自動化運維之-PXE實現系統批量自動安裝
本節索引
需求分析
PXE簡介
整體方案
服務選擇
功能實現
安裝調試
錯誤分析
總結
1 需求分析
隨著互聯網技術的不斷壯大，服務器數量也在不斷的增加，IT運維已經成為IT服務內涵中重要的組成部分。面對越來越復雜的業務，面對越來越多樣化的用戶需求，不斷擴展的IT應用需要越來越合理的模式來保障IT服務能靈活便捷、安全穩定地持續保障，這種模式中的保障因素就是IT運維。從初期的幾臺服務器發展到龐大的數據中心，單靠人工已經無法滿足在技術、業務、管理等方面的要求，那麽標準化、自動化、架構優化、過程優化等降低IT服務成本的因素越來越被人們所重視。而如何自動化批量部署安裝一個穩定的系統是實現自動化的第一步。
2 PXE簡介
PXE，就是預啟動執行環境，是一種引導啟動的方式。這種協議一般由兩部分構成，一部分是服務器端，一個是客戶端。簡單來說，我們通過這種方式可以自己創建一個“安裝源”，在安裝系統的時候只要能找到這個“源”便可以實現系統的安裝。在實現無人值守的安裝前，我們必須要搭建一些服務，來實現“安裝源”的建立，例如ftp、http、tftp、dhcp等。當一臺主機啟動時，標準輸入輸出會將PXE客戶端調入我們的內存中進行相關的操作，並提示相關的選項，在這裏我們可以進行選擇。PXE的客戶端通過網絡下載(download)啟動文件到本地運行。具體過程是，PXE客戶端通過網卡向局域網內發送ip請求，然後DHCP服務器會提供給給它一個ip地址和系統安裝所需要的文件，接下使用接收到的文件進行系統安裝。而安裝的過程又需要其他服務器提供的資源，例如：yum源，內核文件等，當主機拿到這些資源，便可以順利的安裝了。最終結果是：任意一臺主機在選著網絡啟動時會獲取DHCP服務器分發的ip，通過通過獲取到的ip地址與局域網內的TFTP服務器通信並獲取啟動文件，與FTP或者HTTP通信並獲取yum源文件及內核文件等。之後開始自動安裝，而這個過程不需要人在做任何操作。
PXE安裝優點，這種安裝系統的方式可以不受光驅，光盤以及一些外部設備的限制，還可以做到無人值守，大大減輕了運維人員的工作負荷，像在一些主機數量龐大的機房進行批量安裝，PXE將是你不二的選擇。
3整體方案
這一小節我們主要介紹方案選擇，在說方案之前先來看看PXE部署思路。部署思路其實並不難，在實現PXE自動批量安裝系統時，首先我們需要有DHCP服務器為我們提供IP地址，如果在一個網絡中你連IP地址都獲取不到，何談自動化。其次我們要安裝一個系統，那麽需要的文件必須要有人為我們提供才可以，應為是網絡自動安裝，本地是沒有任何資源的，我們可以使用HTTP，FTP服務來實現。最後就是獲取我們的安裝文件，這些文件會引導我們的計算機如何啟動，如何配置，我們選擇TFTP服務起來提供。整體框架
方案1：選則一臺主機同時搭建HTTP、TFTP、DHCP服務，為該子網內的主機提供服務。
方案2：選擇一臺主機搭建HTTP、TFTP服務，做提供資源的服務器，另為一臺主機單間DHCP服務，提供IP地址。
上述提供了兩種方案，當然了，如果你不怕資源浪費，你也可以選擇每種服務搭建在一臺主機上，做相應服務的提供，不過個人並不建議。考慮到節約資源的目的，我們選擇方案一
4 服務選型
4.1 DHCP服務
由於我們是實現自動化批量安裝部署，所以，能夠與其他主機通信是前提，而要想獲取IP並實現通信，我們必須要有DHCP服務器為大量的主機提供ip地址才行。
DHCP就是動態主機設置協議，主要是為客戶端分發IP，並且是自動分發IP的，一臺主機通過DHCP獲取的地址是動態的，每次獲取的地址都有可能不同，改地址是DHCP服務器暫時分配給用戶使用的，當主機關機之後則會返回這個ip地址，此時如果有其他用戶請求，DHCP服務器則會將該IP地址分配給他。局域網中的每臺主機都可以充當DHCP服務器，只要我們安裝DHCP服務，並做相應的配置即可，這裏的配置主要是子網的配置，配置其他主機能使用IP地址的範圍，例如：配置子網為192.168.14.0，該子網內主機獲取IP的範圍為192.168.14.1~192.168.14.100。那麽我們就可以打開DHCP的配置文件/etc/dhcp/dhcpd.conf做如下配置：
subnet 192.168.14.0 netmask 255.255.255.0 {
range 192.168.25.50 192.168.25.100;
next-server 192.168.25.107; # 指明tftp服務器的地址
filename "pxelinux.0"; # 指定PXE文件
}4.2 HTTP服務
由於我們要獲取安裝系統服務的yum源以及內核文件，虛擬根文件，這些文件都是大文件，在傳輸時我們必須保證其能夠安全傳輸，所以我們選擇了HTTP服務，當然了，選擇FTP服務也是可以的。
HTTP是Hyper Text Transfer Protocol(超文本傳輸協議)的縮寫。是互聯網上廣泛試用的協議。是用於從WWW服務器傳輸超文本到本地瀏覽器的傳輸協議。它可以使瀏覽器更加高效，使網絡傳輸減少。它不僅保證計算機正確快速地傳輸超文本文檔，還確定傳輸文檔中的哪一部分等。HTTP包含命令和傳輸信息，不僅可用於Web訪問，也可以用於其他因特網/內聯網應用系統之間的通信，從而實現各類應用資源超媒體訪問的集成。
4.3 TFTP服務
TFTP是一種文件傳輸服務，用於服務器與客戶端進行文件的傳輸，不過他只能進行簡單的文件傳輸，這個服務開銷不大，所以並不能進行大文件的傳輸，多用於小文件的傳輸。他沒有FTP那麽強大，但是TFTP使用UDP協議傳輸數據，有些時候比FTP更加方便，它所監聽的端口為69。由於我們是在局域網中，系統相對安全，而提供的數據也不是很大，所以TFTP是實現PXE的不二選擇。
5 功能實現
5.1安裝前準備
由於涉及到主機間不同基於不同協議的通信，所以為了避免不必要的麻煩，我們選擇關閉防火墻以及selinux。生產場景中不建議這樣做。
[ [email protected] ~ ]#iptables -F # 關閉防火墻 [ [email protected] ~ ]#setenforce 0 # 臨時關閉selinux [ [email protected] ~ ]#vim /etc/selinux/config # 修改文件永久關閉selinux ...前面省略 SELINUX=disabled # 設置SELINUX的值為disabled ...後面省略
5.2配置靜態IP地址
由於我們在前面方案分析中選擇了方案1，即將所有服務搭建在同一臺服務器上。由於做DHCP服務的主機的IP地址必須固定，所以我們要先配置服務器的IP地址。由於我是在CentOS7系統上搭建的服務器，所以有許多命令只有CentOS7才能使用。CentOS6及之前的版本請自行查閱相關文檔。
[ [email protected] ~ ]#vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ens33 # 設置靜態IP DEVICE=ens33 BOOTPROTO=static IPADDR=192.168.14.201 PREFIX=24 ONBOOT=yes [ [email protected] ~ ]#systemctl restart network.service #重啟網絡服務 [ [email protected] ~ ]#ip a # 查看自己的IP是否設置成功
5.3安裝服務
由於我們需要HTTP、TFTP、DHCP服務來提供相應的服務，所以我們必須要在系統中安裝，相應的服務。這裏需要註意，如果你的系統時最小化安裝，那麽建議你先安裝一些包組，GCC等。如果安裝過程中出現包依賴問題，依次安裝相應的包即可。
[ [email protected] ~ ]#yum -y install dhcp tftp-server httpd syslimux #安裝相應的服務包
[ [email protected] ~ ]#yum -y install xinetd # 安裝超級守護進程xinetd
[ [email protected] ~ ]#systemctl enable dhcp # 設置dhcp開機啟動
[ [email protected] ~ ]#systemctl enable tftp # 設置tftp開機啟動
[ [email protected] ~ ]#systemctl start tftp # 啟動tftp服務
[ [email protected] ~ ]#systemctl enable httpd
[ [email protected] ~ ]#systemctl start httpd # 啟動http服務
[ [email protected] ~ ]#chkconfig tftp on # 如果這天命令不能使用，請修改配置文件
[ [email protected] ~ ]#vim /etc/xinetd.d/tftp
service tftp
{
...
disable =yes # 修改這一項為"disable =no"
...
}
[ [email protected] ~ ]#systemctl restart xinetd # 修改之後，一定要重啟xinetd服務5.4配置DHCP服務
DHCP服務是保證我們能夠自動化批量安裝的前提，上面已經有提到過dhcp的配置，這裏做補充，詳細說明。主要是配置子網範圍，用於ip地址分配。
[ [email protected] ~ ]#rpm -ql dhcp # 查詢dhcp相關的文件
...前面省略
/usr/share/doc/dhcp-4.2.5/dhcpd.conf.example
/usr/share/doc/dhcp-4.2.5/dhcpd6.conf.example
...後面省略
[ [email protected] ~ ]#cd /etc/dhcp/
[ [email protected] ~ ]#cp /usr/share/doc/dhcp-4.2.5/dhcpd.conf.example . # 復制模板配置文件
[ [email protected] ~ ]#mv dhcpd.conf.example dhcpd.conf # 改名為dhcpd.conf，頂替以前的配置文件
[ [email protected] ~ ]#vim dhcpd.conf # 打開模板文件並添加一下內容
...前面省略...
subnet 192.168.14.0 netmask 255.255.255.0{ # 這裏寫的ip地址為子網的地址，故為192.168.14.0
range 192.168.14.10 192.168.14.200; # 子網的範圍，之後主機請求獲取的ip地址就是這其中的一個
next-server 192.168.14.201; # 指明tftp服務器的地址
filename "pxelinux.0" # 指明PXE文件位置，這個在申請ip的時候會發送給安裝主機
}
...後面省略...
[ [email protected] ~ ]#systemctl dhcpd start # 重啟服務註意：如果你設置的子網有問題，那麽你將不能重啟dhcp服務，請檢查你配置的子網是否正確。dhcp服務器的地址必須固定，不能是自動獲取的ip。
5.5 準備yum源文件及kickstart文件
yum源文件我們是放在http服務器上的，由http服務來提供，所以我們要把相應的文件復制到http服務器上。並且我們安裝的主機系統可能是CentOS 6 也可能是CentOS7或者Ubantu等，所以我們在準備yum文件時，需要準備不同系統、不同版本的文件，我們這裏只提供CentOS 6 與CentOS 7的兩種系統的安裝。向我們先規劃一下目錄文件，在進行復制。如下所示。
我們規劃好了目錄結構，接下來便是創建這些目錄結構，並提供相應的文件。
[ [email protected] ~ ]#cd /var/www/html
[ [email protected] html ]#mkdir -p centos/{6,7}
[ [email protected] html ]#mkdir ksdir
[ [email protected] html ]#提供yum源文件，這裏有兩種方案來實現yum源文件的提供，方案1：我們分別掛載CentOS 6和CentOS 7的關盤將光盤裏的Packages目錄與repodata目錄復制到對應的目錄下（如果復制，建議全部復制）；方案2：我們創建兩個關盤驅動器，一個添加CentOS 6的ISO鏡像，一個添加CentOS 7的ISO鏡像，然後我們分別將對應的關盤掛載到/var/www/html/centos下對應的目錄上。綜上所述，我們選擇方案2。下面是一方案2為基礎來實現的。
[ [email protected] html ]#mount /dev/sr0 centos/6 # 掛載CentOS 6光盤值6目錄下 mount: /dev/sr0 is write-protected,mounting read-only [ [email protected] html ]#mount /dev/sr1 centos/7 # 掛載CentOS 7光盤值7目錄下 mount: /dev/sr1 is write-protected,mounting read-only
接下來準備ksdir目錄下的安裝引導文件ks#.cfg。ks#.cfg文件的獲取方法有兩種，一種是通過工具來生成。不過這個工具需要自己安裝：
[ [email protected] ~ ]#yum install -y system-config-kickstart [ [email protected] ~ ]#system-config-kickstart
另外這一種是復制/root目錄下的anaconda-ks.cfg文件加以修改。我們選擇後者。
[ [email protected] html ]#cp /root/anaconda-ks.cfg ksdir/ks7.cfg [ [email protected] html ]#vim ksdir/ks7.cfg .... [ [email protected] html ]#chmod +r ksdir/ks7.cfg # "這裏的文件需要加讀權限，非常重要" [ [email protected] html ]#cat ksdir/ks7.cfg # centos 7的kickstart文件 #version=DEVEL # System authorization information auth --enableshadow --passalgo=sha512 # Use CDROM installation media url --url= # 指明yum源的路徑 # Use graphical install text # 將cdrom修改為text，我們不是基於光盤安裝的，我們是基於字符界面安裝 # Run the Setup Agent on first boot firstboot --enable ignoredisk --only-use=sda # Keyboard layouts keyboard --vckeymap=us --xlayouts=‘us‘ # System language lang en_US.UTF-8 # Network information network --bootproto=dhcp --device=ens33 --onboot=on --ipv6=auto --activate # --bootproto必須是dhcp獲取，--onboot=on network --hostname=centos7.magedu.com # Root password rootpw --iscrypted $6$Z7LBEUpwj3iQdYZ3$olYQ.Lj1xV2VAGS1UiNflKF0oMGip3b6tU9QFcp0i2JBjwKlY/Yaexul57NHpIJc.Y2V1hWAOueaqwjuWDGMk0 # System services services --disabled="chronyd" # System timezone timezone Asia/Shanghai --isUtc --nontp user --name=wang --password=$6$v.VphW/puRblcrFB$uaSrdEhGAwMXap27WIKTn5lyOOfoFyB/SNxyyL3og6s9/VQoAKoL2KQjKmeYFmoYTuYkSNL7BBxgbJzeryKr9. --iscrypted --gecos="wang" # X Window System configuration information xconfig --startxonboot # System bootloader configuration bootloader --append=" crashkernel=auto" --location=mbr --boot-drive=sda # Partition clearing information zerombr yes # 添加zerombr ，表示清除舊磁盤上原有的mbr，新磁盤安裝可不寫 clearpart --all # 清除所有分區信息，新磁盤安裝可不寫 # Disk partitioning information part swap --fstype="swap" --ondisk=sda --size=2048 # 分區表信息，如果你想添加分區，可按照該格式添加 part /app --fstype="xfs" --ondisk=sda --size=51200 part / --fstype="xfs" --ondisk=sda --size=51200 part /boot --fstype="xfs" --ondisk=sda --size=1024 reboot # 安裝完成之後重啟 %packages # 安裝軟件包 @^graphical-server-environment @base @core @desktop-debugging @dial-up @fonts @gnome-desktop @guest-agents @guest-desktop-agents @hardware-monitoring @input-methods @internet-browser @multimedia @print-client @x11 kexec-tools autofs # 安裝autofs服務包 %end %addon com_redhat_kdump --enable --reserve-mb=‘auto‘ %end %anaconda pwpolicy root --minlen=6 --minquality=50 --notstrict --nochanges --notempty pwpolicy user --minlen=6 --minquality=50 --notstrict --nochanges --notempty pwpolicy luks --minlen=6 --minquality=50 --notstrict --nochanges --notempty %end %post # 安裝後腳本，我們配置了yum源 systemctl enable autofs rm -rf /etc/yum.repos.d/* cat > /etc/yum.repos.d/base.repo <<eof [base] name=base baseurl=file:///misc/cd gpgcheck=0 eof %end ************下面是CentOS 6的kickstart文件************* *******方法同上，這裏你到別的主機上復制一份過來******* [ [email protected] html ]#cat ksdir/ks6.cfg #version=DEVEL install text # 基於字符界面安裝 lang en_US.UTF-8 keyboard us network --onboot yes --device eth0 --bootproto dhcp --noipv6 rootpw --iscrypted $6$hfb25YOYZDU3YZTl$VxTkHGGJGGBbr59OPnY5kTJzvJ9hb9NRwrh5FMHLIAlXh9VQ74PYoK7QzPWYN0zaJrm3mv/IP0fDkHxFglNi6/ firewall --service=ssh authconfig --enableshadow --passalgo=sha512 url --url= # yum源的路徑 selinux --disabled # 關閉selinux timezone Asia/Shanghai bootloader --location=mbr --driveorder=sda --append="crashkernel=auto rhgb quiet" # The following is the partition information you requested # Note that any partitions you deleted are not expressed # here so unless you clear all partitions first, this is # not guaranteed to work zerombr yes # 清除mbr clearpart --all # 清除分區信息 reboot # 安裝完成後重啟 part /boot --fstype=ext4 --size=1000 # 分區信息 part / --fstype=ext4 --size=50000 part /app --fstype=ext4 --size=40000 part swap --size=2048 #repo --name="CentOS" --baseurl=cdrom:sr0 --cost=100 # 註釋掉此行 %packages @base @core @debugging @basic-desktop @desktop-debugging @desktop-platform @directory-client @fonts @general-desktop @graphical-admin-tools @input-methods @internet-applications @internet-browser @java-platform @kde-desktop @legacy-x @network-file-system-client @office-suite @print-client @remote-desktop-clients @server-platform @server-policy @workstation-policy @x11 mtools pax python-dmidecode oddjob wodim sgpio genisoimage device-mapper-persistent-data abrt-gui qt-mysql samba-winbind certmonger pam_krb5 krb5-workstation xterm xorg-x11-xdm libXmu rdesktop %end %post # 安裝後腳本，安裝完系統後向做什麽配置，都可以寫在%post...%end中間 rm -rf /etc/yum.repos.d/* cat > /etc/yum.repos.d/base.repo <<eof [base] name=base baseurl=file:///misc/cd gpgcheck=0 eof %end
5.6準備內核文件菜單文件
內核文件、虛擬根文件以及菜單文件，我們都是通過tftp服務來提供的，由於系統及版本的不同，對於一個比較復制機群來說，我們需要準備不同系統，不同版本的內核文件，initrd.img文件。菜單文件只需要一份即可。/var/lib/tftpboot/目錄規劃如下：
規劃好了目錄結構，接下來自只需要按照目錄內容配置相關的文件即可。菜單風格文件menu.c32、不同系統的內核文件 vmlinuz 以及虛擬根文件系統 initrd.img 我們可以從光盤中復制。菜單文件defaults需要手動寫。
[ [email protected] ~ ]#cd /var/lib/tftpboot/
[ [email protected] tftpboot ]#mkdir -p centos{6,7} # 創建目錄文件
[ [email protected] tftpboot ]#cp /var/www/html/centos/6/{vmlinuz,initrd.img} centos6/ # 復制內核，虛擬根文件
[ [email protected] tftpboot ]#cp /var/www/html/centos/7/{vmlinuz,initrd.img} centos7/ # 由於之前掛載了不同系統，直接復制對應文件即可
[ [email protected] tftpboot ]#cp /usr/share/syslinux/pxelinux.0 . # pxelinux文件來自syslinux包，直接復制即可
[ [email protected] tftpboot ]#mkdir pxelinux.cfg
[ [email protected] tftpboot ]#cp /var/www/html/centos/6/isolinux/isolinux.cfg pxelinux.cfg/default # 復制並改名
[ [email protected] tftpboot ]#vim pxelinux.cfg/default
... # 修改過程省略，
[ [email protected] tftpboot ]#cat pxelinux.cfg/default # 查看修改過後的菜單文件內容
default menu.c32 # 指定菜單風格
timeout 600 # 安裝倒計時，1/10 s為單位
menu title Auto Install | www.vinsent.cn
label centos7
menu label Auto Install CentOS Linux ^7
kernel centos7/vmlinuz
append initrd=centos7/initrd.img ks= # 指明ks文件位置
label centos6
menu label Auto Install CentOS Linux ^6
kernel centos6/vmlinuz
append initrd=centos6/initrd.img ks=http://192.168.14.201/ksdir/ks6.cfg
label manual7
menu label ^Manual Install CentOS Linux 7
kernel centos7/vmlinuz
append initrd=centos7/initrd.img inst.repo=http://192.168.14.201/centos/7
label manual6
menu label Manual ^Install CentOS Linux 6
kernel centos6/vmlinuz
append initrd=centos6/initrd.img inst.repo=http://192.168.14.201/centos/6
label local
menu default # 默認光標停在這一行
menu label Boot from ^local drive
localboot 0xffff
menu end到此所有的配置就完成了。
6 調試並安裝
新創建一臺虛擬機，設置網絡段在上述DHCP服務所在的網絡段，選擇使用物理驅動器。
點擊啟動項開始安裝，選擇網絡安裝。
點擊網絡安裝後，我們就能看到我們的菜單了。
然後選擇你要啟動的項即可。
7 錯誤分析
最初還不是很熟悉PXE原理的時候，遇到了很多問題，在最後給處我與到的幾個問題，即解決方法。
問題1：ks.cfg文件出錯
解決方法：檢查tftp服務是否啟動，ks#.cfg文件路徑是否正確，ks#.cfg文件是否具有讀權限。出現這個問題大概就是這幾個地方出了問題
問題2：yum源文件路徑出錯
解決方法：尋找yum源出現錯誤，該錯誤是ks.cfg文件中url路徑寫錯了，修改該路徑為正確的yum源所在的地址即可。
問題3：iptables與selinux出問題
遺憾忘記截圖給大家了，見諒，安裝前檢查一下iptables與selinux是否關閉（實驗環境，生產中不建議這麽粗暴！）
8 總結
本文通過分析PXE實現批量自動化安裝的原理，再到一步步實現PXE的配置，再到後面的排錯思路。在這裏總結幾個要點：關閉selinux，iptables很重要，ks文件讀權限不可少，服務千萬不能down掉，文件路徑不能亂抄。謝謝大家閱讀~
若有疑問可參閱一下博文：
http://blog.zhubiaook.com/linux/2017/09/17/PXE+DHCP+Apache+KickStart/
http://yangzhiheng.blog.51cto.com/11586378/1966365
本文出自 “vinsent” 博客，請務必保留此出處http://vinsent.blog.51cto.com/13116656/1966419
自動化運維之-PXE實現系統批量自動安裝