PXE(preboot execute environment)是由Intel 公司開(kāi)發(fā)的技術(shù),工作于Client/Server 的網(wǎng)絡(luò)模式，支持工作站通過(guò)網(wǎng)絡(luò)從遠(yuǎn)端服務(wù)器下載映像，并由此支持來(lái)自網(wǎng)絡(luò)的操作系統(tǒng)的啟動(dòng)過(guò)程。這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)被主要應(yīng)用于網(wǎng)吧無(wú)盤克隆，通過(guò)使用PXE 無(wú)盤啟動(dòng)技術(shù)和GHOST 等還原工具，可以實(shí)現(xiàn)無(wú)需軟驅(qū)、光驅(qū)、網(wǎng)絡(luò)還原卡等情況下網(wǎng)吧機(jī)房的快速克隆和部署。

    隨著信息技術(shù)和高性能數(shù)據(jù)中心的蓬勃發(fā)展，“云”這個(gè)當(dāng)下信息時(shí)代最新潮的名詞已經(jīng)越來(lái)越多的進(jìn)入了人們的視野。云具有極大的靈活性。云的核心是提供可擴(kuò)展、隨時(shí)可用的計(jì)算和存儲(chǔ)環(huán)境，這些環(huán)境可更安全的同時(shí)應(yīng)用于多個(gè)用戶。本文介紹的就是通過(guò)使用私有云和虛擬機(jī)技術(shù)，PXE 在現(xiàn)代化大中型企業(yè)中一種新的應(yīng)用模式，企業(yè)可以根據(jù)要求自己定制特殊的系統(tǒng)安裝細(xì)節(jié)，達(dá)到原原本本的安裝流程，最大程度上可以避免不必要的硬件沖突，同時(shí)可以顯著提高IT部門的工作效率

1 云技術(shù)

    1.1 云的概念

    “云”這一術(shù)語(yǔ)最早用于電信網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，因?yàn)樗鼈冊(cè)诩夹g(shù)示意圖上被畫成云，表示移動(dòng)和處理信息的區(qū)域，但我們一般人不用管這其中的技術(shù)細(xì)節(jié)。

    一個(gè)被廣泛接受的正式定義來(lái)自美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院：“云計(jì)算是一個(gè)模型，允許方便地通過(guò)網(wǎng)絡(luò)按需訪問(wèn)一個(gè)共享的可配置計(jì)算資源池，這些資源（例如網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器、存儲(chǔ)、應(yīng)用程序和服務(wù)）可以快速調(diào)配和釋放，只需要極少的管理工作或服務(wù)提供商交互。

    云靈活性的強(qiáng)大之處體現(xiàn)于動(dòng)態(tài)資源調(diào)配過(guò)程中——它能夠讓企業(yè)根據(jù)需求和使用率的高低來(lái)擴(kuò)大或縮減規(guī)模。

    云模式還可以確保更高的資源和IT資產(chǎn)利用率，從而在為用戶提供所需服務(wù)的同時(shí)降低總體成本。

    1.2 私有云的特點(diǎn)

    公司或組織在使用云計(jì)算時(shí)可以采用兩種基本模式。一種模式稱為“公共云”，這實(shí)際上是一種基于服務(wù)的模式，用戶可以在這種模式中為組織提供的內(nèi)部普通運(yùn)營(yíng)服務(wù)付費(fèi)。這種模式的優(yōu)點(diǎn)是計(jì)算資產(chǎn)歸他人所有和管理，從而有效降低了總體成本。但是，有些組織可能關(guān)心如確�？煽匦院兔舾袛�(shù)據(jù)安全性等問(wèn)題。另一個(gè)模式是“私有云”，這種模式僅供組織內(nèi)部使用，從而提供更強(qiáng)的直接控制力�！八接性啤睂⒋私M織資源和調(diào)配服務(wù)（包括舊式系統(tǒng)）的做法搬到了公司的防火墻和安全基礎(chǔ)架構(gòu)內(nèi)。它差不多可以提供公用云具備的所有優(yōu)勢(shì)但沒(méi)有后者存在的重大缺陷和風(fēng)險(xiǎn)。

    1.3 私有云的實(shí)現(xiàn)

    毫無(wú)疑問(wèn)，私有云是基于數(shù)據(jù)中心而存在的，而數(shù)據(jù)中心存取數(shù)據(jù)最重要的技術(shù)就是虛擬化技術(shù)，可見(jiàn)虛擬化技術(shù)是實(shí)現(xiàn)私有云的核心，而且虛擬化的優(yōu)勢(shì)與私有云的概念完美吻合，完全虛擬化的私有云可通過(guò)滿足管理、業(yè)務(wù)連續(xù)性和備份方面的需求最大限度地降低風(fēng)險(xiǎn)，因此最佳方法應(yīng)運(yùn)而生。

    虛擬機(jī)指通過(guò)軟件模擬的具有完整硬件系統(tǒng)功能的、運(yùn)行在一個(gè)完全隔離環(huán)境中的完整計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。通過(guò)虛擬機(jī)軟件，你可以在一臺(tái)物理計(jì)算機(jī)上模擬出一臺(tái)或多臺(tái)虛擬的計(jì)算機(jī)，這些虛擬機(jī)完全就像真正的計(jì)算機(jī)那樣進(jìn)行工作，例如你可以安裝操作系統(tǒng)、安裝應(yīng)用程序、訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)資源等等。對(duì)于你而言，它只是運(yùn)行在你物理計(jì)算機(jī)上的一個(gè)應(yīng)用程序，但是對(duì)于在虛擬機(jī)中運(yùn)行的應(yīng)用程序而言，它就是一臺(tái)真正的計(jì)算機(jī)。

    通過(guò)虛擬化技術(shù)將管理離散的硬件更改為管理虛擬化的共享資源池，其中包括服務(wù)器、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)連接。通過(guò)虛擬化所有IT 資源，可以提高資源利用效率并針對(duì)高優(yōu)先級(jí)應(yīng)用程序進(jìn)行動(dòng)態(tài)資源分配，如圖1 所示：

圖1 VMware 虛擬架構(gòu)

2 PXE 技術(shù)

    2.1 PXE 工作原理

    PXE 是RPL (Remote Initial ProgramLoad,遠(yuǎn)程啟動(dòng)服務(wù))的升級(jí)產(chǎn)品,支持工作站通過(guò)網(wǎng)絡(luò)從遠(yuǎn)端服務(wù)器下載鏡像,也提供了從網(wǎng)絡(luò)啟動(dòng)的功能，其通信協(xié)議采用TCP/IP，與Inte rnet 連接高效而可靠。

    其工作原理如下:當(dāng)被控端的計(jì)算機(jī)BIOS 設(shè)置從網(wǎng)絡(luò)啟動(dòng)時(shí),啟動(dòng)后,網(wǎng)卡中的PXE BootROM在獲得控制權(quán)之前先做自我測(cè)試,然后發(fā)送一個(gè)動(dòng)態(tài)獲得IP 地址的廣播包(請(qǐng)求FIND 幀)到網(wǎng)絡(luò)上。主控端在收到該廣播包后,就會(huì)送回DHCP 回應(yīng),發(fā)送給被控端分配IP 地址的DHCP 回應(yīng)包。被控端收到DHCP 回應(yīng)后,則會(huì)響應(yīng)一個(gè)FRAME,以請(qǐng)求傳送啟動(dòng)文件。之后,主控端將和被控端再進(jìn)行一系列應(yīng)答,以決定啟動(dòng)的一些參數(shù)。被控端通過(guò)TFTP 通訊協(xié)議從主控端下載開(kāi)機(jī)啟動(dòng)文件,啟動(dòng)文件接收完成后將控制權(quán)轉(zhuǎn)交給啟動(dòng)塊,完成PXE 啟動(dòng)，如圖2 所示：

圖2 PXE 工作原理圖

    2.2 PXE 的虛擬化

    首先，在機(jī)器中安裝VMware-ESX 服務(wù)器，它是企業(yè)數(shù)據(jù)中心的理想工具，也是一個(gè)適用于任何系統(tǒng)環(huán)境的企業(yè)級(jí)的虛擬機(jī)軟件，它可以增加資源的利用率、擴(kuò)展計(jì)算能力并且能將服務(wù)器的可管理性增至最大，從而將計(jì)算基礎(chǔ)架構(gòu)的TCO(total cost of ownership)降至最低。

    然后在VMware 服務(wù)器中新建幾個(gè)虛擬機(jī)，再其中一個(gè)虛擬機(jī)中安裝PXE 服務(wù)器，由于Windows Server 2003 具有較強(qiáng)的兼容性和較廣的使用度，我們將它選擇作為PXE 服務(wù)器的使用平臺(tái)。所有的虛擬機(jī)在VMware 服務(wù)器中動(dòng)態(tài)享受資源分配，適合各種要求嚴(yán)格的應(yīng)用程序的需要，從而將虛擬服務(wù)器的性能發(fā)揮到極致。

    2.3 PXE 工作協(xié)議

    一般情況下，PXE 在運(yùn)行中主要用到了DHCP 和TFTP這兩個(gè)協(xié)議。

    2.3.1 DHCP 協(xié)議

    DHCP 是Dynamic Host Configuration Protocol(動(dòng)態(tài)主機(jī)配置協(xié)議)縮寫，它的前身是BOOTP。DHCP 可以說(shuō)是BOOTP 的增強(qiáng)版本，它分為兩個(gè)部份：一個(gè)是服務(wù)器端，而另一個(gè)是客戶端。所有的IP 網(wǎng)絡(luò)設(shè)定數(shù)據(jù)都由DHCP服務(wù)器集中管理，并負(fù)責(zé)處理客戶端的DHCP 要求；而客戶端則會(huì)使用從服務(wù)器分配下來(lái)的IP 環(huán)境數(shù)據(jù)。

    2.3.2 TFTP 協(xié)議

    TFTP（Trivial File Transfer Protocol,簡(jiǎn)單文件傳輸協(xié)議）是TCP/IP 協(xié)議族中的一個(gè)用來(lái)在客戶機(jī)與服務(wù)器之間進(jìn)行簡(jiǎn)單文件傳輸?shù)膮f(xié)議，提供不復(fù)雜、開(kāi)銷不大的文件傳輸服務(wù)。它基于UDP 協(xié)議而實(shí)現(xiàn)，此協(xié)議設(shè)計(jì)的時(shí)候是進(jìn)行小文件傳輸?shù)�。因此它不具備通常的FTP 的許多功能，它只能從文件服務(wù)器上獲得或?qū)懭胛募�，不能列出目錄，不進(jìn)行認(rèn)證。

    2.4 PXE 工作環(huán)境設(shè)置

    在搭設(shè)PXE 服務(wù)器時(shí)首先要安裝一系列工具包，確保隨后設(shè)置的正確性， 這些包主要有：dhcp-3.0.5-21 ，tftp-server-0.49-2，nfs-utils-1.0.9-42， portmap-4.0-65.2.2.1，samba-common-3.0.3-3.14 等。

    在Windows 和Linux 系統(tǒng)環(huán)境下均可以搭設(shè)DHCP 和TFTP 服務(wù)器，Windows 環(huán)境下的配置是圖形化，比較簡(jiǎn)單這里不加以敘述。在Linux 環(huán)境下的配置則相對(duì)來(lái)說(shuō)復(fù)雜了很多，這里主要給出dhcpd.conf 的配置：

    ddns-update-style interim; //設(shè)置dhcp 互動(dòng)更新模式

    #ignore client-updates //忽略客戶端更新

    subnet 192.168.1.0 netmask 255.255.255.0 {//設(shè)置子網(wǎng)申明

    range 192.168.1.2 192.168.1.254;

    //設(shè)置限定分配的IP 地址范圍default-lease-time 86400;

    //設(shè)置默認(rèn)租期，單位為秒max-lease-time 86400;

    option ip-forwarding off;

    option broadcast-address 192.168.1.255;

    //設(shè)置客戶端默認(rèn)網(wǎng)關(guān)option subnet-mask 255.255.255.0;

    //設(shè)置客戶端子網(wǎng)掩碼

    option ntp-servers 192.168.1.100;

    option domain-name-servers 192.168.1.100;

    option netbios-name-servers 192.168.1.100;

    next-server 192．168．1．1：

    //設(shè)置指定初始啟動(dòng)文檔存放的主機(jī)地址

    filename"pxelinux．0”：／／設(shè)置傳輸文件}

    2．5鏡像生成方法的比較

    生成PxE安裝鏡像文件的方法主要有三種，他們分別是：RAMDisk Linux，IDA Multi-server Cloning和WinPEImage。接下來(lái)我們將逐一分析他們的架構(gòu)以及優(yōu)缺點(diǎn)。

    2．5．1 RAMDisk Linux

    通過(guò)將自制的Linux內(nèi)核與RAMDisk結(jié)合在一起成為一個(gè)特殊的無(wú)盤化Linux系統(tǒng)，這種生成鏡像的方式靈活性很高，企業(yè)可以根據(jù)自身要求的不同定制不同的流程，并且可以控制鏡像文件的大小，同時(shí)這種鏡像的傳輸速度和另外幾個(gè)相比也是最快的。但是這種方式同樣具有不可忽視的缺點(diǎn)。那就是要生成RAMDiskLinux度相當(dāng)大，需要熟練掌握Linux內(nèi)核的知識(shí)以及具有相當(dāng)老練的編程技術(shù)，這對(duì)于非IT行業(yè)的企業(yè)來(lái)說(shuō)無(wú)疑是一個(gè)很大的障礙。

    2．5．2 IDAMulti-serverCloning

    通過(guò)使用第三方的開(kāi)源軟件比如Intel公司的IDA(IntelDevelopment Assistant)其中的多機(jī)復(fù)制功能來(lái)自動(dòng)的生成PXE鏡像文件，對(duì)于那些不具備Linux內(nèi)核知識(shí)的企業(yè)來(lái)說(shuō)。操作簡(jiǎn)單易值，并能自動(dòng)生成PXE鏡像的第三方軟件無(wú)疑是個(gè)很好的選擇，但是由于軟件的設(shè)定關(guān)系，企業(yè)無(wú)法再PXE鏡像中添加頓外的自定義腳本，所以在靈活性方面不如RAMDisk Linux的方法。

    2．5．3 WinPE Image

    通過(guò)使用Microsoft提供的免費(fèi)套組工具AutomatedInstallation Kit和Deployment toolkit2010來(lái)生成定制化的PXE鏡像，是本文主要推薦的鏡像生成方式，它的架構(gòu)，如圖3所示：

圖3 WinPE鏡像架構(gòu)

    通過(guò)這種方法生成WinPE鏡像比較靈活，由于Windows Automated Installation Kit提供了較高的自由度，企業(yè)可以自定義任何Windows產(chǎn)品。并且提供靈活的方法和工具來(lái)幫助優(yōu)化非Windows操作系統(tǒng)組成部分的應(yīng)用程序和設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。不過(guò)相對(duì)而言，WinPE的鏡像文件比較大，為了獲取較高的傳輸速度對(duì)網(wǎng)絡(luò)的要求比較高，不過(guò)這對(duì)于一般企業(yè)來(lái)說(shuō)并不是難以解決的�？偟膩�(lái)說(shuō)，使用微軟工具生成WinPE Image對(duì)于企業(yè)來(lái)說(shuō)是相當(dāng)理想的一個(gè)選擇。

3 新模式與傳統(tǒng)方法比較

    3．1與媒介安裝比較

    傳統(tǒng)企業(yè)的IT部門大多用光盤、u盤、外接硬盤等方式安裝操作系統(tǒng)及驅(qū)動(dòng)，這樣的方法不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力。并且極大的浪費(fèi)了公司人力和財(cái)力資源。試想一下，一個(gè)擁有數(shù)萬(wàn)名員工的跨國(guó)大型企業(yè)，僅僅安裝和恢復(fù)系統(tǒng)就需要耗費(fèi)多少公司的IT資源。

    但是，如果這些企業(yè)采用本文所提到的新型的方法，利用虛報(bào)技術(shù)將其IT資源整合虛擬化，集中放置在企業(yè)自制的私有云中。IT部門只需要針對(duì)員工的需要制作定制化的WinPE Image。將其放入在私有云中的虛擬PXE服務(wù)器內(nèi)，員工只需要連上網(wǎng)線。開(kāi)機(jī)選擇需要安裝的OS，就可以一鍵完成整個(gè)安裝，大大節(jié)約了雙方的時(shí)同和精力。IT部門也可以更好地開(kāi)展協(xié)作和創(chuàng)新，更快地開(kāi)發(fā)和部署應(yīng)用程序，更加高效、靈活她提供技術(shù)和服務(wù)。

    3．2與網(wǎng)絡(luò)克隆比較

    相比于大多數(shù)網(wǎng)吧采用的網(wǎng)絡(luò)克隆技術(shù)，采用WinPEImage進(jìn)行PXE網(wǎng)絡(luò)安裝的方式更具安全性和選擇性。由于網(wǎng)絡(luò)克隆是原原本本對(duì)母機(jī)進(jìn)行復(fù)制，如果目標(biāo)機(jī)器的主板與母機(jī)主板有所差異，報(bào)可能會(huì)造成硬件的信息沖突，從而影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性，另外，如果需要多個(gè)克隆鏡像就必須事先安裝多個(gè)系統(tǒng)再進(jìn)行克隆，這無(wú)疑也是相當(dāng)耗費(fèi)時(shí)問(wèn)輔力的事情。

    但是,PXE網(wǎng)絡(luò)安裝則很好的避免了這些問(wèn)題，員工在安裝使用的系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)方面有更多的選擇，并且因?yàn)橛蒞iBPE Image引導(dǎo)的安裝完整的一步步重現(xiàn)了系統(tǒng)安裝的流程，所以安裝完成的系統(tǒng)不會(huì)產(chǎn)生任何軟件或者硬件的沖突，具有相當(dāng)高的可靠性和完整性。

4 結(jié)語(yǔ)

    對(duì)于一個(gè)企業(yè)來(lái)說(shuō)，IT部門的能效會(huì)直接影響該企業(yè)的整體的辦事效率。本文所提出適臺(tái)企業(yè)的新型PXE使用模式，借助了虛擬化技術(shù)建立企業(yè)的私有云，將PXE安裝在虛擬服務(wù)囂之中，并且加入由Microsoft提供的AutomatedImtallation Kit和Deploymem toolkit2010工具所生成wiriPE鏡像。與傳統(tǒng)方法相比為企業(yè)提供了更為安全、可靠、靈活的IT環(huán)境，兼顧了規(guī)模和靈活性，不僅可以在降低成本的同時(shí)加快見(jiàn)到效益，更加可以同時(shí)從更多方面優(yōu)化性能。由此可以看出，本文提出設(shè)計(jì)的新型使用模式具有較強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值，擁有一定的推廣意義。

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本文標(biāo)題：基于云計(jì)算的虛擬化PXE技術(shù)在企業(yè)的應(yīng)用模式

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