CN112130917A - 远程加载系统镜像方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种远程加载系统镜像方法，属于大数据技术领域。本发明实现的远程加载系统镜像方法通过PXE完成无盘启动，支持在内存中加载操作系统的功能。由于不同服务器操作系统各不相同，本发明远程加载系统镜像方法能够实现定制加载客户机各自服务器系统镜像的功能。
Description
技术领域
本发明属于大数据技术领域，具体涉及一种远程加载系统镜像方法。
背景技术
在远程加载系统镜像技术中，主要通过PXE(Preboot eXecution Environment,预启动执行环境)来实现。预启动执行环境也被称为预执行环境，提供了一种使用网络接口(Network Interface)启动计算机的机制。这种机制让计算机的启动可以不依赖本地数据存储设备(如硬盘)或本地已安装的操作系统。
其中，1)PXE服务可以提供远程加载系统镜像，对于远程加载的操作系统镜像只能支持本地安装系统，缺少在内存中加载操作系统的功能；2)由于不同服务器的操作系统各不相同，因此pxe服务缺少定制加载服务器系统镜像的功能。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是：如何涉及在服务器内存中远程加载指定的操作系统镜像方法。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种远程加载系统镜像方法，该方法中，电脑网卡的PXE客户机从DHCP获取启动信息，然后从TFTP服务器下载引导文件进行启动，并通过NFS服务器传输系统镜像，最后进入LiveCD系统。
优选地，该方法具体包括以下步骤：
步骤1、PXE客户机发出DHCP请求，向DHCP服务器申请IP地址；
步骤2、DHCP服务器响应PXE客户机的请求，自动从IP地址池中分配一个IP地址给PXE客户机，并且告知PXE客户机：TFTP服务器的IP地址和PXE引导程序文件；
步骤3、PXE客户机向TFTP服务器发起获取引导程序文件的请求；
步骤4、TFTP服务器响应PXE客户机的请求，将配置文件传输给PXE客户机；
步骤5、NFS服务器根据配置文件中设置的路径，将系统镜像传输给PXE客户机；
步骤6、PXE客户机通过网络来启动LiveCD系统。
优选地，其中，步骤6的LiveCD系统的启动流程为：
步骤61、BIOS读取CD-ROM中的BootRecord Volume Descriptor，定位boot.cat文件的地址，读取该boot.cat文件中的Boot Entry，进一步定位isolinux.bin文件的地址，接着将该isolinux.bin文件加载到内存并执行；
步骤62、isolinux.bin文件在光盘中查找isolinux.cfg文件，读取该isolinux.cfg文件，获得启动配置，该isolinux.cfg文件记录了采用何种启动界面，有图形界面或字符界面两种，其中在图形界面下，进一步加载vesamenu.c32文件和splash.jpg文件，完成图形界面的显示，在用户选定一个启动项之后，isolinux.bin文件按照isolinux.cfg文件中的配置，查找相应的kernel文件，将其加载到内存中，将相应的参数传递给kernel并执行；
步骤63、kernel进行内核初始化，并将initrd.lz解压到/dev/ram中，并将其挂载为rootfs，执行其中的init脚本；
步骤64、init脚本解析isolinux.bin文件传递进来的内核参数，接着加载核心驱动，挂载运行时的文件系统，在参数解析阶段如果识别出boot＝casper，init脚本执行/scripts/casper脚本，通过调用其中mountroot()函数，实现squashfs的解压和挂载rootfs，最后init脚本执行/bin/run-init程序，该/bin/run-init程序完成rootfs的切换，并执行/sbin/init程序，init程序根据/etc/rc.d中的配置，进一步初始化用户环境，包括图形界面、网络。
优选地，步骤64中，初始化用户环境时，包括对图形界面的初始化。
优选地，步骤64中，初始化用户环境时，包括对网络的初始化。
优选地，在步骤1之前，还包括以下步骤：部署DHCP服务器。
优选地，在步骤1之前，还包括以下步骤：部署TFTP服务器。
优选地，在步骤1之前，还包括以下步骤：部署NFS服务器。
优选地，在步骤1之前，还包括以下步骤：配置liveCD镜像。
优选地，在步骤1之前，还包括以下步骤：完成定向配置。
(三)有益效果
本发明实现的远程加载系统镜像方法通过PXE完成无盘启动，支持在内存中加载操作系统的功能。由于不同服务器操作系统各不相同，本发明远程加载系统镜像方法能够实现定制加载客户机各自服务器系统镜像的功能。
附图说明
图1为本发明的远程加载操作系统镜像方法流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
PXE服务器需要提供的服务涉及如下内容：
DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol，动态主机配置协议)通常被应用在大型的局域网络环境中，主要作用是集中的管理、分配IP地址，使网络环境中的主机动态的获得IP地址、Gateway地址、DNS服务器地址等信息，并能够提升地址的使用率。DHCP服务用于在OS安装过程中进行IP地址的分配。
TFTP(Trivial File Transfer Protocol，简单文件传输协议)是TCP/IP协议族中的一个用来在客户机与服务器之间进行简单文件传输的协议，提供不复杂、开销不大的文件传输服务。TFTP服务用于OS安装过程中请求下载系统引导文件。
NFS(Network File System，网络文件系统)是由SUN公司研制的UNIX表示层协议(presentation layer protocol)，能使使用者访问网络上别处的文件就像在使用自己的计算机一样。NFS用语OS安装过程中传输系统镜像。
如图1所示，本发明提供的一种远程加载系统镜像方法(其中涉及PXE服务器和客户机的工作过程)包括以下步骤：
步骤1、PXE客户机发出DHCP请求，向DHCP服务器申请IP地址；
步骤2、DHCP服务器响应PXE客户机的请求，自动从IP地址池中分配一个IP地址给PXE客户机，并且告知PXE客户机：TFTP服务器的IP地址和PXE引导程序文件；
步骤3、PXE客户机向TFTP服务器发起获取引导程序文件的请求；
步骤4、TFTP服务器响应PXE客户机的请求，将配置文件传输给PXE客户机；
步骤5、NFS服务器根据配置文件中设置的路径，将系统镜像传输给PXE客户机；
步骤6、PXE客户机通过网络来启动LiveCD系统。
简单来说，就是电脑网卡的PXE从DHCP获取启动信息，然后从TFTP服务器下载引导文件进行启动，并通过NFS服务器传输系统镜像，最后便可进入LiveCD系统。
其中，步骤6的LiveCD系统的启动流程为：
步骤61、BIOS读取CD-ROM中的BootRecord Volume Descriptor，定位boot.cat文件的地址，读取该boot.cat文件中的Boot Entry，进一步定位isolinux.bin文件的地址，接着，将该isolinux.bin文件加载到内存并执行；
步骤62、isolinux.bin文件在光盘中查找isolinux.cfg文件，读取该isolinux.cfg文件，获得启动配置，该isolinux.cfg文件记录了采用何种启动界面，有图形界面或字符界面两种，其中在图形界面下，进一步加载vesamenu.c32文件和splash.jpg文件，完成图形界面的显示，在用户选定一个启动项之后，isolinux.bin文件按照isolinux.cfg文件中的配置(通过PXE启动则为pxelinux.cfg)，查找相应的kernel文件，将其加载到内存中，将相应的参数传递给kernel并执行；
步骤63、kernel进行内核初始化，并将initrd.lz解压到/dev/ram中，并将其挂载为rootfs，执行其中的/init脚本；
步骤64、init脚本解析isolinux.bin文件传递进来的内核参数，接着加载核心驱动，挂载运行时的文件系统，在参数解析阶段如果识别出boot＝casper，init脚本执行/scripts/casper脚本，主要调用其中mountroot()函数，实现squashfs的解压和挂载rootfs，最后init脚本执行/bin/run-init程序，该程序完成rootfs的切换，并执行/sbin/init程序，init程序根据/etc/rc.d中的配置，进一步初始化用户环境，包括图形界面、网络等。
至此，LiveCD系统启动结束。
在以上流程中，首先要做如下准备工作(该准备工作的操作步骤为Ubuntu部署PXE的示例，其他操作系统(如CentOS等)所用的指令会有差别，包括安装指令、安装包的名称等，但总体思路大致一致，默认管理员权限)：
第一步：部署DHCP服务器
1.安装DHCP服务器软件；
2.编辑dhcpd.conf配置文件；
进入DHCP的配置文件内，用vim、nano(或任意文本编辑器)打开并进行如下修改(IP地址按实际修改，测试IP为：192.168.3.11)；
启动DHCP服务，允许服务开机自动启动；
第二步：部署TFTP服务器
1.安装TFTP服务器软件；
2.编辑tftp配置文件；其中，将disable的yes改为no；
3.启动TFTP服务，允许服务开机自动启动。
第三步：部署NFS服务器
1.安装NFS服务器软件；
2.创建NFS服务器路径，示例路径为/nfs；
3.编辑配置文件，并将上一步创建的NFS服务器路径添加进文件；
4.启动NFS服务，允许服务开机自动启动。
第四步：配置liveCD镜像
1.将引导文件、配置文件拷贝到tftpboot目录(位置根据系统的不同有变化)
包括：pxelinux.0、ldlinux.c32、libcom32.c32、libmenu.c32、libutil.c32、vesamenu.c32；
示例中pxelinux.0的路径为/usr/lib/PXELINUX，其余配置文件的路径为/usr/lib/syslinux。
2.将内核文件拷贝到tftpboot目录；
内核文件一般在系统镜像里，不同的系统镜像可能有不同的文件名，示例使用的镜像为Ubuntu 19.04，内核名为vmlinuz，初始镜像为initrd。
3.创建pxelinux.cfg目录；
4.将该系统镜像目录下的isolinux.cfg复制到pxelinux.cfg目录下，并改名为default(default为默认名称，如需定向配置，可将文件名改为客户机的IP地址的十六进制，如192.168.3.13＝C0A8030D)；
5.修改default配置文件。
第五步：完成定向配置
第一至四步已实现通过PXE完成无盘启动，此步骤将实现指定客户机启动指定系统镜像。
1.修改DHCP配置文件；
通过MAC地址，为指定客户机分配固定IP地址：
2.修改pxelinux.cfg内配置文件。
将指定系统镜像的pxe配置文件放入pxelinux.cfg文件夹中，并改名为指定客户机IP地址的十六进制名，例如上一步已设置客户机IP地址为192.168.3.13，则需将配置文件名改为C0A8030D(192＝C0，168＝A8，3＝03，13＝0D)。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种远程加载系统镜像方法，其特征在于，该方法中，电脑网卡的PXE客户机从DHCP获取启动信息，然后从TFTP服务器下载引导文件进行启动，并通过NFS服务器传输系统镜像，最后进入LiveCD系统。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：
步骤1、PXE客户机发出DHCP请求，向DHCP服务器申请IP地址；
步骤2、DHCP服务器响应PXE客户机的请求，自动从IP地址池中分配一个IP地址给PXE客户机，并且告知PXE客户机：TFTP服务器的IP地址和PXE引导程序文件；
步骤3、PXE客户机向TFTP服务器发起获取引导程序文件的请求；
步骤4、TFTP服务器响应PXE客户机的请求，将配置文件传输给PXE客户机；
步骤5、NFS服务器根据配置文件中设置的路径，将系统镜像传输给PXE客户机；
步骤6、PXE客户机通过网络来启动LiveCD系统。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，其中，步骤6的LiveCD系统的启动流程为：
步骤61、BIOS读取CD-ROM中的BootRecord Volume Descriptor，定位boot.cat文件的地址，读取该boot.cat文件中的Boot Entry，进一步定位isolinux.bin文件的地址，接着将该isolinux.bin文件加载到内存并执行；
步骤62、isolinux.bin文件在光盘中查找isolinux.cfg文件，读取该isolinux.cfg文件，获得启动配置，该isolinux.cfg文件记录了采用何种启动界面，有图形界面或字符界面两种，其中在图形界面下，进一步加载vesamenu.c32文件和splash.jpg文件，完成图形界面的显示，在用户选定一个启动项之后，isolinux.bin文件按照isolinux.cfg文件中的配置，查找相应的kernel文件，将其加载到内存中，将相应的参数传递给kernel并执行；
步骤63、kernel进行内核初始化，并将initrd.lz解压到/dev/ram中，并将其挂载为rootfs，执行其中的init脚本；
步骤64、init脚本解析isolinux.bin文件传递进来的内核参数，接着加载核心驱动，挂载运行时的文件系统，在参数解析阶段如果识别出boot＝casper，init脚本执行/scripts/casper脚本，通过调用其中mountroot()函数，实现squashfs的解压和挂载rootfs，最后init脚本执行/bin/run-init程序，该/bin/run-init程序完成rootfs的切换，并执行/sbin/init程序，init程序根据/etc/rc.d中的配置，进一步初始化用户环境，包括图形界面、网络。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤64中，初始化用户环境时，包括对图形界面的初始化。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤64中，初始化用户环境时，包括对网络的初始化。
6.如权利要求2所述的方法，其特征在于，在步骤1之前，还包括以下步骤：部署DHCP服务器。
7.如权利要求2所述的方法，其特征在于，在步骤1之前，还包括以下步骤：部署TFTP服务器。
8.如权利要求2所述的方法，其特征在于，在步骤1之前，还包括以下步骤：部署NFS服务器。
9.如权利要求2所述的方法，其特征在于，在步骤1之前，还包括以下步骤：配置liveCD镜像。
10.如权利要求2所述的方法，其特征在于，在步骤1之前，还包括以下步骤：完成定向配置。
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