DHCP&PXE&Cobbler

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DHCP&PXE&Cobbler

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一、DHCP簡介

（一）DHCP工作流程

DHCP: Dynamic Host Configuration Protocol 簡而言之動態主機配置協議，即然英文沒有說是IP配置協議，那么就是說除了給客戶機配置IP外它還能干點兒別的。

下面來看看一個簡單的流程說明

  • 第一步，客戶端啟動后暫未獲得IP地址，向所在局域網廣播一個DHCP discover報文。
  • 第二步，本地局域網中的DHCP服務器（可能不止一臺）收到客戶端的discover報文后，向本地網絡廣播（為了讓其他服務器也收到）發送DHCP offer報文，包含服務器從自己掌管的IP地址范圍內取出的一個IP。
  • 第三步，客戶端收到服務器的offer后，（如果有多臺服務器發送了offer，當然是采用最先到達的）。然后客戶端再向本地局域網廣播（讓所有服務器收到它已經擬采用某個IP）一個DHCP request報文。
  • 第四步，提供IP的服務器收到客戶端發來的request報文后，再次向本地網絡廣播發送acknowledgement報文，即ACK確認。
  • DHCP協議報文格式如下：

    DHCP&PXE&Cobbler

    • Op： 報文類型，分為 兩大類： Request（1） 和 Reply（2） ?
    • HW Type： 硬件類型，一般是以太網：1 ?
    • HW Len： 硬件地址長度，單位字節。對應以太網：6（mac地址長度為6字節48bit） ?
    • Transaction ID：事務ID，隨機數，由客戶端生成，服務器Reply時，會把Request中的Transaction拷貝到Reply報文中。 ?
    • Secs： 距離第一次發送IP請求或Renew請求過去的秒數 ?
    • Flags：標志位，目前僅第一個bit有使用，置1 標明廣播 ?
    • Client IP Address：當前客戶端的IP地址，客戶端初始時沒有IP地址，則置0，即0.0.0.0
    • Your IP Address： 服務器想客戶端提供IP地址時，會把IP地址填入本字段 ?
    • （Next）Server IP Address：客戶端獲取網絡引導文件的服務器，比如TFTP的IP地址 ?
    • Gateway （Relay） IP Address：? 網關（中繼）IP地址，有DHCP 中繼器在轉發DHCP報文的時候填入 ?
    • Server Name： Server名字，有64bytes，一般不使用，填充為0 ?
    • Boot File name：? 網絡啟動的引導文件名
    • Option： 選項，不定長度。 常用的比如DHCP Message Type（discover、request、offer、ack）
（二）DHCP主要配置參數
  • 配置文件路徑/etc/dhcp/dhcpd.conf
  • 主配置參數： 
    option domain-name "wind.com"; #域名
option domain-name-servers ns1.wind.com; #DNS服務器
?
default-lease-time 600; #默認DHCP租約時間
max-lease-time 7200; ?#最大租約時間，超過后不可續約必須重新獲取IP

    全局參數會被subnet的定義覆蓋，就是說越小范圍定義的參數優先起效。所以你可以只定義一個subnet配置段就好。

    subnet 192.168.10.0 netmask 255.255.255.0 { ?#定義子網網絡號，掩碼
  range 192.168.10.100 192.168.10.200; ?#本子網可分配的IP范圍
  option routers 192.168.10.1;      #網關
  option broadcast-address 192.168.10.255;  #廣播地址
  default-lease-time 600;   
  max-lease-time 7200;
}

    另外有保留地址的配置段，可以給你局域網預留一些服務器的IP，比如，DNS、FTP服務器等等

    host fantasia { ?#host后面的名字隨便取，在配置文件中不重名即可
  hardware ethernet 0:0:c0:5d:bd:95; #預留IP對應的設備mac
  fixed-address fantasia.fugue.com;
}

二、PXE環境配置

（一）PXE簡介

PXE(preboot execute environment，預啟動執行環境)是由Intel公司開發的最新技術，工作于Client/Server的網絡模式，支持工作站通過網絡從遠端服務器下載映像，并由此支持通過網絡啟動操作系統，在啟動過程中，終端要求服務器分配IP地址，再用TFTP（trivial file transfer protocol）協議下載一個啟動軟件包（CentOS中是pxelinux.0 ）到本機內存中執行，由這個啟動軟件包完成終端（客戶端）基本軟件設置，從而引導預先安裝在服務器中的終端操作系統。

PXE+Kickstart實現自動安裝系統的流程

DHCP&PXE&Cobbler

  1. Client向PXE Server上的DHCP發送IP地址請求消息，DHCP檢測Client是否合法（主要是檢測Client的網卡MAC地址），如果合法則返回Client的IP地址，同時將啟動文件pxelinux.0位于的TFTP服務器IP地址一并傳送給Client
  2. Client向PXE Server上的TFTP發送獲取網絡引導啟動文件pxelinux.0請求消息，TFTP接收到消息之后再向Client發送pxelinux.0
  3. Client執行接收到的pxelinux.0文件
  4. Client向TFTP發送Linux內核請求信息，TFTP接收到消息之后將內核文件發送給Client
  5. Client向TFTP發送根文件請求信息，TFTP接收到消息之后返回Linux根文件系統
  6. Client啟動Linux內核，此處會重新通過DHCP獲取IP，因為之前的IP是網卡的而不是內核的。?
  7. Client向TFTP Server發送針對本機的Kickstart文件（在TFTP 服務的pxelinux.cfg目錄下），TFTP將配置文件發回Client，繼而Client根據配置文件執行后續操作。
  8. Client下載軟件包安裝源文件，讀取自動化安裝腳本

PXE僅支持一個版本的系統安裝

（二）TFTP配置

CentOS7.4的話先安裝三個軟件包

yum -y install syslinux? xinetd.x86_64 tftp-server.x86_64

再systemctl start tftp.socket啟動tftp

cp /usr/share/syslinux/pxelinux.0 /var/lib/tftpboot/

三、Cobbler安裝與配置

簡而言之，Cobbler是為了進行多版本系統批量自動安裝的管理工具。

Cobbler的配置結構基于一組注冊的對象。每個對象表示一個與另一個實體相關聯的實體（該對象指向另一個對象，或者另一個對象指向該對象）。當一個對象指向另一個對象時，它就繼承了被指向對象的數據，并可覆蓋或添加更多特定信息。

Distros（發行版）：表示一個操作系統，它承載了內核和initrd的信息，以及內核參數等其他數據。
Profile（配置文件）：包含一個發行版、一個kickstart文件以及可能的存儲庫，還包含更多特定的內核參數等其他數據。
Systems（系統）：表示需要額外配置給客戶機的系統參數。它包含一個配置文件或一個鏡像，還包含IP和MAC地址、電源管理（地址、憑據、類型）、（網卡綁定、設置valn等）。
Repository（鏡像）：保存一個yum或rsync存儲庫的鏡像信息。
Image（存儲庫）：可替換一個包含不屬于此類比的額文件的發行版對象（例如，無法分為內核和initrd的對象）。

各對象的關系圖如下：

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（一）主配置文件

yum install -y cobbler? #epel源安裝cobbler

  • /etc/cobbler/settings?? #cobbler自身的相關配置
    • default_password_crypted: “$1$mF86/UHC$WvcIcX2t6crBz2onWxyac.”

      這個參數是指定批量安裝客戶機系統時指定初始的root密碼的密文

      一個簡單的辦法是，直接復制/etc/shadow中的用戶密碼密文進行替換。

      或者采用如下方法生成：

      openssl passwd -1 -salt $(openssl rand -hex 4) abc123 #最后是設定的密碼

    • default_kickstart: /var/lib/cobbler/kickstarts/default.ks

      默認的kickstart文件路徑，可直接修改默認文件達成自己的需求，或者修改cobbler的profile指定一個或者多個kickstart文件。

    • server ip 必須與cobbler服務器本機IP一致 ，不然cobbler相關命令會卡死。而且報錯卻是httpd未啟動或未代理cobbler頁面或防火墻未關閉。
  • /etc/cobbler/modules.conf ?

    可由cobbler托管的服務配置文件，RSYNC、DHCP、TFTP、DNS；及web訪問驗證方式配置。

    • [authentication]

      module = authn_configfile? #配置cobbler-web訪問時的驗證方式

      常用選項是authn_pam（pam模塊系統用戶驗證）、authn_configfile

      • 使用authn_pam模塊認證cobbler_web用戶
        1. 添加系統用戶，用戶名和密碼按需設定即可，而后將用戶名添加至cobbler_web的admin組中。
        2. 修改/etc/cobbler/users.conf文件，將用戶名添加為admin參數的值即可，如下所示。

          [admins]

          admin = “USER”

      • 使用authn_configfile模塊認證cobbler_web用戶

        創建其認證文件/etc/cobbler/users.digest，并添加所需的用戶 。cobbler_web的realm只能為Cobbler。 如下所示：

        htdigest -c /etc/cobbler/users.digest Cobbler cblradmin

（二）配置Cobbler
  • 管理distro
    • 配置Cobbler使之可用的第一步為定義distro，可以通過為其指定外部的安裝引導內核及ramdisk文件的方式實現。如果已經有完整的系統安裝樹（如CentOS6的安裝鏡像）則推薦使用import直接導入的方式進行。

      $ cobbler import --name=centos7.4 --arch=x86_64 --path=/mnt

      The –arch option need not be specified, as it will normally be auto-detected. We’re doing so in this example in order to prevent multiple architectures from being found (Fedora ships i386 packages on the full DVD, and cobbler will create both x86_64 and i386 distros by default).

      不需要指定 arch 選項, 因為它通常會自動檢測到。在這個例子中這樣做是為了防止發現多個體系結構 (例如Fedora在full DVD 中支持i386與x86_64 兩個版本, 而Cobbler將在默認情況下創建 x86_64 和 i386 發行版本)。

      import會自動將光盤文件復制到/var/www/下自動創建的cobbler目錄

      如果有kickstart文件，也可以使用“–kickstart=/path/to/kickstart_file”一并進行導入 ，不指定此選項，Cobbler也將在生成的profile中引用Cobbler默認的最小化安裝kickstart文件/var/lib/cobbler/kickstarts/default.ks

    • 可使用“cobbler distro list”列出所有的distro。
  • 管理profile

    cobbler使用profile來為特定的需求類別提供所需要安裝配置，即在distro的基礎上通過提供kickstart文件來生成一個特定的系統安裝配置。distro的profile可以出現在PXE的引導菜單中作為安裝的選擇之一。 

    # cobbler profile add --name=centos-6.5-x86_64-basic --distro=centos-6.5-x86_64 --kickstart=/tmp/centos-6.5-x86_64.cfg

    可使用“cobbler profile list”查看已經創建的profile。

    運行cobbler sync 來同步配置，其實profile就是對/var/lib/tftpboot/pxelinux.cfg/default 文件中添加或者修改一個lable段

    DEFAULT menu
PROMPT 0
MENU TITLE Cobbler | http://cobbler.github.io/ #安裝版本選擇菜單的標題可以修改，但是每次同步cobbler設置會覆蓋你的修改
TIMEOUT 200 ?#超時時間，查了官方文檔in units of 1/10 s. 也就是20s，依需要修改；如果你敲任意鍵將停止計時
TOTALTIMEOUT 6000 #此超時是不論用戶是否敲鍵盤超時都將執行下一步操作
即
# Wait 20 seconds unless the user types something, but
# always boot after 10 minutes.
?
ONTIMEOUT local #設置在超時時調用的命令行 (通常引用標簽)。如果未指定, 則使用 UI (如果存在) 或默認值。
?
LABEL local
 ? ? ?  MENU LABEL (local)
 ? ? ?  MENU DEFAULT ? #默認條目，如果你添加了條目要實現自動安裝系統時將此項剪切過去
 ? ? ?  LOCALBOOT -1
?
?
?
MENU end
  • system用的不多，因為我們有更好的選擇，ansible與puppet。

    cobbler安裝系統的流程如下：

    DHCP&PXE&Cobbler

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