PXE-preboot execute environment
荣涛 2021年10月13日

文档修改日志

日期	修改内容	修改人	备注
2021年10月13日	创建	荣涛
2021年11月9日	添加	荣涛	PXE如何工作

1. 引言

PXE是Intel在很久以前提出来的一项用于通过网络来引导系统的标准，具体标准说明可以在http://www.pix.net/software/pxeboot/archive/pxespec.pdf中找到。

2. 什么是预引导执行环境 (PXE)？

预引导执行环境 (PXE)，发音为 pixie，是一组标准，使计算机能够通过网络连接加载操作系统 (OS)。PXE 可用于快速安装操作系统，通常用于服务器和客户端。它也可以称为PXE 引导、从网络引导、网络引导或局域网引导。

PXE 可以大大简化计算机的大型部署。它取代了使用光盘 (CD) 或通用串行总线 (USB) 驱动器来安装操作系统。单个操作系统映像可以同时快速安装在多台计算机上。

3. PXE 是如何工作的？

PXE 要求客户端和服务器成功引导的几个标准。客户端必须在统一可扩展固件接口 ( UEFI ) 或网络接口卡 ( NIC )固件中支持 PXE 。网络必须具有已配置的动态主机配置协议 ( DHCP ) 服务器和普通文件传输协议 ( TFTP ) 服务器。通常还有另一个成像服务器。

DHCP 服务器使用选项 66 和 67 来通告 PXE 引导服务器Internet 协议 (IP) 地址。然后客户端联系引导服务器并使用 TFTP 下载和引导网络引导程序 (NBP)。NBP 是一个小型操作系统，仅包含内核、基本驱动程序和可以下载其余操作系统组件的基本程序。Windows 预安装环境或小型Linux 操作系统是最常见的由网络引导加载的操作系统。

proxyDHCP 服务器可用于处理 PXE 请求。

以下是 PXE 引导过程中的步骤：

客户端基本输入/输出系统 ( BIOS ) 启动 PXE 引导。这可以由客户端操作员选择，也可以是其他引导介质出现故障时的后备选项。
客户端广播 DHCP 请求和 PXE 请求。
DHCP 服务器以 DHCP 响应进行响应，以便客户端可以设置 IP 地址，并以 TFTP 服务器的 IP 地址和 NBP 的文件名进行响应。
客户端下载并启动 NBP。

许多现代计算机都支持使用IPv4和IPv6 的PXE 启动。存在一些特定于供应商的Wi-Fi网络引导实现，但没有 Wi-Fi PXE 标准。

网络引导是客户端功能。PXE 代码包含在主板 UEFI BIOS 或 NIC 固件只读存储器 ( ROM ) 中。它是企业计算机和服务器上的标准功能，但在某些消费硬件上可能会被省略。在某些计算机上，它需要在计算机的 BIOS 配置中激活。PXE 最常用的实现是使用 Intel 驱动程序。

Apple macOS计算机不支持 PXE。他们使用类似但不兼容的系统，称为引导服务器发现协议 (BSDP)。BSDP 使用 NetBoot 客户端访问 Apple 部署服务器。

4. 如何使用PXE？

PXE 是一个强大的工具，可以大大简化所有信息技术人员的工作。它对客户端、服务器、虚拟机 ( VM ) 和嵌入式物联网( IoT ) 设备很有用。

PXE 的主要用途是在新的或出现故障的计算机上安装全新的操作系统。这可以是客户端操作系统，例如Windows 10或Ubuntu Linux，也可以是服务器操作系统，例如Windows Server 2019或 Arch Linux。PXE 可以代替使用 USB 驱动器或 CD-ROM 作为安装介质。

从 PXE 而不是从物理介质安装操作系统通常有许多优点：

PXE 更方便，因为网络访问通常比专用引导设备更可用。
现代网络可以比 CD 或 USB 驱动器更快。
从中央网络位置加载映像可确保使用最新的操作系统映像。

大多数 VM 框架都支持 PXE。通过这种方式，可以生成新的 VM，然后通过网络连接快速映像。

PXE 部署还可用于托管故障排除和维护工具。在 PXE 启动过程中，NBP 可以向操作员显示要加载的操作系统选择。组织可以托管一个简单的Linux 发行版，该发行版可以执行硬件测试，并拥有可以执行高级客户端维护的工具，例如磁盘克隆、磁盘分区、安全磁盘擦除或密码重置。

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5. 网络引导安装过程

您可以从网络接口引导ESXi主机。网络引导过程取决于目标主机使用的是旧版 BIOS 还是 UEFI 固件，以及引导过程是使用 PXE TFTP、iPXE HTTP 还是 UEFI HTTP。

当您启动目标主机时，它会与环境中的不同服务器交互以获取网络适配器、引导加载程序、内核、内核的 IP 地址，最后是安装脚本。当所有组件就位后，安装开始，如下图所示。

PXE 引导安装过程概述

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ESXi主机和其他服务器之间的交互过程如下：

用户引导目标ESXi主机。
目标ESXi主机发出 DHCP 请求。
DHCP 服务器以 IP 信息、TFTP 或 HTTP 服务器的位置以及初始网络引导加载程序的文件名或 URL 进行响应。
在ESXi的主机联系TFTP或HTTP服务器并请求DHCP服务器指定的文件名或URL。
TFTP 或 HTTP 服务器发送网络引导加载程序，然后ESXi主机运行它。初始引导加载程序可能会从服务器加载其他引导加载程序组件。
引导加载程序在 TFTP 或 HTTP 服务器上搜索配置文件，下载配置文件中指定的内核和其他 ESXi 组件，并在ESXi主机上引导内核。
安装程序以交互方式运行或使用配置文件中指定的 kickstart 脚本运行。

6. 参考链接

https://www.techtarget.com/searchnetworking/definition/Preboot-Execution-Environment
网络引导安装过程概述

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