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基于PXE与NFS共享的Ubuntu安装配置过程

news 来源：原创 2025/5/18 16:50:13

假设存在服务器A、B、C
其中A为待装系统的服务器，DHCP（IP池：192.168.0.150~192.168.0.160），假设需要安装的系统为Ubuntu 22.04 Desktop
其中B为PXE服务端服务器，IP: 192.168.0.100，这里将以CentOS系统进行说明
其中C为NFS所在服务器，IP: 192.168.1.101

PXE的基本原理

PXE 基本原理与启动流程

一、PXE 启动流程

1. 网卡准备：

设备 A 网卡的 PXE 功能模块就绪，这是启动的初始状态，为后续网络引导操作做好准备。

2. IP 申请：

设备 A 网卡通过 DHCP Client 向本网段广播，请求分配 IP 地址。此步骤确保设备 A 能接入网络，获得通信基础。

3. 配置下发：

DHCP Server 响应请求，为设备 A 下发 IP 地址，同时在 DHCP 报文中包含关键配置。其中 Option 66 用于指定引导文件名称，Option 67 用于指定引导文件所在设备 B 的 IP，为设备 A 指明引导资源位置。

4. 引导文件获取：

设备 A 获得 IP 及引导指向信息后，使用 TFTP 协议连接设备 B，读取并加载指定引导文件。例如常见的引导文件有 netboot 中的 pxelinux.0，加载该文件后，还会同时加载 pxelinux.0/default 的菜单配置文件，此配置文件将决定后续加载走向。

5. 内核与初始化磁盘加载：

依据菜单配置文件设定，设备 A 从 TFTP 服务器加载内核（vmlinuz）与初始化磁盘（intrd），为系统启动提供核心支撑。

6. 后续引导执行：

加载的内核依据不同参数执行不同操作。

可通过 http 协议加载引导指定 URL中的 ISO 文件，实现基于网络的系统镜像引导。
还能通过 NFS 协议加载引导指定的 NFS 目录（形式为设备 C 的 IP:/<NFS 共享路径>，这里的目录要求是 ISO 文件通过 mount -o loop 在 NFS Server 上挂载后的映射目录），以适配不同网络存储的引导需求。

二、启动过程控制权移交过程

启动之初，系统控制权在 BIOS，它负责硬件初始化等基础操作。
随着 PXE 启动流程推进，控制权移交给 PXE ROM，PXE ROM 开始介入网络引导相关操作。
接着控制权转移至 pxelinux.0，由它进一步协调引导文件加载、配置读取等工作。
之后控制权到相对于 pxelinux.0 的 vmlinuz 与 intrd，此时开始为内核启动做准备，加载必要的内核与初始化磁盘。
最后控制权进入 ISO 中的 vmlinuz 与 intrd 或者 ISO 中指定的其他引导过程，完成系统的深度引导，直至系统启动完成。

配置过程

1. 修改DHCP Server配置

为DHCP服务端添加Option 66与Option 67配置项，66请设定为“pexlinux.0”（不含引号）；67请设定为服务器B的IP地址

2. 搭建用于PXE启动的TFTP服务器（服务器B配置）

netboot.tar.gz下载地址：netboot.tar.gz

以下是在 CentOS 7.9 系统下，PXE 所在服务器的基本配置步骤：

a. 安装相关服务：

通过命令 yum install xinetd tftp-server -y 安装 xinetd 和 tftp-server。xinetd 是一种超级服务器，用于管理多种网络服务，TFTP 服务常用于 PXE 启动过程中的文件传输，安装这两个服务为后续 PXE 功能实现提供基础。

b. 配置 TFTP 服务：

使用 vim /etc/xinetd.d/tftp 编辑 tftp 服务配置文件，将 disable = yes 改为 disable = no，这一步是启用 TFTP 服务，使其能正常响应客户端的文件传输请求。

c. 服务管理操作：

依次执行以下命令：

systemctl daemon-reload # 重新加载 systemd 守护进程配置，确保新的服务配置生效。
systemctl reload xinetd # 重新加载 xinetd 服务，应用对其配置的更改，如 TFTP 服务的启用设置。
systemctl reload tftp # 同样重新加载 tftp 服务，保证服务状态更新。
systemctl -s enable xinetd # 作用是设置 xinetd 服务开机自启，确保服务器重启后 PXE 相关服务依然可用。
systemctl -s enable tftp # 设置 tftp 服务开机自启。
systemctl restart xinetd # 重启 xinetd 服务，让配置完全生效，启动相关网络服务监听。
systemctl restart tftp # 重启 tftp 服务，确保其以正确配置运行，准备好传输文件。

d. 准备引导文件：

将 netboot.tar.gz 放入 /var/lib/tftpboot 中，并解压缩：tar zxvf netboot.tar.gz。这些引导文件是 PXE 启动过程中客户端所需的基础文件，解压缩到指定目录以供后续访问。

e. 放置内核及初始化文件：

执行 mkdir /var/lib/tftpboot/ubuntu，创建用于存放 ubuntu 相关文件的目录，然后将 ubuntu 安装光盘镜像中的 casper/initrd 与 casper/vmlinuz 放入 /var/lib/tftpboot/ubuntu 中，文件名不变。这些内核与初始化文件是启动 ubuntu 系统的关键组件，放在指定位置供客户端加载。

f. 修改启动配置：

修改 /var/lib/tftpboot/ubuntu-installer/amd64/boot-screens/txt.cfg，将 Install 选项的内容改为：

        kernel ubuntu/vmlinuzappend vga=768 initrd=ubuntu/initrd boot=casper root=/dev/ram0 ramdisk_size=1500000 netboot=nfs ro nfsroot=192.168.1.101:/mnt/iso ip=dhcp

这一步是定制启动参数，指定内核、初始化文件路径，设置网络启动方式（如通过 NFS）、根文件系统挂载点等，确保客户端能按预期启动系统。
其中192.168.1.101 为服务器C的IP地址。

g. 防火墙配置：

针对于服务器A：

放行UDP 69出站用于主动连接访问TFTP服务端
放行UDP 入站，用于被动接收TFTP服务端发来的文件数据流

针对与服务器B:

放行UDP 69入站，用于接受TFTP客户端的访问
放行UDP 出站，用于主动向TFTP客户端发送文件数据流

3. 搭建用于Ubuntu安装过程中的NFS共享并提供光盘镜像（服务器C配置）

搭建过程以CentOS 7.9环境进行举例

请自行准备好安装光盘ISO文件，这里假设文件名为ubuntu22.04.iso，所在路径为：/opt/media/ubuntu22.04.iso

a. 创建挂载目录：

通过命令 mkdir /mnt/iso 创建用于挂载目标目录。这个目录将作为后续挂载 iso 文件的挂载点，为共享资源提供存储位置。

b. 挂载 iso 文件：

执行 mount -o loop /opt/media/ubuntu22.04.iso /mnt/iso，将 iso 文件挂载到 /mnt/iso 路径下。这样操作后，iso 文件中的内容就可以像本地目录一样被访问，方便后续通过 NFS 进行共享。

c. 安装 NFS 组件：

使用 yum install nfs-common nfs-server nfs-utils -y 安装 NFS 服务端所需的各类组件。其中 nfs-common 提供了一些通用的 NFS 功能支持，nfs-server 是 NFS 服务的核心组件，负责提供共享服务，nfs-utils 包含了一些实用工具，它们协同工作，确保 NFS 服务能够正常运行。

d. 配置 NFS 共享：

用 vim /etc/exportfs 编辑配置文件，并插入一行：/mnt/iso (ro, all_squash)。这行配置表示将 /mnt/iso 目录以只读（ro）方式共享给所有客户端（），并且使用 all_squash 选项将所有用户的访问权限都压缩为匿名用户权限，这在一些安全要求较高或者统一权限管理的场景下较为常用，确保共享资源的访问可控。

e. 重载 NFS 共享配置：

执行 exportfs -rv，此命令用于重新加载 NFS 共享配置，使之前在 /etc/exportfs 中所做的配置更改生效，让客户端能够按照新配置访问共享资源。

f. 防火墙配置：

针对于服务器C：

放行TCP 协议与 UDP 协议的 2049 端口的入站
放行 rpcbind 相关的端口的入站

针对于服务器A：

放行TCP协议与UDP协议的2049端口的出站
放行rpcbind相关端口的出站

PXE的基本原理

PXE 基本原理与启动流程

一、PXE 启动流程

1. 网卡准备：

2. IP 申请：

3. 配置下发：

4. 引导文件获取：

5. 内核与初始化磁盘加载：

6. 后续引导执行：

二、启动过程控制权移交过程

配置过程

1. 修改DHCP Server配置

2. 搭建用于PXE启动的TFTP服务器（服务器B配置）

netboot.tar.gz下载地址：netboot.tar.gz

a. 安装相关服务：

b. 配置 TFTP 服务：

c. 服务管理操作：

d. 准备引导文件：

e. 放置内核及初始化文件：

f. 修改启动配置：

g. 防火墙配置：

针对于服务器A：

针对与服务器B:

3. 搭建用于Ubuntu安装过程中的NFS共享并提供光盘镜像（服务器C配置）

a. 创建挂载目录：

b. 挂载 iso 文件：

c. 安装 NFS 组件：

d. 配置 NFS 共享：

e. 重载 NFS 共享配置：

f. 防火墙配置：

针对于服务器C：

针对于服务器A：

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