PXE

Linux的启动过程：

这里先给一个简单的概述，后面再是详述：
a. 位于ROM的BIOS首先加电自检，然后装载MBR内容到RAM，将控制权交给RAM中的bootloader（比如GRUB）；
b. bootloader进行自身的多阶段引导，装载一些文件系统的驱动等，最后将内核装载入RAM；
c. 内核首先运行，然后挂载内存文件系统initrd；
d. initrd针对当前的硬件情况，决定应加载哪些内核模块并加载之，并且挂载root filesystem（系统盘），最后用/sbin/init来代替自己的/init以起到启动1号进程init的作用；
e. init进程工作，启动系统服务，处理用户登录事宜，最终Linux系统可用。

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1.BIOS引导

BIOS是位于ROM中的，所以可以说就是机器本身。相反地，磁盘就不一定算机器本身的了，因为可以远程挂载。

a. 首先，BIOS加电自检，即所谓的POST（Power On Self Test）
b. 然后，按照BIOS中设置的引导顺序（如：硬盘分区、光驱、软盘、USB设备等）读入引导块。一般来说，从硬盘启动，引导块指的就是MBR（Master Boot Record，主引导记录）。MBR是一个 512 字节大小的扇区，位于磁盘的第一个扇区（0道 0柱面 1扇区），它在硬盘上的三维地址为（柱面，磁头，扇区）= (0，0，1)
c. 当 MBR 被加载到 RAM 中之后，BIOS就将控制权交给MBR了，而MBR中的内容可以是GRUB或LILO.

2. GRUB引导

MBR是一个512字节的区域，其中放置的是bootloader程序。bootloader是引导程序，它一般分为多阶段引导（见下面对GRUB的介绍）。常见的bootloader程序有GRUB和LILO.

GRUB(GRand Unified Bootloader)，遵循FSF（Free Software Foundation）的多引导规范（Multiboot Specification），它允许用户选择一种操作系统来启动。

GRUB分为version 1和version2，前者已经是legacy了，后者才是常用的。

GRUB的引导分为3个stage：

Stage 1: boot.img刚好是446个字节，位于MBR中；首先，boot.img被装载到RAM中，然后它会去装载core.img；
Stage 1.5： core.img位于MBR和第一个partition之间的空的sectors里面； core.img会加载一些模块以及文件系统的驱动，然后它会进入Stage 2.
Stage 2： /boot/grub 位于硬盘分区上在这个阶段，用户可以选择一个操作系统进行启动（boot）了

在 /boot/grub/grub.conf 文件中，存放的就是关于这些供用户选择的操作系统的信息。对于Linux操作系统来说，这个文件会指明kernel，即vmlinuz文件存放于何处，以及 initrd 存放于何处，等等。

在选择了一个操作系统之后，就进入了内核引导阶段。

3. 内核引导

bootloader负责装载kernel image（vmlinuz）和initrd image（initramdisk）到内存中。在bootloader把控制权交给Kernel之前，vmlinuz和initrd就已经被装载在内存中了。

Kernel（vmlinuz）首先运行起来，直到它能够mount这个initrd所代表的ramdisk，就好像mount了一个文件系统。
initrd的作用是什么呢？因为硬件有各种各样，kernel需要怎样的模块/驱动就是不一样的，initrd会决定哪些内核模块是需要被加载以支持当前的硬件，并且会加载这些内核模块，并且保证最终root filesystem会被mount起来。所以，其实initrd就是一个非常小的操作系统镜像。它唯一的目的就是为真正的操作系统的启动做准备。比如，它会mount真实的root filesystem（系统盘） – 必须包含基本的二进制目录（/bin 和 /sbin）,库（/lib 和 /lib64），以及配置文件目录 (/etc). 最终，/init （详见参考文献）会使用实际操作系统的 /sbin/init 来代替它自己，也就是使之成为init进程（1号进程）。至此，内核引导结束。

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initrd.img和vmlinux的作用

译安装完内核后在/boot下没有initrd.img

vmlinuz自然就是内核了，initrd.img是一个小的映象，包含一个最小的linux系统。通常的步骤是先启动内核，然后内核挂载initrd.img，并执行里面的脚本来进一步挂载各种各样的模块，然后发现真正的root分区，挂载并执行/sbin/init… …。 initrd.img当然是可选的了，如果没有initrd.img,内核就试图直接挂载root分区。之所以要有initrd，那是为了启动的时候有更大的灵活性。比如，你把ext3支持编译成模块了。偏偏你的root分区又是ext3的。这下就麻烦了。因为内核需要挂载root分区之后才能加载ext3支持。但是没有ext3支持就没法挂载root分区。initrd就是用来解决这个问题的。类似的用这个东西还可以做其他的事情，比如从usb盘启动linux也会面临上面类似的问题。用initrd就能搞定了。甚至，我想在有些嵌入式设备里面都不需要真正的root分区，用initrd就足够搞定一切了。

主要是为了解决vmlinuz太大的问题，用initrd可以解决这个问题。否则的话在2.6的内核中启动会失败的。

PXE启动原理以及与普通Linux启动的对比

参考文献：https://blog.csdn.net/nirendao/article/details/76012939

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。

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。

PXE服务器部署细节

dhcp配置文件

subnet 192.168.181.0 netmask 255.255.255.0 {
option routers 192.168.181.129;
option subnet-mask 255.255.255.0;
range 192.168.181.50 192.168.181.60;
next-server 192.168.181.129;      #指定pxe.tftp服务器的位置
filename "pxelinux.0";            #pxelinux.0是一个bootloader，类似于grub，通过它来load kernel
}

tftp配置

#mkdir /tftpboot && cd /tftpboot
#cp /mnt/isolinux/* /tftpboot  #为了简单就全copy了
#mkdir pxelinux.cfg
#cp /mnt/isolinux/isolinux.cfg ./default

default

3.ftp配置略

编辑多系统启动菜单

[root@tianyun tftpboot]# vim pxelinux.cfg/default
label centos6u8
menu label ^Install centos 6
menu default
kernel centos6u8/vmlinuz
append initrd=centos6u8/initrd.img

label centos7u3
menu label ^Install centos 7
kernel centos7u3/vmlinuz
append initrd=centos7u3/initrd.img inst.stage2=ftp://192.168.2.128/centos7u3
inst.repo=ftp://192.168.2.128/centos7u3

label rescue
menu label ^Install centos 7
kernel centos7u3/vmlinuz
append initrd=centos7u3/initrd.img rescue inst.stage2=ftp://192.168.2.128/centos7u3
inst.repo=ftp://192.168.2.128/centos7u3

label local
menu label ^Boot from local drive
localboot 0xffff


[root@tianyun ~]# cat /etc/rc.local
#!/bin/sh
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# This script will be executed *after* all the other init scripts.
# You can put your own initialization stuff in here if you don't
# want to do the full Sys V style init stuff.

mount -o loop /CentOS-6.8-x86_64-bin-DVD1.iso /var/ftp/centos6u8
mount /var/CentOS-7-x86_64-DVD-1611.iso /var/ftp/centos7u3/


[root@tianyun ~]# chmod +x /etc/rc.d/rc.local

PXE

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