir CentOS/{6.9,7.4}
• mkdir Ubuntu/{16,17}
• mkdir Windows/{7,10}

复制完整的镜像文件

cp -rf /mnt/* /var/tfp/CentOS/7.4

二级目录结构

tree /var/ftp
.
├── CentOS
│   ├── 6.9
│   └── 7.4
├── kickstart.cfgs
├── Ubuntu
│   ├── 16
│   └── 17
└── Windows
    ├── 10
    └── 7

 

 

Kickstart

install
url --url=ftp://10.1.1.104/CentOS/7.4
text
lang en_US.UTF-8
keyboard us
zerombr
bootloader --location=mbr --driveorder=sda --append="crashkernel=auto rhgb quiet" --location=mbr --driveorder=sda
network  --bootproto=dhcp --device=enp0s3 --onboot=yes --noipv6 --hostname=CentOS7
timezone --utc Asia/Shanghai
authconfig --enableshadow --passalgo=sha512
rootpw  --iscrypted $6$Ivywr2J3hw9DVOyM$YSNpObpKiJ7iRvOL9wpJf/mEY29cAuMG3drIvcXc56pQkyQIR68RuwfonNVSkt2CZMcgLwITASS/tlX98SfTZ0
clearpart --all --initlabel
part /boot --fstype xfs --size 1024 
part swap --size 1024    
part / --fstype xfs --size 8192
part /home --fstype xfs --size 1 --grow
services --enabled="chronyd"
firstboot --disable
selinux --disabled
firewall --disabled
logging --level=info
reboot

%packages            
@^minimal
@core
chrony
kexec-tools

%end

install
url --url=ftp://10.1.1.11/CentOS/7.4
text
keyboard us
lang en_US.UTF-8
bootloader --location=mbr           　
zerombr
clearpart --all --initlabel
part /boot/efi --fstype efi --size 200 --asprimary --ondisk sda
part /boot --fstype xfs --size 500 --ondisk sda
part swap --size 1024 --ondisk sda
part / --fstype xfs --size 8192 --ondisk sda
part /home --fstype xfs --size 1 --grow --ondisk sda
network  --bootproto=dhcp --device=enp0s3 --onboot=yes --noipv6 --hostname=CentOS7
timezone --utc Asia/Shanghai
authconfig --enableshadow --passalgo=sha512
rootpw  --iscrypted $6$Ivywr2J3hw9DVOyM$YSNpObpKiJ7iRvOL9wpJf/mEY29cAuMG3drIvcXc56pQkyQIR68RuwfonNVSkt2CZMcgLwITASS/tlX98SfTZ0
logging --level=info

%pre
parted -s /dev/sda mklabel gpt
%end

%packages            
@^minimal
@core
chrony
kexec-tools
%end

reboot

因详细的kickstart配置文件参数过多，这里不一一表明。

tftp结构目录

tree /var/lib/tftpboot

.
├── BOOTX64.efi
├── cores
│   ├── CentOS
│   │   ├── 6.9
│   │   │   ├── initrd.img
│   │   │   └── vmlinuz
│   │   └── 7.4
│   │   ├── initrd.img
│   │   └── vmlinuz
│   ├── Ubuntu
│   │   ├── 16
│   │   └── 17
│   └── Windows
│   ├── 10
│   └── 7
├── efidefault
├── gpxelinux.0
├── memdisk
├── pxelinux.0
├── pxelinux.cfg
│   ├── boot.msg
│   ├── default
│   ├── splash.jpg
│   └── vesamenu.c32
└── splash.xpm.gz

启动服务

• systemctl start dhcpd
• systemctl start tftp
• systemctl start xinetd
• systemctl start vsftpd

 加入开机自启动

• systemctl enable dhcpd
• systemctl enable tftp
• systemctl enable xinetd
• systemctl enable vsftpd

经过测试CentOS7 PXE无人职守安装并无问题，BIOS 和 UEFI 均可。