【Linux】PXE+Kickstart无人值守安装系统

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前言

本文来记录下PXE+Kickstart无人值守安装系统。
当需要安装OS的主机数量较多时，我们不可能通过U盘或光盘给这一台台主机去安装操作系统，这种太过消耗时间。
此时就可以部署PXE+Kickstart无人值守环境，来做到待安装主机一开机就自动去进行操作系统安装流程，明显地省时省力。

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一、简介

一个完整的PXE+Kickstart无人值守环境，其涉及到的服务或技术有：PXE、TFTP、FTP（或HTTP）、DHCP和Kickstart。
PXE（Preboot eXecute Environment，预启动执行环境），让计算机通过网络来启动操作系统（计算机网卡需支持PXE技术，主板支持网络引导），主要用于在无人值守安装系统中引导客户端主机来安装Linux操作系统。
运行PXE协议需要设置DHCP服务端和TFTP服务端。DHCP Server会给PXE Client分配一个IP地址，由于是给PXE Client分配IP地址，所以需要在配置DHCP Server时增加相应的PXE配置。此外，PXE Client的ROM中，已存在TFTP Client，客户端直接可以通过TFTP协议到Server端下载相关文件。

PXE工作过程：
1）计算机启动，BIOS将PXE Client调入内存中执行；PXE Client启动，发送广播数据包寻找DHCP Server，找到后向其请求IP地址；
2）DHCP Server响应并返回分配给客户机的IP地址、TFTP Server地址和PXE文件（引导文件pxelinux.0）的存储位置（TFTP Server工作目录/var/lib/tftpboot/）；
3）PXE Client通过TFTP客户端并根据地址信息向TFTP Server请求pxelinux.0文件，把该文件加载到内存中；
4）PXE Client取得pxelinux.0文件后执行该文件；
5）引导程序pxelinux.0通过TFTP Server查找配置文件（isolinux.cfg），并加载内核和文件系统；
6）配置文件包含了Kickstart应答文件路径，PXE Client通过该路径获取到ks.cfg文件，并在安装过程中自动应答相应选项；
7）系统安装完成，并根据配置进行重启。

这边放一张网上的图，本文中的这些Server服务，都是部署在同一台Server当中。

二、配置DHCP

DHCP服务是客户端与服务端通信的基础，所以需先在服务端安装DHCP服务，便于客户端来自动获取地址同时与服务端建立连通性：

[root@server ~]# yum install -y dhcp

配置DHCP服务，允许Bootp引导程序协议，目的是让局域网内暂时没有操作系统的主机也能获取到IP地址。
同时在配置文件中需要加载引导驱动文件pxelinux.0，是让客户端主机获取到IP地址后主动拉取引导驱动文件，自行进入下一步的安装过程。

# dhcp默认路径中的配置文件里是空的，需要去将模板拷贝一份过来
[root@server ~]# cat /etc/dhcp/dhcpd.conf 
#
# DHCP Server Configuration file.
#   see /usr/share/doc/dhcp*/dhcpd.conf.example
#   see dhcpd.conf(5) man page
#
[root@server ~]# 
[root@server ~]# cp -a /usr/share/doc/dhcp-4.2.5/dhcpd.conf.example /etc/dhcp/dhcpd.conf     

对DHCP配置文件进行部分修改，保留下面内容即可，其他内容可注释掉：

[root@server ~]# vi /etc/dhcp/dhcpd.conf
 
allow booting;
allow bootp;     # 允许响应使用者查询

subnet 192.168.112.0 netmask 255.255.255.0 {
  option subnet-mask 255.255.255.0;
  range 192.168.112.100 192.168.112.120;     # 地址池，即分发的地址范围
  default-lease-time 21600;     # 默认出租时间，秒
  max-lease-time 43200;         # 最大出租时间
  next-server 192.168.112.11;    # TFTP服务端IP地址
  filename "pxelinux.0";         # 引导文件位置，这边表示TFTP根目录（/var/lib/tftpboot/）下的pxelinux.0文件
}

[root@server ~]# systemctl start dhcpd
[root@server ~]# ss -nulp | grep dhcp     
UNCONN     0      0            *:67                       *:*                   users:(("dhcpd",pid=5431,fd=8))

三、TFTP

由于当前的客户端主机没有完整的OS，也就不能完成FTP协议的验证，所以需要使用TFTP协议来帮助客户端获取引导及驱动文件。
TFTP是一种基于UDP协议的简单文件传输协议，其不需要进行用户认证便可获取到所需的文件资源。
TFTP作为一种精简的文件传输服务程序，其运行和关闭都是由xinetd网络守护进程服务来管理的。
Xinetd服务程序会同时监听系统的多个端口，然后根据用户请求的端口号调取相应的服务程序来响应用户的请求。

安装相关服务程序：

[root@server ~]# yum install -y xinetd
[root@server ~]# yum install -y tftp-server

开启TFTP服务，只需要在xinetd服务程序的配置文件中把disable参数改成no即表示启用。
此外，TFTP服务默认使用的是UDP 69端口，所以需设置防火墙允许通过的相应策略。

[root@server ~]# vi /etc/xinetd.d/tftp 
# default: off
# description: The tftp server serves files using the trivial file transfer \
#       protocol.  The tftp protocol is often used to boot diskless \
#       workstations, download configuration files to network-aware printers, \
#       and to start the installation process for some operating systems.
service tftp
{
        socket_type             = dgram
        protocol                = udp
        wait                    = yes
        user                    = root
        server                  = /usr/sbin/in.tftpd
        server_args             = -s /var/lib/tftpboot   # TFTP根目录
        disable                 = no          # 启用TFTP
        per_source              = 11
        cps                     = 100 2
        flags                   = IPv4
}

[root@server ~]# systemctl restart xinetd
# 防火墙设置放行策略
[root@server ~]# firewall-cmd --permanent --add-port=69/udp
success
[root@server ~]# firewall-cmd --reload
success
[root@server ~]# ss -nulp | grep 69
UNCONN     0      0            *:69                       *:*                   users:(("xinetd",pid=4561,fd=5))
[root@server ~]# 

四、SYSLinux服务程序

SYSLinux是一个用于提供引导加载的服务程序。

[root@server ~]# yum install -y syslinux

引导文件pxelinux.0由软件包syslinux生成，文件目录为/usr/share/syslinux/

[root@server ~]# cd /var/lib/tftpboot/
# 将引导文件pxelinux.0复制到TFTP根目录下
[root@server tftpboot]# cp /usr/share/syslinux/pxelinux.0 .
[root@server tftpboot]# ll
总用量 28
-rw-r--r--. 1 root root 26759 3月   2 14:07 pxelinux.0
# 将安装镜像中自带的内核文件vmlinuz和初始文件initrd.img也复制到TFTP根目录下
[root@server tftpboot]# cp /media/images/pxeboot/{vmlinuz,initrd.img} .
[root@server tftpboot]# ll
总用量 60548
-rw-r--r--. 1 root root       84 3月   2 14:08 boot.msg
-rw-r--r--. 1 root root 55073584 3月   2 14:08 initrd.img
-rw-r--r--. 1 root root    26759 3月   2 14:07 pxelinux.0
-rw-r--r--. 1 root root   153104 3月   2 14:08 vesamenu.c32
-rwxr-xr-x. 1 root root  6734016 3月   2 14:08 vmlinuz

# 新建pxelinux.cfg目录，将开机选项文件复制到该目录下，并重命名为default
[root@server tftpboot]# mkdir pxelinux.cfg
[root@server tftpboot]# cp /media/isolinux/isolinux.cfg pxelinux.cfg/default
# 编辑开机选项菜单
[root@server tftpboot]# vi pxelinux.cfg/default 
default linux-pxe            # 设置默认值，开机自动进入的label选项
label linux-pxe
  menu label ^PXE+KS Install CentOS 7
  kernel vmlinuz
  # 将默认的光盘镜像安装方式改为FTP文件传输方式，并指定FTP地址和Kickstart应答文件的获取路径
  append initrd=initrd.img inst.stage2=ftp://192.168.112.11 inst.ks=ftp://192.168.112.11/pub/ks.cfg quiet

五、vsftpd服务

使用文件传输协议FTP来传输完整的系统安装文件给客户端主机。
此处亦可使用HTTP来进行文件传输，本文只介绍FTP方式。
vsftpd是基于FTP协议的服务软件，安装vsftpd：

[root@server ~]# yum install -y vsftpd

启动vsftpd，同时挂载系统镜像，将镜像中的所有文件复制到FTP工作目录中，便于客户端来该目录查找获取安装程序：

[root@server ~]# systemctl start vsftpd
[root@server ~]# mount /dev/sr0 /media/
mount: /dev/sr0 写保护，将以只读方式挂载
[root@server ~]# cp -r /media/* /var/ftp/

确认防火墙关闭状态或是放行FTP策略：

[root@server ~]# firewall-cmd --permanent --add-service=ftp
success
[root@server ~]# firewall-cmd --reload
success

SELinux Disabled关闭或者是放行FTP传输：

[root@server ~]# setsebool -P ftpd_connect_all_unreserved=on

这边对vsftpd不做配置，直接启动服务使用即可，因为vsftpd是默认允许匿名用户访问的。

六、Kickstart应答文件

Kickstart应答文件，包含了系统安装过程中需要配置的选项和参数信息，系统可以自动调取这个应答文件的内容，从而实现无人值守安装系统。
Kickstart文件的自定义生成，可参考：【Linux】自定义生成Kickstart（system-config-kickstart）
这边我就直接复制服务端/root/anaconda-ks.cfg文件，来作为Kickstart应答文件的模板。
将该文件复制到vsftpd服务程序的工作目录中，路径需与前文中开机菜单配置中的ks文件路径一致，确保系统能找到这个文件。
使用chmod命令给所有人添加可读权限，以保证客户端主机可以顺利获取到应答文件及其内容。

[root@server ~]# cp ~/anaconda-ks.cfg /var/ftp/pub/ks.cfg
[root@server ~]# ll /var/ftp/pub/ks.cfg 
-rw-------. 1 root root 1259 3月   2 14:31 /var/ftp/pub/ks.cfg
[root@server ~]# chmod +r /var/ftp/pub/ks.cfg 
[root@server ~]# ll /var/ftp/pub/ks.cfg       
-rw-r--r--. 1 root root 1259 3月   2 14:31 /var/ftp/pub/ks.cfg

对ks文件进行修改：

[root@server ~]# vi /var/ftp/pub/ks.cfg 
#version=DEVEL
# System authorization information
auth --enableshadow --passalgo=sha512
# Use CDROM installation media
#cdrom
url --url=ftp://192.168.112.11     # 设置安装源为远端FTP（即/var/ftp/）
# Use graphical install
#graphical
text
# 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=yes --ipv6=auto --activate
network  --hostname=asdfv.com

# Root password
rootpw --iscrypted $6$Hwv1d9eYvmuxqFsP$K3XI5mRwVEQBIaAUR63/0.twU.Y18Lloj8LDgqQACUZmaTeBDZLE6H4MUvtKeHGSVe6lHrQJLhpbdxxISGWU1/
# System services
services --disabled="chronyd"
# System timezone
timezone Asia/Shanghai --isUtc --nontp
# System bootloader configuration
bootloader --append=" crashkernel=auto" --location=mbr --boot-drive=sda
autopart --type=lvm
# Partition clearing information
clearpart --all --initlabel

reboot    # 安装完成后，自动重启

%packages
@^minimal
@core
kexec-tools
net-tools
lrzsz
httpd

%end

%post

useradd asdfv
echo 123456 | passwd --stdin asdfv

%end

%addon com_redhat_kdump --enable --reserve-mb='auto'

%end

%anaconda
pwpolicy root --minlen=6 --minquality=1 --notstrict --nochanges --notempty
pwpolicy user --minlen=6 --minquality=1 --notstrict --nochanges --emptyok
pwpolicy luks --minlen=6 --minquality=1 --notstrict --nochanges --notempty
%end

七、自动安装系统

到了这边，基本的环境配置就结束了，现在就是去实际应用测试一下。
创建虚拟机，选择稍后安装操作系统，后续的就是设置虚拟机名称、保存路径、磁盘大小等，这边就不一一放图了。

还有一个需要注意的点是，虚机的网络连接模式上，一定要与提供服务程序的虚机保持一致，即要同在一个局域网内，能够识别到。若是实际的物理环境，则也要先确保连通性正常。

虚机加电启动，系统首先去寻找DHCP服务端：

DHCP找到之后，后续进程执行：

我这边遇到了个报错：No space left on device
这个虚机当时硬盘有分了默认的20G，内存只给了500M，将虚机断电关闭。
重新分配内存，调整为1.5G，此时再次加电启动后，系统安装进程未再报错，一直执行安装过程，并最终完成安装后重启。

八、总结

本文介绍了PXE+Kickstart来实现无人值守安装Linux操作系统这一场景，步骤较多，但一遍捋下来会发现，这套环境中服务程序的配置，基本就是简单的启用、设置路径之类的，并不需要去深度探究配置这方面，因此难度不大。多测试个几次，会熟悉的。

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