一、PXE装机技术原理与核心组件

PXE（Preboot Execution Environment）是IEEE 802.1X标准定义的基于网络的启动协议，通过DHCP获取IP地址后，通过TFTP协议下载启动文件，最终加载操作系统内核。其核心组件包括：

1. DHCP服务器：分配IP地址并传递启动参数（如tftp服务器地址、启动文件名）
2. TFTP服务器：提供轻量级文件传输服务，传输pxelinux.0等启动文件
3. NFS/HTTP服务器：存储操作系统镜像和自动化配置文件
4. PXE客户端：网卡需支持PXE ROM或UEFI PXE固件

典型工作流程：客户端发送DHCPDISCOVER → 服务器返回DHCPOFFER（含next-server和filename） → 客户端通过TFTP获取pxelinux.0 → 加载配置文件 → 下载内核和initrd → 启动安装程序。

二、环境搭建与配置详解

（一）基础服务部署

1. DHCP配置示例（ISC DHCP Server）：

   # /etc/dhcp/dhcpd.conf 关键配置
   subnet 192.168.1.0 netmask 255.255.255.0 {
   range 192.168.1.100 192.168.1.200;
   option routers 192.168.1.1;
   filename "pxelinux.0";
   next-server 192.168.1.2; # TFTP服务器地址
   }

2. TFTP服务配置（使用dnsmasq示例）：

   # /etc/dnsmasq.conf
   interface=eth0
   enable-tftp
   tftp-root=/var/lib/tftpboot
   pxe-service=x86PC, "Install Linux", pxelinux

   需将syslinux的pxelinux.0、ldlinux.c32等文件放入/var/lib/tftpboot目录。

（二）启动镜像制作

1. CentOS 7自动化安装镜像：

   # 创建ks.cfg自动应答文件
   cat > /var/www/html/ks.cfg <<EOF
   lang en_US.UTF-8
   keyboard us
   timezone Asia/Shanghai
   rootpw --plaintext 123456
   clearpart --all --initlabel
   autopart
   %packages
   @core
   %end
   EOF

2. 配置pxelinux.cfg/default：

   # /var/lib/tftpboot/pxelinux.cfg/default
   DEFAULT install
   LABEL install
   KERNEL vmlinuz
   APPEND initrd=initrd.img inst.ks=http://192.168.1.2/ks.cfg

三、进阶部署方案

（一）多系统菜单配置

通过pxelinux.cfg/default实现多系统选择：

MENU TITLE PXE Boot Menu
TIMEOUT 30
LABEL centos7
  MENU LABEL CentOS 7 Install
  KERNEL centos7/vmlinuz
  APPEND initrd=centos7/initrd.img inst.ks=http://.../centos7.ks
LABEL ubuntu20
  MENU LABEL Ubuntu 20.04 Install
  KERNEL ubuntu20/linux
  APPEND initrd=ubuntu20/initrd.gz url=http://.../ubuntu20.preseed

（二）PXE+iPXE增强方案

iPXE支持HTTP/iSCSI等高级协议，可绕过TFTP限制：

# 编译自定义iPXE
git clone http://git.ipxe.org/ipxe.git
cd ipxe/src
make bin/undionly.kpxe EMBED=myscript.ipxe

myscript.ipxe示例：

#!ipxe
set boot-url http://repo.example.com/os
chain ${boot-url}/boot.php?mac=${net0/mac}

（三）安全加固措施

1. TFTP访问控制：通过tcpwrappers限制IP访问
2. HTTPS传输：配置Nginx提供加密的ks.cfg下载
3. 签名验证：使用GPG验证启动文件完整性

四、常见问题解决方案

1. DHCP不响应：检查防火墙是否放行67/68端口，验证子网配置
2. TFTP下载失败：确认selinux处于permissive模式，检查文件权限
3. 内核panic：对比本地安装与网络安装的initrd差异，添加debug参数
4. UEFI兼容问题：需提供efi/bootx64.efi启动文件，配置DHCP的option 60

五、企业级应用场景

1. 云计算数据中心：结合Cobbler实现自动化批量部署，单台服务器可同时部署50+节点
2. 教育机构实验室：通过PXE+NFS实现500台学生机的统一镜像管理
3. 工业控制系统：使用只读NFS根文件系统，增强系统安全性

六、性能优化建议

1. TFTP优化：启用dnsmasq的—tftp-blocksize=1468参数
2. 多线程下载：配置HTTP服务器支持Range请求
3. 缓存机制：在边缘网络部署Squid代理缓存安装文件

通过合理配置PXE装机系统，企业可将单台服务器的部署时间从30分钟缩短至5分钟内，同时降低90%的介质管理成本。实际部署时建议先在测试环境验证配置，再逐步推广到生产环境。