基于Ubuntu 12.04 LTS Server的无盘工作站
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本文介绍了基于 Ubuntu 12.04 的无盘工作站配置方法，适用于网吧、教学和科研等场景。通过设置服务器和工作站的网络配置、安装必要的软件和配置文件，实现多台无盘工作站的独立运行。最后，通过验证步骤确保无盘工作站能够正常启动和运行。
基于Ubuntu 12.04 LTS Server的无盘工作站
- 1. 基于 UbuntuUbuntuUbuntuUbuntu 12.0412.0412.0412.04 LTSLTSLTSLTS ServerServerServerServer 的无盘工作站 4b3tt0r_at_gmail.com 很多情况下，无盘工作站还是被广泛应用的。如网吧、教学机构、科研机构 等，出于经济性、可维护性、安全性等方面考虑，无盘工作站都是比较不错的选 择。虽然近年来由于硬件——尤其是硬盘——的性价比较过去越来越高，经济性 已经不再是最大的考虑因素，但无盘工作站以其可维护性强、安全性高等特点， 仍然占有一席之地。 本文所描述的方法和步骤，是基于 Ubuntu Linux 系统的开源无盘工作站方 案，希望能够为人们提供一些帮助。 1.1.1.1. 环境 1.1.1.1. 服务器 数量：1 台 OS：Ubuntu Server 12.04.2 LTS（预装） CPU：Intel Xeon 2.4 双核，2 颗 内存：4GB 硬盘：>2TB 2.2.2.2. 工作站 数量：1～154 台 OS：Ububtu Desktop 12.04.2 LTS CPU：Intel 酷睿 i5 内存：2GB 硬盘：无 网卡：Realtek PCIe GBE（支持 PXE） 3.3.3.3. 客户端 数量：1 台 OS：Ububtu Desktop 12.04.2 LTS（预装）
- 2. CPU：Intel 酷睿 i5 内存：2GB 硬盘：80GB 网卡：普通 100M/1000M 兼容网卡 * 客户端用于在服务器上安装一个标准配置的工作站操作系统模板，一旦配 置成功，客户端也就没有存在的必要了。除硬盘和网卡需求外，客户端配置与工 作站应尽量保持完全一致。所以，客户端可以采用若干工作站中的一台，配上一 块硬盘即可。 4.4.4.4. 网络 子网：192.168.1.0/24 网关：192.168.1.1（禁用 DHCP 服务） DNS：202.99.96.68，8.8.8.8 服务器：192.168.1.2 工作站：DHCP 客户端：192.168.1.3 2.2.2.2. 工作站配置 工作站设置非常简单，将设备连接完毕后，启动设备并按 DEL 键，进入 BIOS Setup 界面。一般在 Advanced BIOS Features 里边可以找到一个 boot 顺序或 boot 优先级的选项，调整使 Network 或 PXE 选项作为第一个引导项。如果有必要， 选择正确的网卡作为引导设备。 有一个地方需要注意一下，某些主板会有一个“Memory Hole”选项，其值 是“15MB - 16MB”需要禁用掉，否则可能会在引导并加载 initrd.img 的时候出 现“Not enough memory to load specified image”错误，该选项的具体位置一般是 在 Advanced Chipset Features 里的北桥设置中。 选择完成后按 F10 保存并重启即可。 3.3.3.3. 服务器端软件安装
- 3. 以下软件可以依次安装，也可以一条语句集中安装： 1.1.1.1. 安装 DHCPDHCPDHCPDHCP 服务 sudo apt-get install dhcp3-server 2.2.2.2. 安装 TFTPTFTPTFTPTFTP 服务 sudo apt-get install tftp-hpa 3.3.3.3. 安装 NFSNFSNFSNFS 服务 sudo apt-get install nfs-kernel-server 4.4.4.4. 安装 syslinuxsyslinuxsyslinuxsyslinux sudo apt-get install syslinux 4.4.4.4. 配置 DHCPDHCPDHCPDHCP 服务 编辑/etc/dhcp/dhcpd.conf 文件，在其最尾部加上以下内容： allow booting; allow bootp; subnet 192.168.1.0 netmask 255.255.255.0 { range 192.168.1.101 192.168.1.254; option broadcast-address 192.168.1.255; option routers 192.168.1.1; option domain-name-servers 202.99.96.68, 8.8.8.8; filename "/pxelinux.0"; } host student01 { hardware ethernet D0:27:88:59:C6:EB; fixed-address 192.168.1.101; } 文中 D0:27:88:59:C6:EB 为工作站 1 的 MAC 地址，192.168.1.101 是为这台工 作站分配的固定 IP 地址。通过这种形式，可以在不同的 host 段落，分别为不同 的 MAC 地址绑定特定的 IP 地址，使得每个工作站每次都能相同的 IP 地址。这 一特性，在接下来的作用是非常重要的。
- 4. 此外请注意一下文中的 pxelinux.0，后文中会提到，这是一个重要的文件。 在保存文件后，重启 DHCP 服务： sudo service isc-dhcp-server restart 5.5.5.5. 配置 TFTPTFTPTFTPTFTP 服务 1.1.1.1. 配置文件 打开/etc/default/tftpd-hpa 文件，确认其内容为： # /etc/default/tftpd-hpa TFTP_USERNAME="tftp" TFTP_DIRECTORY="/var/lib/tftpboot" TFTP_ADDRESS="0.0.0.0:69" TFTP_OPTIONS="--secure" 2.2.2.2. 建立目录结构 建立目录/var/lib/tftpboot/pxelinux.cfg sudo mkdir -p /var/lib/tftpboot/pxelinux.cfg 创建/var/lib/tftpboot/pxelinux.cfg/default 文件，并将其内容设置为： # PXE config DEFAULT Linux LABEL Linux KERNEL vmlinuz APPEND root=/dev/nfs initrd=initrd.img netboot=nfs nfsroot=192.168.1.2:/var/lib/nfsroot ip=dhcp rw 最后一行的红色字体说明了工作站机器文件系统的存储位置。 接下来将 syslinux 引导文件 pxelinux.0 复制到/var/lib/tftpboot 目录下 sudo cp /usr/lib/syslinux/pxelinux.0 /var/lib/tftpboot 这里的 pxelinux.0 文件就是上文中提到的那个重要的文件，它负责指导工作 站通过 TFPT 协议取得引导参数并继续加载系统内核并完成系统的启动。
- 5. * 此处应保持所有文件和目录隶属于 root:root，所有文件权限为 644，所有 目录权限为 755。如无特殊说明，下文中的文件也应遵循此规则，不再赘述。 3.3.3.3. 重启服务 输入以下命令重启 TFTP 服务 sudo service tftpd-hpa restart 这时，可以尝试重启工作站，如果出现类似如下内容 则说明此阶段配置成功。 4.4.4.4. 进阶配置 在多数情况下，我们希望每台工作站都到服务器上去加载属于自己独立的文 件内容，从而使得工作站之间的信息完全隔离。以下方法即可达到此目的。 首先要说明的是，在引导过程中，pxelinux.0 会通过 tftp 协议下载引导参数 配置文件，也就是上文中的/var/lib/tftpboot/pxelinux.cfg/default 文件。然而事实上， 在尝试加载这个文件之前，它会先尝试加载以自身主机 IP 地址标记的文件。 上图中我们看到有这么一行：
- 6. 这里边的 C0A80165 是什么呢？就是 IP 地址 192.168.1.101 的 16 进制表示法。pxelinux.0 在加载 default 文件之前，正是要加载以这个 16 进制表示法命名的配置文件。因 此，如果我们在/var/lib/tftpboot/pxelinux.cfg 目录下创建一个 C0A80165 文件，内 容如下： # PXE config DEFAULT Linux LABEL Linux KERNEL vmlinuz APPEND root=/dev/nfs initrd=initrd.img netboot=nfs nfsroot=192.168.1.2:/var/lib/nfsroot/01 ip=dhcp rw 注意红色文字比上文多了个/01，很明显表示加载了这个配置文件的工作站， 其文件系统位于/01 子目录下。 到这里，我们可以得出结论：每台工作站具有不同的MAC地址，我们的DHCP 服务会为其分配固定的 IP 地址；每台工作站根据自己特定的 IP 地址，加载不同 的引导配置文件，从而加载特定的文件系统，就可以达到不同机器固定的加载不 同的文件系统的目的了。 6.6.6.6. 配置 NFSNFSNFSNFS 服务 1.1.1.1. 建立目录结构 创建目录/var/lib/nfsroot/01，作为工作站 1 的文件系统目录 sudo mkdir -p /var/lib/nfsroot/01 2.2.2.2. 配置文件 编辑/etc/exports 文件，在其最后加上如下内容： /var/lib/nfsroot/01 *(rw,no_root_squash,async,insecure,no_subtree_check) /var/lib/nfsroot/01 192.168.1.101(rw,no_root_squash,async,insecure,no_subtree_check) * 注意第一行是临时性的，为的是在后文中供客户端验证 NFS 服务和部署文 件系统时使用，文件系统一旦部署完毕，即不再需要这一行。“*”的意思是 /var/lib/nfsroot/01 这个目录对于所有客户机具有相同的访问权限。 3.3.3.3. 重新加载配置
- 7. sudo exportfs -rv 4.4.4.4. 验证 NFSNFSNFSNFS 启动客户端，安装 nfs-common 包，使之支持 nfs 文件系统 sudo apt-get install nfs-comment 挂载 nfs 文件系统并尝试写入 sudo mount -t nfs 192.168.1.2:/var/lib/nfsroot/01 /mnt sudo touch /mnt/test ls -l /mnt | grep test 此时若能看到 test 文件创建成功，则 NFS 服务运行正常。 清理 sudo rm /mnt/test 7.7.7.7. 构建文件系统 1.1.1.1. 复制文件系统 确保 nfs 文件系统已经加载到客户端的/mnt，如果没有加载，在客户端上用 如下命令进行加载 sudo mount -t nfs 192.168.1.2:/var/lib/nfsroot/01 /mnt 将客户端文件系统完整复制到服务器（在客户端执行） sudo cp -ax /. /mnt/. sudo cp -ax /dev/. /mnt/dev/. 这个过程估计要耗费 30 分钟左右，视磁盘和网络速度，可能会有所出入。 2.2.2.2. 修改网络配置 编辑服务器上的/var/lib/nfsroot/01/etc/network/interfaces 文件，使其内容为： auto lo iface lo inet loopback iface eth0 inet manual
- 8. 3.3.3.3. 修改文件系统配置 编辑服务器上的/var/lib/nfsroot/01/etc/fstab 文件，使其内容为： proc /proc proc defaults 0 0 /dev/nfs / nfs defaults 0 0 none /tmp tmpfs defaults 0 0 none /var/run tmpfs defaults 0 0 none /var/lock tmpfs defaults 0 0 none /var/tmp tmpfs defaults 0 0 8.8.8.8. 构建内核 我们的文件系统是基于 nfs 文件系统的，为了能让内核加载 nfs 文件系统， 需要两种手段：其一，重新编译内核，将 nfs 文件系统的支持直接编译到内核中， 而不是以模块的形式加载；其二，让系统启动时加载 initrd.img。 上文中 C0A80165 文件的 APPEND 那一行有写 initrd=initrd.img，意思就是要 用第二种方式支持 nfs 文件系统。 之所以不用重新编译内核的方式，是因为比较麻烦。 那么接下来问题的焦点就是如何构建 initrd.img 了。客户端系统中的 /initrd.img 是不能直接使用的，因为它被配置为从硬盘启动。如果想让它从 nfs 文件系统进行启动，需要进行如下配置： 1.1.1.1. 修改 initramfsinitramfsinitramfsinitramfs 配置 编辑客户端的/etc/initramfs-tools/initramfs.conf 文件，将其中的 BOOT=local 和 MODULE=most 分别改为 BOOT=nfs 和 MODULE=netboot 如果这个文件不存在，则说明客户端没有安装 initramfs-tools，需要预先安装 sudo apt-get install initramfs-tools * 上述改动应该提前进行备份，否则下次客户端机器启动时将出现错误。
- 9. 2.2.2.2. 重新生成 initrd.imginitrd.imginitrd.imginitrd.img mkinitramfs -o ./initrd.img 同时将系统内核复制到当前目录 sudo cp -L /vmlinuz . 修改访问权限 sudo chmod 644 ./initrd.img ./vmlinuz 最 后 将 当 前 目 录 下 的 vmlinuz 和 initrd.img 文 件 复 制 到 服 务 器 的 /var/lib/tftpboot 目录下即可。 9.9.9.9. 验证 将工作站 1 接入网络，启动，应该在屏幕上依次看到 � DHCP 获取 IP 地址 � 获取并执行/pxelinux.0 � 读取/pxelinux.cfg/C0A80165 � 加载 vmlinuz � 加载 initrd.img � 加载 nfs 文件系统并完成系统启动 至此，Ununtu Linux 系统无盘工作站配置完毕。 * 考虑到安全问题，可以将上文中提到的服务器/etc/exports 中的临时权限删 除 ， 并 通 过 exportfs 命 令 对 权 限 进 行 更 新 。 此 外 ， 删 除 服 务 器 /var/lib/tftpboot/pxelinux.cfg/default 文件，使未授权的机器无法加载配置文件，从 而无法启动，也是不错的选择。