自动化运维之-PXE实现系统批量自动安装

本节索引

  • 需求分析
  • PXE简介
  • 整体方案
  • 服务选择
  • 功能实现
  • 安装调试
  • 错误分析
  • 总结

1 需求分析

随着互联网技术的不断壮大,服务器数量也在不断的增加, IT运维已经成为IT服务内涵中重要的组成部分。面对越来越复杂的业务,面对越来越多样化的用户需求,不断扩展的IT应用需要越来越合理的模式来保障IT服务能灵活便捷、安全稳定地持续保障,这种模式中的保障因素就是IT运维。从初期的几台服务器发展到庞大的数据中心,单靠人工已经无法满足在技术、业务、管理等方面的要求,那么标准化、自动化、架构优化、过程优化等降低IT服务成本的因素越来越被人们所重视。而如何自动化批量部署安装一个稳定的系统是实现自动化的第一步。

2 PXE简介

PXE,就是预启动执行环境,是一种引导启动的方式。这种协议一般由两部分构成,一部分是服务器端,一个是客户端。简单来说,我们通过这种方式可以自己创建一个“安装源”,在安装系统的时候只要能找到这个“源”便可以实现系统的安装。在实现无人值守的安装前,我们必须要搭建一些服务,来实现“安装源”的建立,例如ftp、http、tftp、dhcp等。当一台主机启动时,标准输入输出会将PXE客户端调入我们的内存中进行相关的操作,并提示相关的选项,在这里我们可以进行选择。PXE的客户端通过网络下载(download)启动文件到本地运行。具体过程是,PXE客户端通过网卡向局域网内发送ip请求,然后DHCP服务器会提供给给它一个ip地址和系统安装所需要的文件,接下使用接收到的文件进行系统安装。而安装的过程又需要其他服务器提供的资源,例如:yum源,内核文件等,当主机拿到这些资源,便可以顺利的安装了。最终结果是:任意一台主机在选着网络启动时会获取DHCP服务器分发的ip,通过通过获取到的ip地址与局域网内的TFTP服务器通信并获取启动文件,与FTP或者HTTP通信并获取yum源文件及内核文件等。之后开始自动安装,而这个过程不需要人在做任何操作。

PXE安装优点,这种安装系统的方式可以不受光驱,光盘以及一些外部设备的限制,还可以做到无人值守 ,大大减轻了运维人员的工作负荷,像在一些主机数量庞大的机房进行批量安装,PXE将是你不二的选择。

3整体方案

这一小节我们主要介绍方案选择,在说方案之前先来看看 PXE部署思路。部署思路其实并不难,在实现PXE自动批量安装系统时,首先我们需要有DHCP服务器为我们提供IP地址,如果在一个网络中你连IP地址都获取不到,何谈自动化。其次我们要安装一个系统,那么需要的文件必须要有人为我们提供才可以,应为是网络自动安装,本地是没有任何资源的,我们可以使用HTTP,FTP服务来实现。最后就是获取我们的安装文件,这些文件会引导我们的计算机如何启动,如何配置,我们选择TFTP服务起来提供。 整体框架 如下图:

方案1 :选则一台主机同时搭建HTTP、TFTP、DHCP服务,为该子网内的主机提供服务。

方案2 :选择一台主机搭建HTTP、TFTP服务,做提供资源的服务器,另为一台主机单间DHCP服务,提供IP地址。

上述提供了两种方案,当然了,如果你不怕资源浪费,你也可以选择每种服务搭建在一台主机上,做相应服务的提供,不过个人并不建议。考虑到节约资源的目的, 我们选择方案一

4 服务选型

4.1 DHCP服务

由于我们是实现自动化批量安装部署,所以,能够与其他主机通信是前提,而要想获取 IP并实现通信,我们必须要有DHCP服务器为大量的主机提供ip地址才行。

DHCP就是动态主机设置协议,主要是为客户端分发IP,并且是自动分发IP的,一台主机通过DHCP获取的地址是动态的,每次获取的地址都有可能不同,改地址是DHCP服务器暂时分配给用户使用的,当主机关机之后则会返回这个ip地址,此时如果有其他用户请求,DHCP服务器则会将该IP地址分配给他。局域网中的每台主机都可以充当DHCP服务器,只要我们安装DHCP服务,并做相应的配置即可,这里的配置主要是子网的配置,配置其他主机能使用IP地址的范围, 例如: 配置子网为192.168.14.0,该子网内主机获取IP的范围为192.168.14.1~192.168.14.100。那么我们就可以打开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服务器的地址


filename
"pxelinux.0"
;
# 指定PXE文件

}

4.2 HTTP服务

由于我们要获取安装系统服务的 yum源以及内核文件,虚拟根文件,这些文件都是大文件,在传输时我们必须保证其能够安全传输,所以我们选择了HTTP服务,当然了,选择FTP服务也是可以的。

HTTP是 Hyper Text Transfer Protocol (超文本传输协议)的缩写。是互联网上广泛试用的协议。是用于从WWW服务器传输超文本到本地浏览器的传输协议。它可以使浏览器更加高效,使网络传输减少。它不仅保证计算机正确快速地传输超文本文档,还确定传输文档中的哪一部分等。HTTP包含命令和传输信息,不仅可用于Web访问,也可以用于其他因特网/内联网应用系统之间的通信,从而实现各类应用资源超媒体访问的集成。

4.3 TFTP服务

TFTP是一种文件传输服务,用于服务器与客户端进行文件的传输,不过他只能进行简单的文件传输,这个服务开销不大,所以并不能进行大文件的传输,多用于小文件的传输。他没有FTP那么强大,但是TFTP使用UDP协议传输数据,有些时候比FTP更加方便,它所监听的端口为69。由于我们是在局域网中,系统相对安全,而提供的数据也不是很大,所以TFTP是实现PXE的不二选择。

5 功能实现

5.1安装前准备

由于涉及到主机间不同基于不同协议的通信,所以为了避免不必要的麻烦,我们选择关闭防火墙以及selinux。生产场景中不建议这样做。

[ [email protected] ~ ]
#iptables -F # 关闭防火墙

[ [email protected] ~ ]
#setenforce 0 # 临时关闭selinux

[ [email protected] ~ ]
#vim /etc/selinux/config # 修改文件永久关闭selinux

...前面省略

SELINUX=disabled
# 设置SELINUX的值为disabled

...后面省略

5.2配置静态IP地址

由于我们在前面方案分析中选择了方案1,即将所有服务搭建在同一台服务器上。由于做DHCP服务的主机的IP地址必须固定,所以我们要先配置服务器的IP地址。由于我是在CentOS7系统上搭建的服务器,所以有许多命令只有CentOS7才能使用。CentOS6及之前的版本请自行查阅相关文档。

[ [email protected] ~ ]
#vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ens33 # 设置静态IP

DEVICE=ens33

BOOTPROTO=static

IPADDR=192.168.14.201

PREFIX=24

ONBOOT=
yes

[ [email protected] ~ ]
#systemctl restart network.service #重启网络服务

[ [email protected] ~ ]
#ip a # 查看自己的IP是否设置成功

5.3安装服务

由于我们需要HTTP、TFTP、DHCP服务来提供相应的服务,所以我们必须要在系统中安装,相应的服务。这里需要注意,如果你的系统时最小化安装,那么建议你先安装一些包组,GCC等。如果安装过程中出现包依赖问题,依次安装相应的包即可。

[ [email protected] ~ ]
#yum -y install dhcp tftp-server httpd syslimux #安装相应的服务包

[ [email protected] ~ ]
#yum -y install xinetd # 安装超级守护进程xinetd

[ [email protected] ~ ]
#systemctl enable dhcp # 设置dhcp开机启动

[ [email protected] ~ ]
#systemctl enable tftp # 设置tftp开机启动

[ [email protected] ~ ]
#systemctl start tftp # 启动tftp服务

[ [email protected] ~ ]
#systemctl enable httpd

[ [email protected] ~ ]
#systemctl start httpd # 启动http服务

[ [email protected] ~ ]
#chkconfig tftp on # 如果这天命令不能使用,请修改配置文件

[ [email protected] ~ ]
#vim /etc/xinetd.d/tftp

service tftp

{

...


disable =
yes
# 修改这一项为"disable =no"

...

}

[ [email protected] ~ ]
#systemctl restart xinetd # 修改之后,一定要重启xinetd服务

5.4配置DHCP服务

DHCP服务是保证我们能够自动化批量安装的前提 ,上面已经有提到过dhcp的配置,这里做补充,详细说明。主要是配置子网范围,用于ip地址分配。

[ [email protected] ~ ]
#rpm -ql dhcp # 查询dhcp相关的文件

...前面省略

/usr/share/doc/dhcp-4
.2.5
/dhcpd
.conf.example

/usr/share/doc/dhcp-4
.2.5
/dhcpd6
.conf.example

...后面省略

[ [email protected] ~ ]
#cd /etc/dhcp/

[ [email protected] ~ ]
#cp /usr/share/doc/dhcp-4.2.5/dhcpd.conf.example . # 复制模板配置文件

[ [email protected] ~ ]
#mv dhcpd.conf.example dhcpd.conf # 改名为dhcpd.conf,顶替以前的配置文件

[ [email protected] ~ ]
#vim dhcpd.conf # 打开模板文件并添加一下内容

...前面省略...

subnet 192.168.14.0 netmask 255.255.255.0{
# 这里写的ip地址为子网的地址,故为192.168.14.0


range 192.168.14.10 192.168.14.200;
# 子网的范围,之后主机请求获取的ip地址就是这其中的一个


next-server 192.168.14.201;
# 指明tftp服务器的地址


filename
"pxelinux.0"
# 指明PXE文件位置,这个在申请ip的时候会发送给安装主机

}

...后面省略...

[ [email protected] ~ ]
#systemctl dhcpd start # 重启服务

注意 :如果你设置的子网有问题,那么你将不能重启dhcp服务,请检查你配置的子网是否正确。dhcp服务器的地址必须固定,不能是自动获取的ip。

5.5 准备yum源文件及kickstart文件

yum源文件我们是放在http服务器上的,由http服务来提供,所以我们要把相应的文件复制到http服务器上。并且我们安装的主机系统可能是CentOS 6 也可能是CentOS7或者Ubantu等,所以我们在准备yum文件时,需要准备不同系统、不同版本的文件,我们这里只提供CentOS 6 与CentOS 7的两种系统的安装。向我们先规划一下目录文件,在进行复制。如下所示。

我们规划好了目录结构,接下来便是创建这些目录结构,并提供相应的文件。

[ [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,这里有两种方案来实现yum源文件的提供, 方案1 :我们分别挂载CentOS 6和CentOS 7的关盘将光盘里的Packages目录与repodata目录复制到对应的目录下(如果复制,建议全部复制); 方案2 :我们创建两个关盘驱动器,一个添加CentOS 6的ISO镜像,一个添加CentOS 7的ISO镜像,然后我们分别将对应的关盘挂载到/var/www/html/centos下对应的目录上。综上所述,我们选择方案2。 下面是一方案2为��础来实现的

[ [email protected] html ]
#mount /dev/sr0 centos/6 # 挂载CentOS 6光盘值6目录下

mount
:
/dev/sr0
is write-protected,mounting
read
-only

[ [email protected] html ]
#mount /dev/sr1 centos/7 # 挂载CentOS 7光盘值7目录下

mount
:
/dev/sr1
is write-protected,mounting
read
-only

接下来准备ksdir目录下的安装引导文件ks#.cfg。ks#.cfg文件的获取方法有两种, 一种是通过工具来生成 。不过这个工具需要自己安装:

[ [email protected] ~ ]
#yum install -y system-config-kickstart

[ [email protected] ~ ]
#system-config-kickstart

另外这一种是 复制/root目录下的anaconda-ks.cfg文件加以修改 。我们选择后者。

[ [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 # "这里的文件需要加读权限,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源的路径

# Use graphical install

text
# 将cdrom修改为text,我们不是基于光盘安装的,我们是基于字符界面安装

# 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必须是dhcp获取,--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
# 添加zerombr ,表示清除旧磁盘上原有的mbr,新磁盘安装可不写

clearpart --all
# 清除所有分区信息,新磁盘安装可不写

# Disk partitioning information

part swap --fstype=
"swap"
--ondisk=sda --size=2048
# 分区表信息,如果你想添加分区,可按照该格式添加

part
/app
--fstype=
"xfs"
--ondisk=sda --size=51200

part / --fstype=
"xfs"
--ondisk=sda --size=51200

part
/boot
--fstype=
"xfs"
--ondisk=sda --size=1024

reboot
# 安装完成之后重启

%packages
# 安装软件包

@^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
# 安装autofs服务包

%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
# 安装后脚本,我们配置了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,这里你到别的主机上复制一份过来*******

[ [email protected] html ]
#cat ksdir/ks6.cfg

#version=DEVEL

install

text
# 基于字符界面安装

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源的路径

selinux --disabled
# 关闭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
# 清除mbr

clearpart --all
# 清除分区信息

reboot
# 安装完成后重启

part
/boot
--fstype=ext4 --size=1000
# 分区信息

part / --fstype=ext4 --size=50000

part
/app
--fstype=ext4 --size=40000

part swap --size=2048

#repo --name="CentOS" --baseurl=cdrom:sr0 --cost=100 # 注释掉此行

%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
# 安装后脚本,安装完系统后向做什么配置,都可以写在%post...%end中间

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准备内核文件菜单文件

内核文件、虚拟根文件以及菜单文件,我们都是通过tftp服务来提供的,由于系统及版本的不同,对于一个比较复制机群来说,我们需要准备不同系统,不同版本的内核文件,initrd.img文件。菜单文件只需要一份即可。/var/lib/tftpboot/目录规划如下:

规划好了目录结构,接下来自只需要按照目录内容配置相关的文件即可。菜单风格文件menu.c32、不同系统的内核文件 vmlinuz 以及虚拟根文件系统 initrd.img 我们可以从光盘中复制。菜单文件defaults需要手动写

[ [email protected] ~ ]
#cd /var/lib/tftpboot/

[ [email protected] tftpboot ]
#mkdir -p centos{6,7} # 创建目录文件

[ [email protected] tftpboot ]
#cp /var/www/html/centos/6/{vmlinuz,initrd.img} centos6/ # 复制内核,虚拟根文件

[ [email protected] tftpboot ]
#cp /var/www/html/centos/7/{vmlinuz,initrd.img} centos7/ # 由于之前挂载了不同系统,直接复制对应文件即可

[ [email protected] tftpboot ]
#cp /usr/share/syslinux/pxelinux.0 . # pxelinux文件来自syslinux包,直接复制即可

[ [email protected] tftpboot ]
#mkdir pxelinux.cfg

[ [email protected] tftpboot ]
#cp /var/www/html/centos/6/isolinux/isolinux.cfg pxelinux.cfg/default # 复制并改名

[ [email protected] tftpboot ]
#vim pxelinux.cfg/default

...
# 修改过程省略,

[ [email protected] tftpboot ]
#cat pxelinux.cfg/default # 查看修改过后的菜单文件内容

default menu.c32
# 指定菜单风格

timeout 600
# 安装倒计时,1/10 s为单位

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
# 默认光标停在这一行


menu label Boot from ^
local
drive


localboot 0xffff

menu end

到此所有的配置就完成了。

6 调试并安装

新创建一台虚拟机,设置网络段在上述DHCP服务所在的网络段,选择使用物理驱动器。

点击启动项开始安装,选择网络安装。

点击网络安装后,我们就能看到我们的菜单了。

然后选择你要启动的项即可。

7 错误分析

最初还不是很熟悉PXE原理的时候,遇到了很多问题,在最后给处我与到的几个问题,即解决方法。

问题1 :ks.cfg文件出错

解决方法 :检查tftp服务是否启动,ks#.cfg文件路径是否正确,ks#.cfg文件是否具有读权限。出现这个问题大概就是这几个地方出了问题

问题2 :yum源文件路径出错

解决方法 :寻找yum源出现错误,该错误是ks.cfg文件中url路径写错了,修改该路径为正确的yum源所在的地址即可。

问题3 :iptables与selinux出问题

遗憾忘记截图给大家了,见谅,安装前检查一下iptables与selinux是否关闭(实验环境,生产中不建议这么粗暴!)

8 总结

本文通过分析PXE实现批量自动化安装的原理,再到一步步实现PXE的配置,再到后面的排错思路。在这里总结几个要点: 关闭selinux,iptables很重要,ks文件读权限不可少,服务千万不能down掉,文件路径不能乱抄

本文永久更新链接地址 http://www.linuxidc.com/Linux/2017-10/147379.htm

</eof</eof

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