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PXE启动原理以及与普通Linux启动的对比

时间:2017-08-07来源:blog.csdn.net/nirendao 作者:执假以为真
关于PXE部署的详细配置的文章已经有不少了,这篇文章主要讲一下PXE启动的原理以及PXE启动和普通Linux启动的对比。
 
一、PXE启动原理:
原理图如下:
PXE启动原理以及与普通Linux启动的对比
DHCP的用途是:提供client network参数和TFTP服务器的地址,最初的bootstrap程序(即DHCP或BootP等)和所需的程序。
首先,PXE client端(BIOS里面的PXE固件)广播一个DHCPDISCOVER的包,它询问所需的网络配置以及网络启动的参数。标准DHCP服务器(非PXE enabled)将回复一个普通的DHCPOFFER包,其中包含网络信息(如IP地址),但并不能提供PXE相关参数,因此PXE Client并不能启动。而PXE enabled的DHCP服务器所回复的DHCPOFFER包里则包含PXE相关信息。
在解析一个PXE enabled的DHCP服务器返回的DHCPOFFER包后,PXE client就能够设置自己的IP地址、IP Mask等等,并且指向网络上的启动资源,比如TFTP服务器上的vmlinuz文件和initrd文件。
然后PXE client就通过TFTP下载这些启动资源到自己的内存中;如果是UEFI Secure Boot(而不是Legacy的BIOS)则还会检验一下这些启动资源。下载完成后就会用这些资源来启动了。
这些启动资源其实就是最小的操作系统(比如WindowsPE,又比如一个basic Linux kernel+initrd)。这个最小操作系统在装载了网络驱动和TCP/IP协议栈之后,就会开始boot或者install完整的操作系统了。而这个boot或install的过程,就不再通过TFTP来做,而是通过更加健壮的网络传输协议(如HTTP、CIFS、iSCSI或NFS)来做。而boot或者install所用到的实体,比如磁盘或者CD-ROM,是位于远端的,因此需要通过网络传输协议来做。
 
二、PXE启动过程和普通的Linux系统启动过程的对比:
1.内核引导之前的不同:
普通的从硬盘启动Linux系统最初是BIOS将MBR加载入内存,然后将控制权交给MBR中的bootloader程序(如GRUB),bootloader程序经过几个stage的加载后,最后将vmlinuz加载入内存,开始内核引导;
而PXE的启动过程在内核引导之前,是由BIOS中的PXE固件开启NBP程序(比如DHCP的网络通信),然后下载vmlinuz和initrd,之后再进入内核启动过程。
2.内核引导之后的不同:
vmlinuz和initrd运行得差不多了之后,普通的硬盘Linux启动就从本地硬盘加载/sbin/init并运行为1号进程,以及启动系统服务等等,而PXE的启动在内核引导完成之后,仍然会通过网络的方式(但不是TFTP协议,而是其他更加健壮的协议如NFS、iSCSI等),加载真正的完整操作系统,如/sbin/init应该就是位于网络远端的硬盘上。
以iSCSI为例,网络远端的硬盘以iSCSI协议挂载到了当前机器,就好像是本地磁盘一样。这就是PXE+iSCSI的启动方式了。
 
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