构建网络服务器需要什么东西（如何构建一台网络引导服务器）

威哥 2023-06-11 10:33:42 156

构建网络服务器需要什么东西（如何构建一台网络引导服务器）$ sudo -i最小化安装的 Fedora Server 运行起来之后，以 root 用户登入：本教程的第一部分将包括创建一台网络引导服务器和镜像。第二部分将展示如何去添加 Kerberos 验证的家目录到网络引导配置中。首先去下载 Fedora 服务器的 netinst 镜像，将它刻录到一张光盘上，然后用它引导服务器来重新格式化。我们只需要一个典型的 Fedora Server 的“最小化安装”来作为我们的开端，安装完成后，我们可以使用命令行去添加我们需要的任何额外的包。注意：本教程中我们将使用 Fedora 28。其它版本在“最小化安装”中包含的包可能略有不同。如果你使用的是不同的 Fedora 版本，如果一个预期的文件或命令不可用，你可能需要做一些调试。

构建网络服务器需要什么东西（如何构建一台网络引导服务器）(1)

编译自： https://fedoramagazine.org/how-to-build-a-netboot-server-part-1/

作者： Gregory Bartholomew

译者： qhwdw

有些计算机网络需要在各个物理机器上维护相同的软件和配置。学校的计算机实验室就是这样的一个环境。网络引导服务器能够被配置为基于网络去提供一个完整的操作系统，以便于客户端计算机从一个中央位置获取配置。本教程将向你展示构建一台网络引导服务器的一种方法。

本教程的第一部分将包括创建一台网络引导服务器和镜像。第二部分将展示如何去添加 Kerberos 验证的家目录到网络引导配置中。

初始化配置

首先去下载 Fedora 服务器的 netinst 镜像，将它刻录到一张光盘上，然后用它引导服务器来重新格式化。我们只需要一个典型的 Fedora Server 的“最小化安装”来作为我们的开端，安装完成后，我们可以使用命令行去添加我们需要的任何额外的包。

构建网络服务器需要什么东西（如何构建一台网络引导服务器）(2)

注意：本教程中我们将使用 Fedora 28。其它版本在“最小化安装”中包含的包可能略有不同。如果你使用的是不同的 Fedora 版本，如果一个预期的文件或命令不可用，你可能需要做一些调试。

最小化安装的 Fedora Server 运行起来之后，以 root 用户登入：

$ sudo -i

并设置主机名字：

$ MY_HOSTNAME=server-01.example.edu

$ hostnamectl set-hostname $MY_HOSTNAME

注意：Red Hat 建议静态和临时名字应都要与这个机器在 DNS 中的完全合格域名相匹配，比如 host.example.com（了解主机名字）。

注意：本指南为了方便“复制粘贴”。需要自定义的任何值都声明为一个 MY_* 变量，在你运行剩余命令之前，你可能需要调整它。如果你注销之后，变量的赋值将被清除。

注意：Fedora 28 Server 在默认情况下往往会转储大量的日志到控制台上。你可以通过运行命令：sysctl -w kernel.printk=0 去禁用控制台日志输出。

接下来，我们需要在我们的服务器上配置一个静态网络地址。运行下面的一系列命令将找到并重新配置你的默认网络连接：

$ MY_DNS1=192.0.2.91

$ MY_DNS2=192.0.2.92

$ MY_IP=192.0.2.158

$ MY_PREFIX=24

$ MY_GATEWAY=192.0.2.254

$ DEFAULT_DEV=$(ip route show default | awk '{print $5}')

$ DEFAULT_CON=$(nmcli d show $DEFAULT_DEV | sed -n '/^GENERAL.CONNECTION:/s!.*:\s*!! p')

$ nohup bash << END

nmcli con mod "$DEFAULT_CON" connection.id "$DEFAULT_DEV"

nmcli con mod "$DEFAULT_DEV" connection.interface-name "$DEFAULT_DEV"

nmcli con mod "$DEFAULT_DEV" ipv4.method disabled

nmcli con up "$DEFAULT_DEV"

nmcli con add con-name br0 ifname br0 type bridge

nmcli con mod br0 bridge.stp no

nmcli con mod br0 ipv4.dns $MY_DNS1 $MY_DNS2

nmcli con mod br0 ipv4.addresses $MY_IP/$MY_PREFIX

nmcli con mod br0 ipv4.gateway $MY_GATEWAY

nmcli con mod br0 ipv4.method manual

nmcli con up br0

nmcli con add con-name br0-slave0 ifname "$DEFAULT_DEV" type bridge-slave master br0

nmcli con up br0-slave0

END

注意：上面最后的一组命令被封装到一个 nohup 脚本中，因为它将临时禁用网络。这个 nohup 命令可以让 nmcli 命令运行完成，即使你的 SSH 连接断开。注意，连接恢复可能需要 10 秒左右的时间，如果你改变了服务器 IP 地址，你将需要重新启动一个新的 SSH 连接。

注意：上面的网络配置在默认的连接之上创建了一个网桥，这样我们在后面的测试中就可以直接运行一个虚拟机实例。如果你不想在这台服务器上去直接测试网络引导镜像，你可以跳过创建网桥的命令，并直接在你的默认网络连接上配置静态 IP 地址。

安装和配置 NFS4

从安装 nfs-utils 包开始：

$ dnf install -y nfs-utils

为发布 NFS 去创建一个顶级的伪文件系统，然后在你的网络上共享它：

$ MY_SUBNET=192.0.2.0

$ mkdir /export

$ echo "/export -fsid=0 ro sec=sys root_squash $MY_SUBNET/$MY_PREFIX" > /etc/exports

selinux 会干扰网络引导服务器的运行。为它配置例外规则超出了本教程中，因此我们这里直接禁用它：

$ sed -i '/GRUB_CMDLINE_LINUX/s/"$/ audit=0 selinux=0"/' /etc/default/grub

$ grub2-mkconfig -o /boot/grub2/grub.cfg

$ sed -i 's/SELINUX=enforcing/SELINUX=disabled/' /etc/sysconfig/selinux

$ setenforce 0

注意：应该不需要编辑 grub 命令行，但我们在测试过程中发现，直接编辑 /etc/sysconfig/selinux 被证明重启后是无效的，因此这样做再次确保设置了 selinux=0 标志。

现在，在本地防火墙中为 NFS 服务添加一个例外规则，然后启动 NFS 服务：

$ firewall-cmd --add-service nfs

$ firewall-cmd --runtime-to-permanent

$ systemctl enable nfs-server.service

$ systemctl start nfs-server.service

创建网络引导镜像

现在我们的 NFS 服务器已经启动运行了，我们需要为它提供一个操作系统镜像，以便于它提供给客户端计算机。我们将从一个非常小的镜像开始，等一切顺利之后再添加。

首先，创建一个存放我们镜像的新目录：

$ mkdir /fc28

使用 dnf 命令在新目录下用几个基础包去构建镜像：

$ dnf -y --releasever=28 --installroot=/fc28 install fedora-release systemd passwd rootfiles sudo dracut dracut-network nfs-utils vim-minimal dnf

在上面的命令中省略了很重要的 kernel 包。在它们被安装完成之前，我们需要去调整一下 initramfs 镜像中包含的驱动程序集，kernel 首次安装时将自动构建这个镜像。尤其是，我们需要禁用 hostonly 模式，以便于 initramfs 镜像能够在各种硬件平台上正常工作，并且我们还需要添加对网络和 NFS 的支持：

$ echo 'hostonly=no' > /fc28/etc/dracut.conf.d/hostonly.conf

$ echo 'add_dracutmodules =" network nfs "' > /fc28/etc/dracut.conf.d/netboot.conf

现在，安装 kernel 包：

$ dnf -y --installroot=/fc28 install kernel

设置一个阻止 kernel 包被更新的规则：

$ echo 'exclude=kernel-*' >> /fc28/etc/dnf/dnf.conf

设置 locale：

$ echo 'LANG="en_US.UTF-8"' > /fc28/etc/locale.conf

注意：如果 locale 没有正确配置，一些程序（如 GNOME Terminal）将无法正常工作。

设置客户端的主机名字：

$ MY_CLIENT_HOSTNAME=client-01.example.edu

$ echo $MY_CLIENT_HOSTNAME > /fc28/etc/hostname

禁用控制台日志输出：

$ echo 'kernel.printk = 0 4 1 7' > /fc28/etc/sysctl.d/00-printk.conf

定义网络引导镜像中的本地 liveuser 用户：

$ echo 'liveuser:x:1000:1000::/home/liveuser:/bin/bash' >> /fc28/etc/passwd

$ echo 'liveuser::::::::' >> /fc28/etc/shadow

$ echo 'liveuser:x:1000:' >> /fc28/etc/group

$ echo 'liveuser:!::' >> /fc28/etc/gshadow

允许 liveuser 使用 sudo：

$ echo 'liveuser ALL=(ALL) NOPASSWD: ALL' > /fc28/etc/sudoers.d/liveuser

启用自动创建家目录：

$ dnf install -y --installroot=/fc28 authselect oddjob-mkhomedir

$ echo 'dirs /home' > /fc28/etc/rwtab.d/home

$ chroot /fc28 authselect select sssd with-mkhomedir --force

$ chroot /fc28 systemctl enable oddjobd.service

由于多个客户端将会同时挂载我们的镜像，我们需要去配置镜像工作在只读模式中：

$ sed -i 's/^READONLY=no$/READONLY=yes/' /fc28/etc/sysconfig/readonly-root

配置日志输出到内存而不是持久存储中：

$ sed -i 's/^#Storage=auto$/Storage=volatile/' /fc28/etc/systemd/journald.conf

配置 DNS：

$ MY_DNS1=192.0.2.91

$ MY_DNS2=192.0.2.92

$ cat << END > /fc28/etc/resolv.conf

nameserver $MY_DNS1

nameserver $MY_DNS2

END

绕开编写本教程时存在的根目录只读挂载的 bug（ BZ1542567 ）：

$ echo 'dirs /var/lib/gssproxy' > /fc28/etc/rwtab.d/gssproxy

$ cat << END > /fc28/etc/rwtab.d/systemd

dirs /var/lib/systemd/catalog

dirs /var/lib/systemd/coredump

END

最后，为我们镜像创建 NFS 文件系统，并将它共享到我们的子网中：

$ mkdir /export/fc28

$ echo '/fc28 /export/fc28 none bind 0 0' >> /etc/fstab

$ mount /export/fc28

$ echo "/export/fc28 -ro sec=sys no_root_squash $MY_SUBNET/$MY_PREFIX" > /etc/exports.d/fc28.exports

$ exportfs -vr

创建引导加载器

现在，我们已经有了可以进行网络引导的操作系统，我们需要一个引导加载器去从客户端系统上启动它。在本教程中我们使用的是 iPXE 。

注意：本节和接下来的节使用 QEMU 测试，也能在另外一台单独的计算机上来完成；它们并不需要在网络引导服务器上来运行。

安装 git 并使用它去下载 iPXE：

$ dnf install -y git

$ git clone http://git.ipxe.org/ipxe.git $HOME/ipxe

现在我们需要去为我们的引导加载器创建一个指定的启动脚本：

$ cat << 'END' > $HOME/ipxe/init.ipxe

#!ipxe

prompt --key 0x02 --timeout 2000 Press Ctrl-B for the iPXE command line... && shell ||

dhcp || exit

set prefix file:///linux

chain ${prefix}/boot.cfg || exit

END

启动 “file” 下载协议：

$ echo '#define DOWNLOAD_PROTO_FILE' > $HOME/ipxe/src/config/local/general.h

安装 C 编译器以及相关的工具和库：

$ dnf groupinstall -y "C Development Tools and Libraries"

构建引导加载器：

$ cd $HOME/ipxe/src

$ make clean

$ make bin-x86_64-efi/ipxe.efi EMBED=../init.ipxe

记下新编译的引导加载器的存储位置。我们将在接下来的节中用到它：

$ IPXE_FILE="$HOME/ipxe/src/bin-x86_64-efi/ipxe.efi"

用 QEMU 测试

这一节是可选的，但是你需要去复制下面显示在物理机器上的 EFI 系统分区的布局，在网络引导时需要去配置它们。

注意：如果你想实现一个完全的无盘系统，你也可以复制那个文件到一个 TFTP 服务器，然后从 DHCP 上指向那台服务器。

为了使用 QEMU 去测试我们的引导加载器，我们继续去创建一个仅包含一个 EFI 系统分区和我们的启动文件的、很小的磁盘镜像。

从创建 EFI 系统分区所需要的目录布局开始，然后把我们在前面节中创建的引导加载器复制进去：

$ mkdir -p $HOME/esp/efi/boot

$ mkdir $HOME/esp/linux

$ cp $IPXE_FILE $HOME/esp/efi/boot/bootx64.efi

下面的命令将识别我们的引导加载器镜像正在使用的内核版本，并将它保存到一个变量中，以备后续的配置命令去使用它：

$ DEFAULT_VER=$(ls -c /fc28/lib/modules | head -n 1)

定义我们的客户端计算机将使用的引导配置：

$ MY_DNS1=192.0.2.91

$ MY_DNS2=192.0.2.92

$ MY_NFS4=server-01.example.edu

$ cat << END > $HOME/esp/linux/boot.cfg

#!ipxe

kernel --name kernel.efi \${prefix}/vmlinuz-$DEFAULT_VER initrd=initrd.img ro ip=dhcp rd.peerdns=0 nameserver=$MY_DNS1 nameserver=$MY_DNS2 root=nfs4:$MY_NFS4:/fc28 console=tty0 console=ttyS0 115200n8 audit=0 selinux=0 quiet

initrd --name initrd.img \${prefix}/initramfs-$DEFAULT_VER.img

boot || exit

END

注意：上面的引导脚本展示了如何使用 iPXE 去网络引导 Linux 的最小示例。还可以做更多更复杂的配置。值得注意的是，iPXE 支持交互式引导菜单，它可以让你配置默认选项和超时时间。比如，一个更高级一点 iPXE 脚本可以默认从本地磁盘引导一个操作系统，如果在倒计时结束之前用户按下了一个键，才会去网络引导一个操作系统。

复制 Linux 内核并分配 initramfs 给 EFI 系统分区：

$ cp $(find /fc28/lib/modules -maxdepth 2 -name 'vmlinuz' | grep -m 1 $DEFAULT_VER) $HOME/esp/linux/vmlinuz-$DEFAULT_VER

$ cp $(find /fc28/boot -name 'init*' | grep -m 1 $DEFAULT_VER) $HOME/esp/linux/initramfs-$DEFAULT_VER.img

我们最终的目录布局应该看起来像下面的样子：

esp

├── efi

│ └── boot

│ └── bootx64.efi

└── linux

├── boot.cfg

├── initramfs-4.18.18-200.fc28.x86_64.img

└── vmlinuz-4.18.18-200.fc28.x86_64

要让 QEMU 去使用我们的 EFI 系统分区，我们需要去创建一个小的 uefi.img 磁盘镜像来包含它，然后将它连接到 QEMU 作为主引导驱动器。

开始安装必需的工具：

$ dnf install -y parted dosfstools

现在创建 uefi.img 文件，并将 esp 目录中的文件复制进去：

$ ESP_SIZE=$(du -ks $HOME/esp | cut -f 1)

$ dd if=/dev/zero of=$HOME/uefi.img count=$((${ESP_SIZE} 5000)) bs=1KiB

$ UEFI_DEV=$(losetup --show -f $HOME/uefi.img)

$ parted ${UEFI_DEV} -s mklabel gpt mkpart EFI FAT16 1MiB 100% toggle 1 boot

$ mkfs -t msdos ${UEFI_DEV}p1

$ mkdir -p $HOME/mnt

$ mount ${UEFI_DEV}p1 $HOME/mnt

$ cp -r $HOME/esp/* $HOME/mnt

$ umount $HOME/mnt

$ losetup -d ${UEFI_DEV}

注意：在物理计算机上，你只需要从 esp 目录中复制文件到计算机上已存在的 EFI 系统分区中。你不需要使用 uefi.img 文件去引导物理计算机。

注意：在一个物理计算机上，如果文件名已存在，你可以重命名 bootx64.efi 文件，如果你重命名了它，就需要去编辑计算机的 BIOS 设置，并添加重命令后的 efi 文件到引导列表中。

接下来我们需要去安装 qemu 包：

$ dnf install -y qemu-system-x86

允许 QEMU 访问我们在本教程“初始化配置”一节中创建的网桥：

$ echo 'allow br0' > /etc/qemu/bridge.conf

创建一个 OVMF_VARS.fd 镜像的副本去保存我们虚拟机的持久 BIOS 配置：

$ cp /usr/share/edk2/ovmf/OVMF_VARS.fd $HOME

现在，启动虚拟机：

$ qemu-system-x86_64 -machine accel=kvm -nographic -m 1024 -drive if=pflash format=raw unit=0 file=/usr/share/edk2/ovmf/OVMF_CODE.fd readonly=on -drive if=pflash format=raw unit=1 file=$HOME/OVMF_VARS.fd -drive if=ide format=raw file=$HOME/uefi.img -net bridge br=br0 -net nic model=virtio

如果一切顺利，你将看到类似下图所示的结果：

构建网络服务器需要什么东西（如何构建一台网络引导服务器）(3)