Linux自動運維：使用 PXE & Kickstart 自動安裝 CentOS
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###### tags: `Linux` `PXE`
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- PXE = **P**reboot-E**x**ecution **E**nvironment

## 零. 基本思路

在大規模部署執行環境時，首先架設一台 PXE 伺服器經由網路提供作業系統安裝所需資源，當 PXE 客戶端使用網路開機時，會自動透過 FTP 協定連線到 PXE 伺服器把 Kickstart 安裝設定檔和作業系統安裝映像檔 (以下簡稱映像檔) 下載到本機，並按照設定檔自動安裝作業系統。

### 執行流程

Note left of PXE客戶端:開機

Note left of PXE客戶端:向DHCP服務要求IP位址

PXE客戶端->PXE伺服器:連接DHCP伺服器

Note right of PXE伺服器:DHCP服務\n分配IP

PXE伺服器->PXE客戶端:回傳IP位址和TFTP伺服器位址

Note left of PXE客戶端:向TFTP伺服器\n要求PXE Bootloader

PXE客戶端->PXE伺服器:連接TFTP伺服器

Note right of PXE伺服器:TFTP服務\n準備PXE Bootloader

PXE伺服器->PXE客戶端:下載PXE Bootloader

Note left of PXE客戶端:PXE Bootloader\n執行開機選項

Note left of PXE客戶端:向FTP伺服器\n要求Kickstart設定檔

PXE客戶端->PXE伺服器:連接FTP伺服器

Note right of PXE伺服器:FTP服務\n準備Kickstart設定檔

PXE伺服器->PXE客戶端:下載Kickstart設定檔

Note left of PXE客戶端:初始化安裝程序

Note left of PXE客戶端:向FTP伺服器\n要求作業系統安裝映像檔

PXE客戶端->PXE伺服器:連接FTP伺服器

Note right of PXE伺服器:FTP服務\n準備作業系統安裝映像檔

PXE伺服器->PXE客戶端:下載作業系統安裝映像檔

Note left of PXE客戶端:自動執行作業系統安裝

Note left of PXE客戶端:安裝完成

## 一. 下載所需工具

- 虛擬機軟體：[Virtualbox](https://www.virtualbox.org/wiki/Downloads)
- 作業系統安裝映像檔：[CentOS-7-x86_64-Minimal-1511.iso](http://archive.kernel.org/centos-vault/7.2.1511/isos/x86_64/CentOS-7-x86_64-Minimal-1511.iso)
- 作業系統安裝映像檔：[CentOS-6.8-x86_64-minimal.iso](http://archive.kernel.org/centos-vault/6.8/isos/x86_64/CentOS-6.8-x86_64-minimal.iso)

## 二. 建立 PXE 伺服器 ( 使用 CentOS 7 1511 )

### 1. 在 Virtualbox 內安裝 CentOS 7 1511 虛擬機
- 配置三張網路卡，分別為 NAT(enp0s3) 、 Host-only(enp0s8) 、 內部網路(enp0s9)
- 指定開機順序為
1. 光碟機開機
2. 硬碟開機
- 配置參考圖

- 啟動並手動安裝虛擬機

### 2. 調整 PXE 伺服器網路介面卡設定
- 伺服器通常採用靜態網路設定，故首先停用會動態調整網路設定的==NetworkManager==服務，稍後(在第5.小節)啟用設定靜態網路環境的==network==服務
`$ sudo systemctl stop NetworkManager`
`$ sudo systemctl disable NetworkManager`

- 然後`$ cd /etc/sysconfig/network-scripts` ，接著：
- 修改 ==ifcfg-enp0s3== 檔案內容如下

    TYPE=Ethernet
    BOOTPROTO=dhcp
    NAME=enp0s3
    DEVICE=enp0s3
    ONBOOT=yes

- 修改 ==ifcfg-enp0s8== 檔案內容如下

    TYPE=Ethernet
    BOOTPROTO=dhcp
    NAME=enp0s8
    DEVICE=enp0s8
    ONBOOT=yes

- 修改 ==ifcfg-enp0s9== 檔案內容如下

    TYPE=Ethernet
    BOOTPROTO=static
    NAME=enp0s9
    DEVICE=enp0s9
    ONBOOT=yes
    IPADDR=10.1.1.1
    NETMASK=255.255.255.0

設定檔欄位涵義可參考：[Interface Configuration File (CentOS)](https://www.centos.org/docs/5/html/Deployment_Guide-en-US/s1-networkscripts-interfaces.html) (英文)

### 3. 關閉防火牆服務
為簡化架設流程，避免防火牆擋住伺服器網路連線
:::warning
！！關閉防火牆會讓伺服器沒有抵禦非法連線的能力！！
請儘量不要在機器有連上網際網路的情況下關閉防火牆
:::
- 關閉 ==firewalld== 服務
`$ sudo systemctl disable firewalld`
`$ sudo systemctl stop firewalld`

- 關閉 ==SELinux== 服務，修改 ==/etc/selinux/config== 檔案內容如下

    ...
    SELINUX=disabled  #Here
    ...
    SELINUXTYPE=targeted

- 接著重啟 PXE 伺服器
`$ sudo reboot`

- 確認 ==SELinux== 已經關閉 (Disabled)
`$ getenforce`

### 4. 在 PXE 伺服器內安裝與設定 DHCP 服務、 FTP 服務、 TFTP 服務
**4.1**
首先安裝所需服務及工具
`$ sudo yum install dhcp tftp-server syslinux vsftpd xinetd` ，接著按照檔案相依性分別設定 DHCP 服務、 FTP 服務與 TFTP 服務

**4.2**
**DHCP 服務**的設定
讓 PXE 客戶端使用網路開機後，能自動分配到IP位址，並得知 ==pxelinux.0== (PXE Bootloader) 檔案的網路位置
- 修改 ==/etc/dhcp/dhcpd.conf== 檔案內容如下

        subnet 10.1.1.0 netmask 255.255.255.0 {
          range 10.1.1.100 10.1.1.200;
          option routers 10.1.1.1;
          filename "pxelinux.0";
          next-server 10.1.1.1;
        }

**4.3**
**FTP 服務**的設定
FTP 服務負責把 kickstart 設定檔和映像檔內容提供給 PXE 客戶端

- 首先是 kickstart 設定檔的部分，編寫 ==/var/ftp/kickstart_centos7_1511.cfg== 檔案內容如下
- 針對*CentOS 6***需要**將 `xfs` **修改成** `ext4`

        # version=DEVEL
        # Install OS instead of upgrade
        install
        # Keyboard layouts
        keyboard 'us'
        # Root password = "root"
        rootpw --iscrypted $6$cUZL21stZ2KFytWY$p7Kju/.wkeW/TSjGgvZQSFxBXqxOdqmB.l25CDcqqeqLbCpty6y1BVyfl2uK.IRFAnhEf1stNdUNPE1CoGs2H0
        # Use network installation
        url --url="ftp://10.1.1.1/pub/centos7_1511" #7
        #url --url="ftp://10.1.1.1/pub/centos6" #6
        # System language
        lang en_US
        # Firewall configuration
        firewall --disabled
        # System authorization information
        auth --useshadow --passalgo=sha512
        # Use graphical install(???)
        text
        firstboot --disable
        # SELinux configuration
        selinux --disabled

        # Reboot after installation
        reboot
        # System timezone
        timezone Asia/Taipei
        # System bootloader configuration
        bootloader --location=mbr
        # Clear the Master Boot Record
        zerombr
        # Partition clearing information
        clearpart --all --initlabel
        # Disk partitioning information
        part /boot --fstype="xfs" --size=1024 #7
        #part /boot --fstype="ext4" --size=1024 #6
        part swap --fstype="swap" --size=1024
        part / --fstype="xfs" --grow --size=1 #7
        #part / --fstype="ext4" --grow --size=1 #6
        %packages #7
        #%packages --nobase #6
        #@base
        @core
        %end

- 映像檔的部分，先在 FTP 服務的 ==/var/ftp/pub/== 目錄下新增要掛載映像檔的資料夾
`$ mkdir /var/ftp/pub/centos7_1511`

- 掛載映像檔到 ==/var/ftp/pub/centos7_1511/== 目錄下
- 先在虛擬機加入映像檔 (相當於在實體機放入安裝光碟)

- 取得映像檔的名稱
`$ lsblk`
Linux中映像檔是屬於區塊裝置 (Block device) 檔案，可在 ==/dev== 目錄下被找到。根據 ==lsblk== 的結果，在本例中映像檔的完整路徑及名稱為 ==/dev/sr0==

- 掛載映像檔
`$ sudo mount -t auto /dev/sr0 /var/ftp/pub/centos7_1511`

- 為了讓 PXE 伺服器每次啟動後，可以自動掛載映像檔到 FTP 服務的目錄下，新增掛載設定到 ==/etc/fstab== 檔案內容如下

        ...
        /dev/sr0  /var/ftp/pub/centos7_1511  iso9660  defaults  0  0
        ...

==fstab==欄位說明可參考：[Mounting File Systems Automatically with /etc/fstab (radhat)](https://access.redhat.com/documentation/en-US/Red_Hat_Enterprise_Linux/4/html/Introduction_To_System_Administration/s2-storage-mount-fstab.html) (英文)

- 確認映像檔掛載的情況 (注意 MOUNTPOINT 欄位)
`$ lsblk`

- 完成後 ==/var/ftp/== 目錄示意圖

**4.4**
**TFTP 服務**的設定
TFTP 服務負責提供 PXE Bootloader ==pxelinux.0== 、開機選項檔 ==default== 和 開機檔案 ==vmlinuz== 、 ==initrd.img== 給 PXE 客戶端使用。TFTP 服務是由 xinetd 服務管理，xinetd 只有當收到服務請求的時候才會將相應服務啟動，以減少系統資源占用
- 修改 ==/etc/xinetd.d/tftp== 檔案中 ==service tftp== 的 ==disable== 欄位如下

        service tftp
        {
          ...
          disable           =no
          ...
        }

- 複製 ==pxelinux.0== 、 ==menu.c32== 、 ==vesamenu.c32== 這三個檔案到 TFTP 服務的 ==/var/lib/tftpboot/== 目錄下
`$ cp /usr/share/syslinux/pxelinux.0 /usr/share/syslinux/menu.c32 /usr/share/syslinux/vesamenu.c32 /var/lib/tftpboot/`

- 建立用來放開機選項檔的資料夾
`$ sudo mkdir /var/lib/tftpboot/pxelinux.cfg`

- 複製映像檔提供的開機選項檔 ==isolinux.cfg== 到 TFTP 服務的 ==/var/lib/tftpboot/pxelinux.cfg/== 目錄下，並調其整讀寫權限
`$ sudo cp /var/ftp/pub/centos7_1511/isolinux/isolinux.cfg /var/lib/tftpboot/pxelinux.cfg/default`
`$ sudo chmod 644 /var/lib/tftpboot/pxelinux.cfg/default`

- 修改 ==/var/lib/tftpboot/pxelinux.cfg/default== 檔案內容如下 (*for* **CentOS-7-x86_64-Minimal-1511.iso** & **CentOS-6.8-x86_64-minimal.iso**)

       ...
       timeout 30 #改成等待3秒，以節省等待時間 (optional)
       ...
       label linux
         menu label ^Auto Install CentOS 7
         menu default #新增
         kernel vmlinuz #新增
         append initrd=initrd.img ks=ftp://10.1.1.1/kickstart_centos7_1511.cfg #新增
       ...
       label check
         menu label Test this ^media & install CentOS 7
         #menu default #刪除
         kernel vmlinuz
         append initrd=initrd.img inst.stage2=hd:LABEL=CentOS\x207\x20x86_64 rd.live.check quiet
       ...

- 建立用來放開機檔案 ==vmlinuz== (Linux Kernel執行檔) 和 ==initrd.img== (initial ramdisk) 的資料夾
`$ sudo mkdir /var/lib/tftpboot`

- 複製開機檔案 ==vmlinuz== 和 ==initrd.img== 到 TFTP 服務的資料夾下
`$ cp /var/ftp/pub/centos7_1511/isolinux/vmlinuz /var/ftp/pub/centos7_1511/isolinux/initrd.img /var/lib/tftpboot/`

- 完成後 ==/var/lib/tftpboot/== 目錄結構

### 5. 啟動所有 PXE 伺服器相關服務
- 啟動 **network 服務**
`$ sudo systemctl enable network`
`$ sudo systemctl start network`
`$ sudo systemctl restart network`

- 啟動 **DHCP 服務**
`$ sudo systemctl enable dhcpd`
`$ sudo systemctl start dhcpd`

- 啟動 **TFTP 服務**
`$ sudo systemctl enable xinetd`
`$ sudo systemctl start xinetd`

- 啟動 **FTP 服務**
`$ sudo systemctl enable vsftpd`
`$ sudo systemctl start vsftpd`

### 6. 在 virtualbox 調整 PXE 伺服器開機順序
- 將 PXE 伺服器關機
`$ sudo halt -p`

- 重新指定開機順序為
1. 硬碟開機
- 配置參考圖

- 啟動 PXE 伺服器
- PXE 伺服器架設完成！

## 三. 建立 PXE 客戶端
- 配置一張網路卡，設定為內部網路
- 指定開機順序為
1. 硬碟開機
2. 網路開機 (即使用PXE)
- 配置參考圖

- 啟動虛擬機
- 然後它就會像隻小貓咪一樣安靜的把系統安裝好

- 安裝完成後使用==帳號:root== ==密碼:root==登入即可使用 CentOS 7

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*2017/05/04，已測試 CentOS 7 1511，流程沒有錯誤。
有任何問題請回報給[魏礼謙](https://www.facebook.com/profile.php?id=100002588260959)，將持續更新。*