什么是PXE及PXE启动

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。   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。   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：   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;  }     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。   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  }     这里制定了/tftpboot为TFTP Server的根目录位置。   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。   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。   启动DHCP Server/TFTP Server   在Linux Server上，运行service dhcpd start和service xinetd restart。   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!   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。 PXE无盘站的启动原理简介：  　　当客户机启动后，通过网卡bootrom程序广播一个引导请求帧，包含客户机的网卡号如：00E04C500234。 服务器接到请求帧便调用BOOTP（boot protocol/启动协议）或者DHCP( Dynamic Host Configuration Protocol/动态主机配置协议)，分配给工作站端的机器名字、IP地址、服务器端的IP地址、以及启动时的映像文件等。工作站分配到IP地址后，利用服务器提供的TFTP ( Trivial File Transfer Protocol/小文件传输协议)，接收到完整的启动文件后，就开始执行文件中的启动程序，将执行点转向启动块的入口，启动工作站。接着是不同的OS有不同的引导方式了，要启动无盘win98，需要往服务器上上传win98文件，并制作启动影像文件，工作站才能读取win98的启动影像文件，进一步读取win98安装目录，启动win98。  二、安装PXE无盘站所需的软件：  　　根据以上的原理解释，我们知道启动无盘win98需要网卡PXE bootrom程序（写入主板bios，如果网卡已有PXE bootrom则不需要），DHCP服务器软件，PXE服务软件，TFTP服务软件，工作站上传工具，当然，还要有WIN98操作系统软件。  　　我筛选的软件：8139网卡写入主板的bootrom程序8139pxe.lom，cbrom606.exe，awdflash.exe，Vicomsoft DHCP Server，3COM Dabs101（包含TFTP服务与PXE服务等），litenet115上传工具，Win98se操作系统，litenet所需英文win98软件包（如果有英文win98则忽略）。  三、安装PXE无盘站所需的硬件：  　　如果只是做实验，硬件只需要两台普通的能装WIN98的PC电脑（含网卡并联网）。  　　我的试验环境：  服务器：k6-2-350, 128m,硬盘46G Ibm 7200转,8139网卡  工作站（一台）：C333, 主板via691（Award Bios）,64m,tnt2 m64/16m显卡, 4235声卡，8139网卡  联网方式：双绞线直连  四、服务器端软件安装及配置  1、普通方式安装WIN98操作系统（如果已经是，忽略这一步），安装好网卡驱动程序、协议及服务（协议可以安装IPX/SPX兼容协议，NETBEUI，TCP/IP，Microsoft 网络上的文件与打印机共享）。  2、在“TCP/IP属性”中，指定IP地址，例如：  IP地址：192.168.0.1  子网掩码：255.255.255.0  默认网关：192.168.0.1  3、假定计算机名称为：pxeserver，工作组名为pxedomain。  4、安装3Com Dabs，序列码为：0111151111111111，安装类型：SERVER ，可使用缺省路径即C:\Program Files\3Com\DynamicAccess boot services。  　　运行开始菜单中“程序”——3Com Boot Services中的PXE Server，如果在打开3COM PXE对话框时出现警告框，请点击“是”跳过。在3COM PXE Server对话框的Options标签中去掉“Proxy DHCP”前面的勾，在“File”菜单中的“Open Boot File”选中C:\Program Files\3Com\DynamicAccess boot services中的Bootptab，然后点击“打开(O)”按钮退出。  5、安装Vicomsoft DHCP Server并运行，在菜单中的“Network”下的“DHCP Setup”中的“Boot Server IP”设定为192.168.0.1，“Boot File”设定为C:\Program Files\3Com\DynamicAccess boot services\win98.pxe (3Com Dabs中的启动文件路径，win98.pxe的制作方法见下文)，在菜单中的“Ports”下的“New Port”中把“Ip Address”由缺省的192.168.181.254改为192.168.0.1，在“Router Address”中填入“192.168.0.1”（此为工作站网关），点OK确定退出。如果需要用sygate之类的软件共享上网，还需要在菜单中的“Edit”下的“Preferences”中的“Network”选项中设定“DNS Addresses”为192.168.0.1，“Default Domain Name”设定为pxedomain。  6、在服务器上建立一个文件夹“pxeboot”并设为完全共享，在PXEBOOT文件夹下，为各用户建立个人目录并完全共享，例如：user01、user02、user03……  五、工作站软件安装上传及设置  1、 在有盘工作站上正常安装Win98并安装好需要的应用软件，假定为缺省安装路径c:\windows，安装好网卡驱动程序、协议及服务，协议可以安装IPX/SPX兼容协议，NETBEUI，TCP/IP，并且可以安装Microsoft 网络上的文件与打印机共享（注意这里与NT下的PXE-PDK无盘不同），将网络登录设置为“Microsoft友好登录”，设定计算机工作组为pxedomain。  2、 复制实模式下驱动程序  将keyb.com、ndishlp.sys、net.exe、net.msg、protman.dos、protman.exe、protocol.ini、RTL8139.sys、rtsnd.dos、snapshot.exe复制到c:\Windows目录下，全部替代；将第一版的ndis.vxd复制到c:\Windows\System 目录下，这里可用提供的e98files.exe解压到Windows文件夹中。  如果不知道还需要复制什么文件，可以运行litenet中的instnic.exe看提示一一复制。  3、 运行litenet115安装程序setup.exe，出现“Step 0”界面，单击“Next”。  4、 关闭“license.txt”文本，单击“Yes”按钮，出现“Step 1”界面，在“NetBIOS Server Name”文本框中输入服务器名，如pxeserver。在“NetBIOS Share Name”文本框中输入共享目录名，如pxeboot，单击“Next”。  出现“Comfirm”对话框，要求驱动网卡实模式，单击“Yes”，出现“Real Mode Net”对话框，在“Nic Type”选择框中选取“RTL8139”，单击“Install”，而后单击“Finish”。  5、 出现“Step 2”界面，单击“Next”， 出现“Step 3”界面，提示Windows目录、System目录、TEMP目录位置，若无误则单击“Next”。  6、 出现“Step 4”界面，在“Location of MS Windows files”文本框中，输入英文版的Win98安装文件所在路径(其实只需要输snapshot.exe所在目录就行，可能还需要base4.cab，如果已经拷贝了e98files到c:\windows，则只需输入c:\windows即可)，单击“Next”。  7、 出现“Step 5”界面，按默认值设置，单击“Next”。 出现“Comfirm”对话框，单击“OK”，出现另一对话框，选择“No”，使工作站自动登录，再次出现对话框，提示计算机是否重启，选择“Yes”。  8、 重启出现“Step 6”界面，放入一张质量较好的软盘，用于制作启动映象盘，单击“Next”，出现格式化对话框，将其全面格式化，并可选中“复制系统文件”。  9、 出现“Step 7”界面，制作引导软盘，单击“Next”，复制相关文件。  10、 出现“Step 8”界面，系统提示安装Litenet实用工具，按默认值设置，单击“Next”，再三次单击“Yes”。  11、 出现“Step 9”界面，单击“Next”，再单击“OK”，出现“Synchroniaer”界面，选择“From Local Driver”，如果是第一次上传，单击“Complete Copy”（完全上传），开始上传文件。  上传完成后，系统自动检测WIN98SE，若为SE则提示你替换NDIS.VXD或运行FTuner进行PATCH，此处有个选项说是否建立虚拟盘，可以去掉前面的勾以节省工作站内存。  12、 出现“Step 10”，单击“Finish”完成。  13、 上传文件后，在服务器端作以下改动：  1） 拷贝服务器或工作站中c:\windows\system\sysdm.cpl到共享文件夹中的windows\system中如D:\pxeboot\windows\system中（解决工作站打不开控制面板的系统属性问题）；  2） 进入PXEBOOT\WINDOWS文件夹，将3COM DABS安装目录中的FREEMEE.COM拷贝到此目录下，  找到并打开USERCMD.BAT做如下修改：  将QRESTALL命令前的rem去掉（可不改），并在其下添加以下一行：  c:\windows\freemem.com （解决作站运行到最后一步时，光标在左上角闪动几秒种后重启或起动到win98的蓝色界面， 出现鼠标后定住或重启的问题）  在WIN.COM命令之前插入以下面这条语句：  QVMEM S： %SERVER% %USERNAME% （设定虚拟盘符）  3） 找到并打开SYSTEM.INI，在[386Enh]小节添加以下三条语句：  PagingDrive=S (S为前面用QVMEM映射的虚拟盘符)  MinPagingFileSize=65535  MaxPagingFileSize=65535  这样无盘WIN98就可以使用虚拟内存了。如果工作站运行游戏或其它软件出现内存不足提示，可以适当把值设大！  4）为了屏蔽启动信息：  在Pxeboot\windows\Usercmd.bat第一行加入ctty con（生成软盘中的autoexec.bat也要做相应修改，见下文）  14、修改生成软盘中的文件：  1） 如果不能同时启动多台工作站，有的工作站启动的时候死机，将RANDELAY.EXE文件复制到A:\WINBOOT 目录下，在A:\WINBOOT\STARTNET.BAT中的QUALCNX命令前加入RANDELAY 5 60。  2）为了屏蔽启动信息：  修改autoexec.bat，加入：  @echo off  cls  ctty nul  ...  ...  15、 在服务器端“PXEBOOT\Windows”目录下，找到Netnames.db文件并打开它，删除其所有信息，输入机号及网卡地址，例如：  user01 00E04C500234  user02 00E04C500235  …… ……  若不知道网卡地址，Litenet可自动添加网卡记录到Netnames.db文件中。其方法为：在工作站启动出现：  Enter the name for this computer (Hardware Address 00E04C500234):  时，输入机号，例如：user01。系统提示：  Confirm that Hardware address 00E04C500234 is assicpned the name user01(Y/N) Y  系统提示重启计算机，注意此时只能修改一台，不然会出现文件共享出错。  16、给工作站加入PXE bootrom启动代码，如果网卡有PXE启动芯片则跳过这一步，如果没有，重新启动计算机并切换到MS-DOS方式：  1）读出BIOS文件  AWDFLASH /sy a b.bin  保存为b.bin，有找不到源文件的提示属于正常现象。  把b.bin复制一份以便可以恢复原来的状态  2）写8139pxe.lom到b.bin里面  CBROM606 b.bin /pci 8139pxe.lom  8139pxe.lom大小为52k，是专用写入主板Bios的，不要错把写入网卡的写入bios！  3）把b.bin写入主板BIOS  AWDFLASH b.bin /py /sn /r  4）OK！  不成功的原因可能有以下几个：  1）BIOS容量不够用  CBROM b.bin /d  找REMAIN COMPRESS CODE SPACE一行，看是否够64KB不够的话可以用CBROM删除一些LOGO之类的东西.  2）bios类型是AMI的或不是标准AWDARD的，比如华硕和皇朝的一些主板就都不行，但是可以用其它工具，这里不一一介绍了。  六、建立并配置WIN98无盘启动影像文件  1、运行服务器上开始菜单的“程序”——“3Com Boot Services”——“Boot Image Editor”，按提示执行“下一步”直到“完成”，并出现3Com Boot Image Edito对话框。  2、将安装工作站litenet115生成的软盘插入服务器软驱，选择3Com Boot Image Editor窗口中Create a TCP/IP or PXE image file选项，在“image file name”栏中使用缺省路径并加入文件名win98.img：“C:\Program Files\3Com\DynamicAccess boot services\win98.img”，选中options中的Writeable和Pre-OS两个选项，点击"ok"按钮建立启动影像文件。  3、选择3Com Boot Image Editor窗口中的Create a PXE menu boot file选项，点击"add"图标进入Edit Entry对话框,在image file文本框中输入win98.img,然后点击"ok"按钮返回Create menu file对话框,在此对话框中点击"save"按钮进入Save menu file对话框，在文件名文本框中输入win98.pxe，点击“OK”，然后点击“Save”保存返回，退出3Com Boot Image Edito对话框。  4、运行开始菜单中“程序”——“3Com Boot Services”——“Bootptab Editor”，在出现的对话框中选择“PXE”、“Open an existing”单选按钮，并在下面的文本框中输入C:\Program Files\3Com\DynamicAccess boot services\Bootptab，确定后进入BOOTPTAB Editor窗口。在窗口中选择"Edit"菜单下的"Add Host"菜单项，进入Edit Host窗口。在“Name”中输入 “user01”，在“Node”中输入网卡的MAC地址如：00E04C500234，在“Image”文本框中输入win98.pxe。点击“确定”按钮返回BOOTPTAB Editor窗口。选择“File”菜单下的“Save”保存设置，然后关闭BOOTPTAB Editor窗口。  七、在服务器上运行Vicomsoft DHCP Server，并在Status View窗口中点击按钮使其启动服务（按钮状态为On），运行3Com TFTP Server并使其启动服务（状态为 Server started）。可以不运行3Com PXE Server。  八、关闭工作站，取掉工作站的硬盘、软驱、光驱。  　　重启进行工作站主板Bios设置，在STANDARD CMOS SETUP中，将硬盘设置为无，将软驱设置为1.44M（软驱设置为无会重启），在BIOS FEATURES SETUP中把Boot Up Floppy Seek（开机软驱寻道）设为Disable，有些主板还需要设置Boot First Lan（或者相似选项）：Enable。  　　重新启动，按Shift+F10键出现PXE启动设置框，选择  Network Boot Protocol：PXE  Boot Order：　　　　　 Int 19h  Show Config Message： Disable (不出现提示信息，Enable为有提示信息)  按F4保存退出。  九、安装完成，工作站启动进入无盘Win98。  十、优缺点  　优点：  1、不用安装winnt server4.0+service park 6或win2000 server，减少安装时间，如果使用正版，不用买昂贵的软件及服务协议;  2、没有cannot find or load required file krnl386.exe问题；  3、没有tnt系列显卡16色问题；  4、没有添加了文件和打印共享就出错的问题；  5、没有修改工作站时间死机问题；  6、没有无法正常关机与重启的问题；  　缺点：  1、win98做服务器资源分配效率低，比如：  工作站启动时，服务器偶尔停顿；  工作站运行大型游戏如红警2、diablo2容易死机（不过还好，星际、帝国没问题）；  工作站数量不能太多。  此缺点无法弥补，可能使用高配置的电脑做服务器会好一点点（期望值别太高哟）。  2、工作站用户权限设置功能弱，容易造成系统被破坏。