PXE装机全攻略：从原理到实践的自动化部署方案

一、PXE装机技术原理与核心优势

PXE（预启动执行环境）是IEEE 802.1标准中定义的网络引导协议，允许计算机通过网卡直接从网络服务器加载操作系统，无需本地存储设备。其核心流程分为三个阶段：

1. 网络启动阶段：客户端BIOS/UEFI通过DHCP协议获取IP地址，并从服务器下载PXE引导程序（如pxelinux.0或ipxe.efi）。
2. 引导加载阶段：根据配置文件（如pxelinux.cfg/default）加载内核（vmlinuz）和初始内存盘（initrd.img），进入系统安装环境。
3. 自动化安装阶段：通过kickstart（RHEL/CentOS）或preseed（Debian/Ubuntu）文件实现无人值守安装，自动配置分区、用户、软件包等参数。

技术优势：

• 批量部署效率：单台服务器可同时为数百台客户端提供安装服务，适合数据中心、教育机构等大规模场景。
• 硬件兼容性：支持不同架构（x86/ARM）和品牌设备，仅需网卡支持PXE。
• 集中管理：安装镜像、配置文件统一存储，便于版本控制和安全审计。

二、PXE装机环境搭建详解

1. 服务端组件安装与配置

以Ubuntu 22.04为例，需安装以下服务：

sudo apt update
sudo apt install -y dnsmasq tftp-hpa apache2

• dnsmasq：集成DHCP与TFTP服务，简化配置。

  # /etc/dnsmasq.conf 示例配置
  interface=eth0
  dhcp-range=192.168.1.100,192.168.1.200,24h
  dhcp-boot=pxelinux.0,pxeserver,192.168.1.1
  enable-tftp
  tftp-root=/var/lib/tftpboot

• TFTP服务：存储引导文件（如pxelinux.0、memdisk），需确保目录权限正确：

  sudo chown -R nobody:nogroup /var/lib/tftpboot
  sudo chmod -R 755 /var/lib/tftpboot

• HTTP服务：托管系统镜像和kickstart文件：

  sudo systemctl enable apache2
  sudo ln -s /path/to/iso /var/www/html/centos7

2. 引导文件与配置

从syslinux包获取引导程序：

sudo apt install -y syslinux-common
sudo cp /usr/lib/syslinux/pxelinux.0 /var/lib/tftpboot/

创建pxelinux.cfg/default文件：

DEFAULT menu.c32
PROMPT 0
MENU TITLE PXE Boot Menu
TIMEOUT 30
LABEL CentOS 7
  MENU LABEL Install CentOS 7
  KERNEL centos7/vmlinuz
  APPEND initrd=centos7/initrd.img inst.repo=http://192.168.1.1/centos7 ks=http://192.168.1.1/ks.cfg

三、自动化安装脚本设计

1. Kickstart文件示例（RHEL/CentOS）

# /var/www/html/ks.cfg
lang en_US.UTF-8
keyboard us
timezone UTC
rootpw --plaintext password123
clearpart --all --initlabel
autopart
firstboot --disable
%packages
@core
wget
vim
%end
%post
echo "Post-installation script executed" > /root/postinstall.log
%end

关键参数：

• rootpw：明文密码（生产环境建议使用加密）。
• autopart：自动分区（或手动定义part指令）。
• %post：安装后执行的Shell脚本。

2. Preseed文件示例（Debian/Ubuntu）

# /var/www/html/preseed.cfg
d-i partman/confirm_write_new_label boolean true
d-i partman/choose_partition select finish
d-i passwd/root-password password password123
d-i passwd/root-password-again password password123
d-i pkgsel/include string openssh-server vim
d-i preseed/late_command string \
  in-target wget -O /root/postinstall.sh http://192.168.1.1/postinstall.sh; \
  in-target chmod +x /root/postinstall.sh; \
  in-target /root/postinstall.sh

四、客户端测试与故障排除

1. 客户端启动测试

1. 进入目标机器BIOS，设置网络启动为第一优先级。
2. 观察PXE引导过程，确认能否获取IP并下载引导文件。
3. 检查日志定位问题：

   # 服务端日志
   sudo tail -f /var/log/syslog
   sudo journalctl -u dnsmasq -f

2. 常见问题解决方案

• 问题1：客户端卡在DHCP DISCOVER阶段。
  • 原因：防火墙阻止UDP 67/68端口。
  • 解决：

    sudo ufw allow 67/udp
    sudo ufw allow 68/udp

• 问题2：TFTP下载失败（File not found）。
  • 原因：文件路径或权限错误。
  • 解决：

    sudo ls -l /var/lib/tftpboot/  # 确认文件存在
    sudo chmod 644 /var/lib/tftpboot/*  # 修正权限

• 问题3：安装过程报错No repository found。
  • 原因：HTTP路径或kickstart文件URL错误。
  • 解决：验证inst.repo和ks参数的URL是否可访问。

五、进阶优化与安全实践

1. 安全性增强

• TFTP访问控制：通过dnsmasq限制客户端MAC地址：

  dhcp-host=00:11:22:33:44:55,192.168.1.100,set:restricted
  dhcp-option=tag:restricted,150,# 自定义选项限制访问

• HTTPS传输：为HTTP服务配置SSL证书，保护kickstart文件传输。

2. 多系统菜单支持

扩展pxelinux.cfg/default支持多操作系统：

LABEL Ubuntu 22.04
  MENU LABEL Install Ubuntu 22.04
  KERNEL ubuntu/casper/vmlinuz
  APPEND initrd=ubuntu/casper/initrd.img boot=casper netboot=nfs nfsroot=192.168.1.1:/nfs/ubuntu2204
LABEL Windows PE
  MENU LABEL Boot Windows PE
  KERNEL memdisk
  APPEND iso raw initrd=windows/winpe.iso

3. 监控与日志分析

使用ELK Stack集中收集安装日志，实现实时监控与历史分析：

# Filebeat配置示例
filebeat.inputs:
- type: log
  paths:
    - /var/log/syslog
    - /var/log/dnsmasq.log
output.elasticsearch:
  hosts: ["192.168.1.10:9200"]

六、总结与展望

PXE装机通过网络化、自动化的部署方式，显著提升了大规模环境下的系统安装效率。本文从原理到实践，详细阐述了服务端配置、自动化脚本设计、故障排除等关键环节。未来，随着IPv6、UEFI Secure Boot等技术的普及，PXE装机将进一步向安全化、智能化方向发展。开发者可结合Ansible、Terraform等工具，构建更高效的自动化运维体系。