一、PXE装机技术原理与核心组件

PXE装机通过客户端网卡内置的PXE ROM芯片，在BIOS启动阶段从网络获取引导文件，实现无需本地存储介质的系统安装。其核心依赖三大协议：

1. DHCP协议：分配IP地址并传递引导参数（如TFTP服务器地址、启动文件名）
2. TFTP协议：传输小体积引导文件（如pxelinux.0、vmlinuz）
3. 文件传输协议：通过NFS/HTTP/FTP传输完整系统镜像（如ISO文件或根文件系统）

典型工作流程：客户端发送DHCP Discover → 服务器响应DHCP Offer（含引导文件路径） → 客户端通过TFTP下载引导文件 → 加载内核和initrd → 挂载网络存储安装系统。

二、服务端环境搭建与配置

1. 基础服务安装

# Ubuntu/Debian系统安装
sudo apt update
sudo apt install -y dhcpd tftpd-hpa nfs-kernel-server syslinux-utils
# CentOS/RHEL系统安装
sudo yum install -y dhcp tftp-server nfs-utils syslinux

2. DHCP服务器配置

编辑/etc/dhcp/dhcpd.conf，关键配置项：

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";  # 指定引导文件
  next-server 192.168.1.5;  # TFTP服务器地址
}

3. TFTP服务配置

修改/etc/default/tftpd-hpa（Ubuntu）或/etc/xinetd.d/tftp（CentOS）：

TFTP_USERNAME="tftp"
TFTP_DIRECTORY="/var/lib/tftpboot"  # 引导文件存放目录
TFTP_ADDRESS="0.0.0.0:69"
TFTP_OPTIONS="--secure -l"

4. 引导文件准备

从syslinux包提取核心文件：

sudo cp /usr/lib/syslinux/pxelinux.0 /var/lib/tftpboot/
sudo cp /usr/lib/syslinux/menu.c32 /var/lib/tftpboot/

三、PXE引导菜单配置

1. 创建PXE配置目录

sudo mkdir -p /var/lib/tftpboot/pxelinux.cfg

2. 默认配置文件示例

编辑/var/lib/tftpboot/pxelinux.cfg/default：

DEFAULT menu.c32
PROMPT 0
MENU TITLE PXE Boot Menu
TIMEOUT 300
LABEL ubuntu-install
  MENU LABEL Install Ubuntu 22.04
  KERNEL ubuntu/vmlinuz
  INITRD ubuntu/initrd
  APPEND ip=dhcp netboot=nfs nfsroot=192.168.1.5:/nfsroot/ubuntu2204 --
LABEL rescue-mode
  MENU LABEL Rescue Mode
  KERNEL ubuntu/vmlinuz
  INITRD ubuntu/initrd
  APPEND ro init=/bin/bash

3. 高级菜单功能

支持子菜单和密码保护：

LABEL advanced
  MENU LABEL Advanced Options
  MENU PASSWORD p@ssw0rd
  MENU SEPARATOR
  SUBMENU Advanced Menu {
    LABEL memtest
      MENU LABEL Memory Test
      KERNEL memtest86+.bin
  }

四、系统镜像部署方案

1. NFS共享方案（推荐）

# 创建共享目录
sudo mkdir -p /nfsroot/ubuntu2204
# 挂载ISO并复制文件
sudo mount -o loop ubuntu-22.04-live-server-amd64.iso /mnt
sudo rsync -av /mnt/ /nfsroot/ubuntu2204/
# 配置NFS导出
echo "/nfsroot/ubuntu2204 *(rw,sync,no_root_squash)" | sudo tee -a /etc/exports
sudo exportfs -a

2. HTTP传输方案

# Apache配置示例
sudo apt install apache2
sudo mkdir /var/www/html/ubuntu
sudo mount -o loop ubuntu-22.04-live-server-amd64.iso /mnt
sudo cp -r /mnt/* /var/www/html/ubuntu/

3. 自动化安装脚本

创建/nfsroot/ubuntu2204/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/root-password password root123
d-i passwd/root-password-again password root123
d-i user-setup/encrypt-home boolean false

五、客户端测试与故障排查

1. 启动测试流程

1. 设置客户端BIOS为网络启动（PXE/LAN）
2. 观察DHCP获取过程（可通过服务端日志/var/log/syslog）
3. 验证TFTP文件传输（tcpdump -i eth0 -n udp port 69）

2. 常见问题解决方案

现象	可能原因	解决方案
DHCP无响应	防火墙拦截	sudo ufw allow 67/udp 68/udp
TFTP 403错误	目录权限	sudo chmod -R 755 /var/lib/tftpboot
挂载失败	NFS配置错误	检查/etc/exports和showmount -e
键盘无响应	缺少kbd驱动	在kernel参数追加console=ttyS0

3. 日志分析技巧

# 查看DHCP日志
sudo tail -f /var/log/syslog | grep dhcpd
# TFTP传输监控
sudo tcpdump -i eth0 -n udp port 69 -v
# NFS调试
sudo nfsstat -c

六、企业级部署优化建议

1. 多架构支持：同时提供x86_64和ARM64的引导文件
2. 镜像缓存：使用squid代理缓存常用ISO文件
3. 安全加固：
   • 启用TFTP的--user和--group参数限制权限
   • 为PXE菜单设置访问密码
   • 使用HTTPS传输系统镜像
4. 自动化编排：集成Ansible实现批量部署

七、扩展应用场景

1. 云环境初始化：为OpenStack/KVM虚拟机提供网络安装
2. 物联网设备部署：通过PXE批量刷新嵌入式设备固件
3. 灾难恢复：构建网络恢复环境（结合iPXE实现更复杂功能）

通过系统化的PXE装机方案，企业可将单台系统部署时间从30分钟缩短至5分钟以内，同时实现100%的配置一致性。建议每季度更新引导菜单和系统镜像，并建立变更管理流程确保环境稳定性。