PXE(Pre-boot Execution Environment) 技术实现过程分析

PXE(preboot execute environment) 工作于 Client/Server 的网络模式，大致工作流程如下：
(1) client 通过 DHCP 向 Server 请求 IP 地址；
(2) client 获取 IP 后，通过 TFTP 协议下载一个 Bootstrap 程序；
(3) Bootstrap 从服务器读取一个配置文件，该配置文件里面定义了后续需要从服务器 tftp 下载的内核和根文件系统的文件名；
(4) Bootstrap 程序从服务器下载内核和根文件系统，最终将控制权交给内核；

过程详述：
我的实验条件是一台 Master，10多台 IMB 和 Dell 的slave，需要增加一台 IMB X336 的slave，所有的过程都通过抓包确认。Server 需要配置 dhcp 和 dns 服务等。 /etc/dhcpd.conf 中定义 Client Mac 和 IP 的对应关系，/etc/host 中定义了 IP 和 hostname 的对应关系。下述的所有路径除指定的绝对路径外，都基于 /tftpboot。 Bootstrap 程序，内核和根文件系统都放在该目录下，另下述的一些信息已经修改。

(1) Client DHCP 过程：
    (a) client send broadcast packet(DHCP Discover)
    (b) server send broadcast packet(DHCP Offer), including client ip, server identifier/ip, host name, subnet mask, address lease time and so on;
    (c) client send broadcast packet(DHCP Request), including client ip, server ip like above to tell all of the dhcp server that client has made a choice.
    (d) server send broadcast packet(DHCP ACK), verify client, and all the dhcp procedure is done.

(2) Client 向服务器请求的 Bootstrap 程序定义在 /etc/dhcpd.conf 程序中，如这样一行：
  filename "/pxelinux.0";
  那么服务器会将 /tftpboot/pxelinux.0 程序发送给 Client。

(3) Bootstrap 程序向 Server 请求配置文件，假设 client 通过 DHCP 获取的 IP 为 192.168.1.130，Client Mac 地址为 01-02-03-04-05-06-07， GUID 为 abcd1234-1234-b601-7a7f-00145e7f5723，那么请求配置文件的路径将按如下顺序，从 client 的 GUID 名称，到最后将请求 default 配置文件(C0A80182 是 192.168.1.130 的十六进制表示，pxelinux.cfg 位于 /tftpboot 路径下)：

     File: /pxelinux.cfg/abcd1234-1234-b601-7a7f-00145e7f5723
     File: /pxelinux.cfg/01-02-03-04-05-06-07
     File: /pxelinux.cfg/C0A80182
     File: /pxelinux.cfg/C0A8018
     File: /pxelinux.cfg/C0A801
     …
     File: /pxelinux.cfg/C
     File: /pxelinux.cfg/default

配置文件大致格式如下：
 DEFAULT test
 LABEL test

 KERNEL bzImage_kernel
 IPAPPEND 1

 APPEND root=/dev/ram initrd=initrd.img

 TIMEOUT 2

(4) Bootstrap 程序根据配置文件中内核和文件系统名称，从 Server 下载文件(/tftpboot 目录下)：
     File: /bzImage_kernel
     File: /initrd.img