搭建基于 Ubuntu Server 的 PXE 自动安装环境的实用指南 | 系统运维

Ubuntu 在不断进化，从 20.04 开始，Ubuntu 决定更新实时服务器安装程序，只用 Subiquity 就能完全完成操作系统及附加程序的自动安装。以前用的 kickstart、debian-installer 都不是 Ubuntu 自家技术，用起来也不是很方便。

同时，PXE 技术虽然出来很久了，但是整个安装过程还不是特别顺畅，随着 Ubuntu 升级到 20.04，使用 cloud-init 安装配置实现 Subiquity 参数的自动填写，整个过程变得些微优雅起来，让我有较大兴趣尝试使用 PXE 安装 Ubuntu 20.04 Server。

本文，我想讲的是在 Ubuntu 20.04 Server 上搭建一套自动安装 Ubuntu 20.04 Server 的部署环境，其主要内容有两部分：

第一部分所有操作系统应该都是一样的，第二部分和 Ubuntu 20.04 版本紧密相关，其他的操作系统需要考虑其他方法。

PXE 安装流程

PXE（预启动执行环境(Pre-boot Execution Environment)）的实现依赖于网卡，只有支持 PXE 客户端的网卡才能实现网络自动安装。这种网卡实现了 DHCP 客户端和 TFTP 客户端，在 BIOS 的引导下通过 DHCP 协议自动分配 IP 地址，通过 TFTP 获取最小内核，然后在最小内核环境下通过 HTTP 协议或 NFS 协议获取 Ubuntu 安装版本。之后最小内核引导进行 Ubuntu 20.04 的安装。

下图是详细的安装流程。

上图有几个前提：

安装必须的服务端软件

准备启动文件

apt-get download shim.signed
apt-get download grub-efi-amd64-signed
复制

创建 TFTP 文件夹

TFTP 文件夹是 TFTP 服务的根目录，PXE 启动过程中下载的文件都存在在该目录中：

tftp
├── boot
│   └── live-server
│       ├── initrd
│       └── vmlinuz
├── grub
│   ├── bootx64.efi
│   ├── font.pf2
│   └── grub.cfg
└── grubx64.efi
复制

说明：

创建目录

在 /home/mine
（可根据实际情况修改）目录下创建 tftp
 目录：

mkdir /home/mine/tftp
mkdir /home/mine/tftp/grub
mkdir /home/mine/tftp/boot
mkdir /home/mine/tftp/boot/live-server
复制

获取引导文件

cp ./sgrub/usr/lib/grub/x86_64-efi-signed/grubnetx64.efi.signed  /home/mine/tftp/grubx64.efi
cp ./shim/usr/lib/shim/shimx64.efi.signed  /home/mine/tftp/grub/bootx64.efi
复制

获取内核镜像文件

sudo mount ubuntu-20.04.2.0-desktop-amd64.iso /media
复制

mount: /media: WARNING: device write-protected, mounted read-only.
复制

cp /media/casper/initrd       /home/mine/tftp/boot/live-server
cp /media/casper/vmlinuz      /home/mine/tftp/boot/live-server
复制

cp /media/grub/font.pf2       /home/mine/tftp/grub
cp /media/grub/grub.cfg       /home/mine/tftp/grub
复制

配置 dnsmasq

关键配置有以下几个：

# 配置外网 DNS 服务器地址
server=114.114.114.144

# 指定服务的网卡
interface=enp2s0,lo

# 绑定端口
bind-interfaces

# 设置 DHCP 分发 IP 端范围、地址掩码、IP 地址有效时间
dhcp-range=192.168.1.100,192.168.1.150,255.255.255.0,12h

# 指定网关地址
# 和安装无关，应该可以不配置
dhcp-option=3,192.168.1.9

# 指定 DNS 服务器地址
# 和安装无关，应该可以不配置
dhcp-option=6,114.114.114.114

# 设置引导程序相对 tftp 根目录的路径
dhcp-match=set:efi-x86_64,option:client-arch,7
dhcp-boot=tag:efi-x86_64,grub/bootx64.efi

# 启用 tftp 服务
enable-tftp

# 设置 tftp 根路径
tftp-root=/home/mine/tftp

# 设置日志路径
log-facility=/var/log/dnsmasq.log
复制

修改配置后，重启 dnsmasq
 服务才能生效。

创建 HTTP 文件夹

Apache2 的默认服务根目录是 /var/www/html
，在其下创建目录：

html/
├── autoinstall
│   ├── meta-data
│   └── user-data
├── index.html
└── iso
    └── ubuntu-20.04.2-live-server-amd64.iso
复制

说明：

创建目录

mkdir /var/www/html/autoinstall
mkdir /var/www/html/iso
复制

拷贝 ISO 文件

到下载目录拷贝 ISO 文件：

cp  ubuntu-20.04.2-live-server-amd64.iso /var/www/html/iso
复制

创建参数自动配置文件

先创建空文件，meta-data
 无需修改，user-data
 后续会详细描述配置。

touch /var/www/html/autoinstall/user-data
touch /var/www/html/autoinstall/meta-data
复制

配置 grub.cfg

if loadfont /grub/font.pf2 ; then
        set gfxmode=auto
        insmod efi_gop
        insmod efi_uga
        insmod gfxterm
        terminal_output gfxterm
fi

set menu_color_normal=white/black
set menu_color_highlight=black/light-gray
set timeout=5

menuentry "Ubuntu server 20.04 autoinstall" {
        set gfxpayload=keep
        linux  /boot/live-server/vmlinuz root=/dev/ram0 ramdisk_size=1500000 ip=dhcp url='http://192.168.1.9/iso/ubuntu-20.04.2-live-server-amd64.iso' autoinstall ds=nocloud-net\;s=http://192.168.1.9/autoins
tall/ ---
        initrd /boot/live-server/initrd
}

复制

menuentry
 之前是配置样式，也可以删除，重点关注 menuentry "Ubuntu server 20.04 autoinstall"
 内的配置：

坑

网上很多文章配置是这么写的 ds=nocloud-net;s=http://192.168.1.9/autoinstall/
，我试了很多次，都没有自动安装。

在网上查到，由于 UEFI 启动使用了 grub，它将 ;
 识别为了特殊字符，所以要在 ;
前加 \
 转义。

配置 user-data

#cloud-config
autoinstall:
  version: 1
  # 修改apt 服务地址
  apt:
    primary:
    - arches: [default]
      uri: https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu
  user-data:
    # 配置时区
    timezone: Asia/Shanghai
    # 去使能 root账号
    disable_root: true
  # 配置用户  
  identity:
    hostname: ubuntu-server
    password: "yours"
    username: ubuntu
  # 配置键盘  
  keyboard: {layout: us, variant: ''}
  locale: en_US.UTF-8
  # 配置代理
  proxy: http://192.168.1.112:3128
  # 默认安装ssh server
  ssh:
    install-server: true
  # 指定安装的包
  packages:
    - net-tools
    - python3-pip
  # 配置磁盘分区
  storage:
    grub:
      reorder_uefi: False
    config:
    - {ptable: gpt, path: /dev/sda, wipe: superblock-recursive, preserve: false, name: '',
      grub_device: false, type: disk, id: disk-sda}
    - {device: disk-sda, size: 536870912, wipe: superblock, flag: boot, number: 1,
      preserve: false, grub_device: true, type: partition, id: partition-0}
    - {fstype: fat32, volume: partition-0, preserve: false, type: format, id: format-0}
    - {device: disk-sda, size: -1, wipe: superblock, flag: '', number: 2,
      preserve: false, type: partition, id: partition-1}
    - {fstype: ext4, volume: partition-1, preserve: false, type: format, id: format-1}
    - {device: format-1, path: /, type: mount, id: mount-1}
    - {device: format-0, path: /boot/efi, type: mount, id: mount-0}

复制

说明：

网络拓扑

配置静态 IP

在服务机开始服务前，需要在提供服务的网卡上配置静态 IP，Ubuntu 20.04 配置 netplan 即可，参考以下配置修改文件 /etc/netplan/00-installer-config.yaml
，修改完成后执行 netplan apply
 配置即可生效。

# This is the network config written by 'subiquity'
network:
  ethernets:
    enp2s0:
      addresses:
      - 192.168.1.9/24
      gateway4: 192.168.1.1
      nameservers:
        addresses:
        - 114.114.114.114
        search:
        - 114.114.114.114
复制

鸣谢

本文作者梦见山，授权转载。题图来源网络。