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這里有您想知道的互聯(lián)網(wǎng)營銷解決方案
搭建基于UbuntuServer的PXE自動安裝環(huán)境的實用指南

ubuntu 在不斷進化，從 20.04 開始，Ubuntu 決定更新實時服務(wù)器安裝程序，只用 Subiquity 就能完全完成操作系統(tǒng)及附加程序的自動安裝。以前用的 kickstart、debian-installer 都不是 Ubuntu 自家技術(shù)，用起來也不是很方便。

成都創(chuàng)新互聯(lián)公司是一家集網(wǎng)站建設(shè),新沂企業(yè)網(wǎng)站建設(shè),新沂品牌網(wǎng)站建設(shè),網(wǎng)站定制,新沂網(wǎng)站建設(shè)報價,網(wǎng)絡(luò)營銷,網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化,新沂網(wǎng)站推廣為一體的創(chuàng)新建站企業(yè)，幫助傳統(tǒng)企業(yè)提升企業(yè)形象加強企業(yè)競爭力。可充分滿足這一群體相比中小企業(yè)更為豐富、高端、多元的互聯(lián)網(wǎng)需求。同時我們時刻保持專業(yè)、時尚、前沿，時刻以成就客戶成長自我，堅持不斷學(xué)習(xí)、思考、沉淀、凈化自己，讓我們?yōu)楦嗟钠髽I(yè)打造出實用型網(wǎng)站。

同時，PXE 技術(shù)雖然出來很久了，但是整個安裝過程還不是特別順暢，隨著 Ubuntu 升級到 20.04，使用 cloud-init 安裝配置實現(xiàn) Subiquity 參數(shù)的自動填寫，整個過程變得些微優(yōu)雅起來，讓我有較大興趣嘗試使用 PXE 安裝 Ubuntu 20.04 server。

本文，我想講的是在 Ubuntu 20.04 Server 上搭建一套自動安裝 Ubuntu 20.04 Server 的部署環(huán)境，其主要內(nèi)容有兩部分：

  1. 使用 PXE 自動從網(wǎng)絡(luò)加載安裝程序，發(fā)起安裝。
  2. 使用 Ubuntu 的自動安裝功能，自動加載 cloud-init 安裝配置，完成操作系統(tǒng)的自動選擇。

第一部分所有操作系統(tǒng)應(yīng)該都是一樣的，第二部分和 Ubuntu 20.04 版本緊密相關(guān)，其他的操作系統(tǒng)需要考慮其他方法。

PXE 安裝流程

PXE（預(yù)啟動執(zhí)行環(huán)境Pre-boot Execution Environment）的實現(xiàn)依賴于網(wǎng)卡，只有支持 PXE 客戶端的網(wǎng)卡才能實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)自動安裝。這種網(wǎng)卡實現(xiàn)了 DHCP 客戶端和 TFTP 客戶端，在 BIOS 的引導(dǎo)下通過 DHCP 協(xié)議自動分配 IP 地址，通過 TFTP 獲取最小內(nèi)核，然后在最小內(nèi)核環(huán)境下通過 HTTP 協(xié)議或 NFS 協(xié)議獲取 Ubuntu 安裝版本。之后最小內(nèi)核引導(dǎo)進行 Ubuntu 20.04 的安裝。

下圖是詳細的安裝流程。

上圖有幾個前提：

  1. 網(wǎng)卡支持 PXE，今年新出的網(wǎng)卡基本都支持，同時 BIOS 的啟動項也要配置，請大家自行研究。
  2. UEFI 啟動才會請求 bootx64.efi，如果是傳統(tǒng)啟動模式Legacy），那么 PXE 客戶端會請求 pxelinux.0。
  3. 可以采用 nfsboot 方式，這個流程采用的是 ISO 鏡像下載再安裝的方式。

安裝必須的服務(wù)端軟件

  1. 安裝 DHCP、TFTP 服務(wù)器。dnsmasq 同時實現(xiàn)了 DHCP、TFTP、DNS 三種服務(wù)器

    sudo apt-get install dnsmasq

  2. 安裝 HTTP 服務(wù)器

    HTTP 服務(wù)器有很多，大家可以使用自己的熟悉的服務(wù)器如 Nginx，這里使用的是apache2

    sudo apt-get install apache2

準備啟動文件

  1. 下載 UEFI 引導(dǎo)文件：shim.signed、grub-efi-amd64-signed 
    apt-get download shim.signed
apt-get download grub-efi-amd64-signed
  2. 下載 Ubuntu 20.04 Server ISO 鏡像

    直接去官網(wǎng)下載，我下載的是 ubuntu-20.04.2-live-server-amd64.iso，需要注意的是只有 Live 版本才能支持 subiquity。

創(chuàng)建 TFTP 文件夾

TFTP 文件夾是 TFTP 服務(wù)的根目錄，PXE 啟動過程中下載的文件都存在在該目錄中：

tftp
├── boot
│   └── live-server
│       ├── initrd
│       └── vmlinuz
├── grub
│   ├── bootx64.efi
│   ├── font.pf2
│   └── grub.cfg
└── grubx64.efi

說明：

  1. bootx64.efi、grubx64.efi 引導(dǎo)程序來自 shim.signed 安裝包
  2. grub.cfg 自行創(chuàng)建
  3. 其他文件來自 Ubuntu 安裝包
  4. 這五個文件是需要的，但是目錄結(jié)構(gòu)是自行創(chuàng)建的，大家可以根據(jù)自己的喜好修改

創(chuàng)建目錄

在 /home/mine（可根據(jù)實際情況修改）目錄下創(chuàng)建 tftp 目錄：

mkdir /home/mine/tftp
mkdir /home/mine/tftp/grub
mkdir /home/mine/tftp/boot
mkdir /home/mine/tftp/boot/live-server

獲取引導(dǎo)文件

  1. 在安裝包下載目錄創(chuàng)建一個 shim 文件夾
  2. 解壓 shim 安裝包到 shim文件夾：dpkg -x <%剛才下載的shim.signed 安裝包包名%> shim
  3. 解壓 grub 安裝包到 grub 文件夾
  4. 拷貝引導(dǎo)文件到 tftp目錄
cp ./sgrub/usr/lib/grub/x86_64-efi-signed/grubnetx64.efi.signed  /home/mine/tftp/grubx64.efi
cp ./shim/usr/lib/shim/shimx64.efi.signed  /home/mine/tftp/grub/bootx64.efi

獲取內(nèi)核鏡像文件

  1. 在下載目錄掛載 ISO 文件 
    sudo mount ubuntu-20.04.2.0-desktop-amd64.iso /media

    系統(tǒng)會提示只讀，不影響使用。

    mount: /media: WARNING: device write-protected, mounted read-only.
  2. 拷貝內(nèi)核鏡像文件 
    cp /media/casper/initrd       /home/mine/tftp/boot/live-server
cp /media/casper/vmlinuz      /home/mine/tftp/boot/live-server
  3. 拷貝 grub 文件

    grub.cfg 拷貝過來做個參考，內(nèi)容會被全部修改掉。

    cp /media/grub/font.pf2       /home/mine/tftp/grub
cp /media/grub/grub.cfg       /home/mine/tftp/grub

配置 dnsmasq

關(guān)鍵配置有以下幾個：

  1. 配置 DHCP 地址段
  2. 配置引導(dǎo)文件目錄
  3. 配置 tftp 根目錄
  4. 配置日志路徑
  5. 配置服務(wù)網(wǎng)卡，多網(wǎng)卡機器需關(guān)注
# 配置外網(wǎng) DNS 服務(wù)器地址
server=114.114.114.144

# 指定服務(wù)的網(wǎng)卡
interface=enp2s0,lo

# 綁定端口
bind-interfaces

# 設(shè)置 DHCP 分發(fā) IP 端范圍、地址掩碼、IP 地址有效時間
dhcp-range=192.168.1.100,192.168.1.150,255.255.255.0,12h

# 指定網(wǎng)關(guān)地址
# 和安裝無關(guān)，應(yīng)該可以不配置
dhcp-option=3,192.168.1.9

# 指定 DNS 服務(wù)器地址
# 和安裝無關(guān)，應(yīng)該可以不配置
dhcp-option=6,114.114.114.114

# 設(shè)置引導(dǎo)程序相對 tftp 根目錄的路徑
dhcp-match=set:efi-x86_64,option:client-arch,7
dhcp-boot=tag:efi-x86_64,grub/bootx64.efi

# 啟用 tftp 服務(wù)
enable-tftp

# 設(shè)置 tftp 根路徑
tftp-root=/home/mine/tftp

# 設(shè)置日志路徑
log-facility=/var/log/dnsmasq.log

修改配置后，重啟 dnsmasq 服務(wù)才能生效。

創(chuàng)建 HTTP 文件夾

Apache2 的默認服務(wù)根目錄是 /var/www/html，在其下創(chuàng)建目錄：

html/
├── autoinstall
│   ├── meta-data
│   └── user-data
├── index.html
└── iso
    └── ubuntu-20.04.2-live-server-amd64.iso

說明：

  1. autoinstall 目錄存放參數(shù)自動配置文件，user-data、meta-data 是cloud-init 要求的文件名
  2. iso 目錄存放操作系統(tǒng)鏡像文件

創(chuàng)建目錄

mkdir /var/www/html/autoinstall
mkdir /var/www/html/iso

拷貝 ISO 文件

到下載目錄拷貝 ISO 文件：

cp  ubuntu-20.04.2-live-server-amd64.iso /var/www/html/iso

創(chuàng)建參數(shù)自動配置文件

先創(chuàng)建空文件，meta-data 無需修改，user-data 后續(xù)會詳細描述配置。

touch /var/www/html/autoinstall/user-data
touch /var/www/html/autoinstall/meta-data

配置 grub.cfg

if loadfont /grub/font.pf2 ; then
        set gfxmode=auto
        insmod efi_gop
        insmod efi_uga
        insmod gfxterm
        terminal_output gfxterm
fi

set menu_color_normal=white/black
set menu_color_highlight=black/light-gray
set timeout=5

menuentry "Ubuntu server 20.04 autoinstall" {
        set gfxpayload=keep
        linux  /boot/live-server/vmlinuz root=/dev/ram0 ramdisk_size=1500000 ip=dhcp url='http://192.168.1.9/iso/ubuntu-20.04.2-live-server-amd64.iso' autoinstall ds=nocloud-net\;s=http://192.168.1.9/autoins
tall/ ---
        initrd /boot/live-server/initrd
}

menuentry 之前是配置樣式，也可以刪除，重點關(guān)注 menuentry "Ubuntu server 20.04 autoinstall" 內(nèi)的配置：

  1. 指定鏡像文件相對于 tftp 根目錄的路徑 /boot/live-server/initrd
  2. root=/dev/ram0 ramdisk_size=1500000 為了指定內(nèi)核鏡像掛載空間，是否可刪除我不確定
  3. ip=dhcp 指定內(nèi)核鏡像掛載后使用 DHCP 獲取 IP 地址
  4. url= 指定 ISO 文件的網(wǎng)絡(luò)存放路徑
  5. autoinstall ds=nocloud-net\;s=http://192.168.1.9/autoinstall/ --- 該配置指明參數(shù)自動填寫，并指明配置文件所在路徑

坑

網(wǎng)上很多文章配置是這么寫的 ds=nocloud-net;s=http://192.168.1.9/autoinstall/，我試了很多次，都沒有自動安裝。

在網(wǎng)上查到，由于 UEFI 啟動使用了 grub，它將 ; 識別為了特殊字符，所以要在 ;前加 \ 轉(zhuǎn)義。

配置 user-data

#cloud-config
autoinstall:
  version: 1
  # 修改apt 服務(wù)地址
  apt:
    primary:
    - arches: [default]
      uri: https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu
  user-data:
    # 配置時區(qū)
    timezone: Asia/Shanghai
    # 去使能 root賬號
    disable_root: true
  # 配置用戶  
  identity:
    hostname: ubuntu-server
    password: "yours"
    username: ubuntu
  # 配置鍵盤  
  keyboard: {layout: us, variant: ''}
  locale: en_US.UTF-8
  # 配置代理
  proxy: http://192.168.1.112:3128
  # 默認安裝ssh server
  ssh:
    install-server: true
  # 指定安裝的包
  packages:
    - net-tools
    - python3-pip
  # 配置磁盤分區(qū)
  storage:
    grub:
      reorder_uefi: False
    config:
    - {ptable: gpt, path: /dev/sda, wipe: superblock-recursive, preserve: false, name: '',
      grub_device: false, type: disk, id: disk-sda}
    - {device: disk-sda, size: 536870912, wipe: superblock, flag: boot, number: 1,
      preserve: false, grub_device: true, type: partition, id: partition-0}
    - {fstype: fat32, volume: partition-0, preserve: false, type: format, id: format-0}
    - {device: disk-sda, size: -1, wipe: superblock, flag: '', number: 2,
      preserve: false, type: partition, id: partition-1}
    - {fstype: ext4, volume: partition-1, preserve: false, type: format, id: format-1}
    - {device: format-1, path: /, type: mount, id: mount-1}
    - {device: format-0, path: /boot/efi, type: mount, id: mount-0}

說明：

  1. 密碼需要加密，可以先用工具對自己的密碼進行加密后填入
  2. 代理不是必須的配置，與網(wǎng)絡(luò)拓撲有關(guān)
  3. 磁盤分區(qū)配置要注意，配置不對會導(dǎo)致自動安裝走不下去，提示 crash；這個配置的整體思路是先格式化 disk-sda，然后在 disk-sda 下劃分 /dev/sda1、/dev/sda2 ，然后分別掛載 /、/boot/efi 目錄
  4. 安裝過程日志在 /var/log/installer/，如果安裝失敗可以通過 nc 等工具實時發(fā)出去

網(wǎng)絡(luò)拓撲

  1. 我在電腦上搭建了 DHCP、TFTP、HTTP 三種服務(wù)
  2. 我在代理機上搭建了 squid，作為 HTTP 代理
  3. 目標機器不能上網(wǎng)，三臺機器在同一個局域網(wǎng)

配置靜態(tài) IP

在服務(wù)機開始服務(wù)前，需要在提供服務(wù)的網(wǎng)卡上配置靜態(tài) IP，Ubuntu 20.04 配置 netplan 即可，參考以下配置修改文件 /etc/netplan/00-installer-config.yaml，修改完成后執(zhí)行 netplan apply 配置即可生效。

# This is the network config written by 'subiquity'
network:
  ethernets:
    enp2s0:
      addresses:
      - 192.168.1.9/24
      gateway4: 192.168.1.1
      nameservers:
        addresses:
        - 114.114.114.114
        search:
        - 114.114.114.114

鳴謝

  1. 文章的基石來自 Grffion，沒有這篇文章我會摸索更長時間
  2. 這篇 askubuntu 的討論 解決了坑
  3. user-data 磁盤分區(qū)配置來自 小崔

網(wǎng)站題目：搭建基于UbuntuServer的PXE自動安裝環(huán)境的實用指南
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