PXE网络装机：高效构建企业级无盘部署系统指南

一、PXE网络装机技术原理

PXE（Preboot Execution Environment）作为IEEE 802.1标准的一部分，通过网卡固件实现网络引导功能。其核心工作机制包含三个关键协议层：DHCP协议用于IP地址分配与引导文件定位，TFTP协议传输初始引导镜像，NFS/HTTP协议加载完整操作系统。当客户端BIOS检测到网卡支持PXE时，会发送DHCP DISCOVER广播包，服务器响应包含next-server（TFTP服务器地址）和filename（引导文件路径）的DHCP OFFER包，客户端据此加载pxelinux.0引导程序。

技术架构上，PXE系统由四部分构成：DHCP服务器（如ISC DHCP Server）负责IP分配与引导参数传递，TFTP服务器（如dnsmasq或tftpd-hpa）提供初始引导文件，文件服务器（NFS/HTTP）存储完整系统镜像，以及客户端网卡固件（需支持PXE 2.1+标准）。相比传统光盘安装，PXE装机可节省90%以上的介质管理成本，单服务器可同时支持200+节点并行安装。

二、服务端环境搭建

1. DHCP服务配置

以ISC DHCP Server为例，核心配置文件/etc/dhcp/dhcpd.conf需包含：

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;
  option domain-name-servers 8.8.8.8;
  filename "pxelinux.0";
  next-server 192.168.1.5;  # TFTP服务器IP
}

需注意filename参数必须与TFTP根目录下的引导文件完全匹配，且next-server需指向TFTP服务的实际IP地址。

2. TFTP服务部署

Ubuntu系统安装命令：

sudo apt install tftpd-hpa
sudo systemctl enable tftpd-hpa

配置文件/etc/default/tftpd-hpa需修改：

TFTP_USERNAME="tftp"
TFTP_DIRECTORY="/var/lib/tftpboot"
TFTP_ADDRESS="0.0.0.0:69"
TFTP_OPTIONS="--secure -l"

关键参数--secure限制文件访问权限，-l启用日志记录。需确保TFTP根目录权限为755，所有者属tftp用户组。

3. 文件服务器准备

NFS服务配置示例：

/opt/os_images 192.168.1.0/24(ro,sync,no_root_squash)

HTTP服务可选nginx配置：

server {
    listen 80;
    server_name pxe.example.com;
    location /os_images {
        autoindex on;
        alias /opt/os_images;
    }
}

建议将系统镜像按版本分目录存储，如/opt/os_images/ubuntu-22.04、/opt/os_images/centos-8，便于维护管理。

三、PXE启动环境配置

1. 引导文件准备

需从syslinux包获取关键文件：

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

创建pxelinux.cfg目录并配置default文件：

DEFAULT vesamenu.c32
PROMPT 0
MENU TITLE PXE Boot Menu
TIMEOUT 300
LABEL Ubuntu 22.04
  MENU LABEL Install Ubuntu 22.04 LTS
  KERNEL ubuntu/vmlinuz
  INITRD ubuntu/initrd.gz
  APPEND ip=dhcp url=http://pxe.example.com/os_images/ubuntu-22.04/install.seed
LABEL CentOS 8
  MENU LABEL Install CentOS 8 Stream
  KERNEL centos/vmlinuz
  INITRD centos/initrd.img
  APPEND inst.repo=http://pxe.example.com/os_images/centos-8/os

2. 无人值守安装配置

Ubuntu自动安装示例preseed.cfg：

d-i partman/confirm_write_new_label boolean true
d-i partman/choose_partition select finish
d-i partman/confirm boolean true
d-i passwd/user-fullname string Admin User
d-i passwd/username string admin
d-i passwd/user-password password insecure
d-i passwd/user-password-again password insecure
d-i grub-installer/only_debian boolean true

CentOS的kickstart文件示例：

#platform=x86, AMD64, or Intel EM64T
url --url=http://pxe.example.com/os_images/centos-8/os
lang en_US.UTF-8
keyboard us
timezone --utc UTC
rootpw --plaintext insecure
clearpart --all --initlabel
autopart
firstboot --disable
%post
echo "admin:insecure" | chpasswd
%end

四、客户端部署实践

1. BIOS设置要点

需在BIOS中启用：

• Network Boot/PXE Boot选项
• 关闭Secure Boot（除非使用UEFI签名引导）
• 设置Boot Order为Network优先
  现代服务器推荐使用UEFI PXE模式，需在DHCP配置中添加：

  if exists user-class and option user-class = "iPXE" {
    filename "ipxe.efi";
  } else {
    filename "efi64/syslinux.efi";
  }

2. 故障排查指南

常见问题处理：

• TFTP超时：检查防火墙是否放行69端口，使用tcpdump -i eth0 udp port 69监控流量
• 引导文件403错误：确认TFTP目录权限为755，文件属主为tftp用户
• NFS挂载失败：使用showmount -e <server_ip>验证共享，检查/etc/exports语法
• 安装源404错误：核对HTTP服务中的镜像路径与引导参数是否一致

五、企业级优化方案

1. 高可用架构设计

建议采用三节点架构：

• 主PXE服务器（DHCP+TFTP+HTTP）
• 备份PXE服务器（配置同步）
• 监控节点（使用Nagios监控服务状态）
  同步工具示例：
  ```bash

  使用rsync同步TFTP目录

  rsync -avz —delete /var/lib/tftpboot/ backup-server:/var/lib/tftpboot/

使用inotifywait实现实时同步

inotifywait -m -r -e modify,create,delete /var/lib/tftpboot/ | while read path action file; do
rsync -avz “$path$file” backup-server:”$path”
done

### 2. 安全加固措施
- 启用TFTP访问控制：在`/etc/hosts.allow`添加`tftpd: 192.168.1.0/24`
- HTTPS化安装源：使用Let's Encrypt证书配置nginx
- 镜像完整性校验：在kickstart/preseed中添加`--checksum`参数
- 日志集中管理：配置rsyslog将日志发送至ELK集群
## 六、进阶应用场景
### 1. 多系统菜单定制
使用`vesamenu.c32`可创建图形化菜单，配置示例：
```conf
MENU COLOR border 30;44 #c0ffffff #00000000 std
MENU COLOR title 1;36;44 #c0ffffff #00000000 std
MENU COLOR sel 7;40;32 #ffffffff #00000000 std
LABEL Local Boot
  MENU LABEL Boot from Local Disk
  LOCALBOOT 0

2. 自动化部署流水线

集成Jenkins的PXE部署示例：

pipeline {
    agent any
    stages {
        stage('Prepare Image') {
            steps {
                sh 'sudo mkisofs -o /var/lib/tftpboot/images/custom.iso -R -J /path/to/files'
            }
        }
        stage('Update PXE Menu') {
            steps {
                sh 'sudo sed -i "s|^LABEL Custom.*|LABEL Custom\n  MENU LABEL ${env.BUILD_TAG}\n  KERNEL images/custom/vmlinuz\n  INITRD images/custom/initrd.img|" /var/lib/tftpboot/pxelinux.cfg/default'
            }
        }
    }
}

通过上述技术方案，企业可实现每小时部署50+节点的自动化装机能力，较传统方式效率提升80%以上。实际实施时建议先在测试环境验证DHCP作用域、TFTP文件权限及安装源路径等关键配置，再逐步推广至生产环境。