Önyükleme Yürütme Ortamı - Preboot Execution Environment

Üst düzey bir PXE'ye genel bakış

Hesaplamada, Preboot eXecution Environment (PXE, çoğunlukla şu şekilde telaffuz edilir: /ˈpɪksben/ peri) şartname standartlaştırılmış bir müşteri sunucusu çevre bot ayakkabı PXE özellikli istemcilerde bir ağdan alınan bir yazılım derlemesi. İstemci tarafında sadece PXE uyumlu bir ağ arabirim denetleyicisi (NIC) ve küçük bir endüstri standardı ağ protokolleri seti kullanır. DHCP ve TFTP.

PXE'nin arkasındaki konsept, aşağıdaki gibi protokollerin ilk günlerinde ortaya çıktı: BOOTP / DHCP / TFTP ve 2015 itibariyle bir parçasını oluşturur Birleşik Genişletilebilir Ürün Yazılımı Arayüzü (UEFI) standardı. Modern veri merkezlerinde, PXE en sık kullanılan seçenektir[1] işletim sistemi önyüklemesi, kurulumu ve dağıtımı için.

Genel Bakış

Bilgisayar ağlarının başlangıcından bu yana, sürekli bir ihtiyaç olmuştur. müşteri Her ikisi de bir veya daha fazla ağdan önyükleme sırasında alınan uygun yapılandırma parametreleriyle uygun yazılım görüntülerini önyükleyebilen sistemler sunucular. Bu hedef, bir istemcinin endüstri standardına göre bir dizi önyükleme hizmeti kullanmasını gerektirir ağ protokolleri. Ek olarak, Network Bootstrap Programı Başlangıçta indirilen ve çalıştırılan (NBP) bir istemci kullanılarak oluşturulmalıdır aygıt yazılımı katman (PXE aracılığıyla önyüklenecek aygıtta) çevreleyen ağ önyükleme ortamıyla etkileşim için donanımdan bağımsız standartlaştırılmış bir yol sağlar. Bu durumda, kullanılabilirlik ve standartlara bağlılık, ağ önyükleme süreci sisteminin birlikte çalışabilirliğini garanti etmek için gerekli olan önemli bir faktördür.

Bu konudaki ilk denemelerden biri, TFTP standardını kullanarak Bootstrap Yüklemesiydi. RFC 906, 1984 yılında yayınlanan, 1981 yılında yayınlanan Önemsiz Dosya Aktarım Protokolü (TFTP) standardı RFC 783 önyükleme yüklemesi için standart dosya aktarım protokolü olarak kullanılacak. Kısa bir süre sonra Bootstrap Protokolü standart RFC 951 (BOOTP), disksiz bir istemci makinesinin kendi IP adresini, bir TFTP sunucusunun adresini ve bir NBP'nin adının belleğe yüklenip yürütülmesine izin verdi. BOOTP uygulama zorlukları, diğer nedenlerin yanı sıra, sonunda Dinamik Ana Bilgisayar Yapılandırma Protokolü standart RFC 2131 (DHCP) 1997'de yayınlanmıştır. Öncü TFTP / BOOTP / DHCP yaklaşımı, o sırada tedarik ortamının gerekli standartlaştırılmış istemci tarafını tanımlamadığı için yetersiz kaldı.

Preboot Execution Environment (PXE), Yönetim için Kablolu[2] çerçeve Intel Intel ve SystemSoft tarafından yayınlanan spesifikasyonda açıklanmaktadır. PXE 2.0 sürümü Aralık 1998'de piyasaya sürüldü ve 2.1 güncellemesi Eylül 1999'da halka açıldı.[3] PXE ortamı, DHCP ve TFTP dahil olmak üzere birkaç standart istemci-sunucu protokolünü kullanır (şimdi 1992'de yayınlanan RFC 1350 ). PXE şeması içinde, provizyon denkleminin istemci tarafı, PXE standardının ayrılmaz bir parçasıdır ve bir Ağ arayüz kartı (NIC) BIOS uzantı veya mevcut cihazlar UEFI kodu. Bu ayırt edici ürün yazılımı katmanı, istemcide temel bir yazılımın işlevlerini Evrensel Ağ Cihazı Arayüzü (UNDI), minimalist bir UDP /IP yığın, bir Preboot (DHCP) istemci modülü ve bir TFTP istemci modülü, birlikte PXE'yi oluşturur uygulama programlama arayüzleri PXE ortamının sunucu muadili tarafından sunulan hizmetlerle etkileşime girme ihtiyacı duyulduğunda NBP tarafından kullanılan (API'ler). TFTP'nin düşük çıktı özellikle çok fazla kullanıldığındagecikme bağlantılar, başlangıçta TFTP Blocksize Option tarafından azaltılmıştır. RFC 2348 Mayıs 1998'de ve daha sonra TFTP Windowsize Option tarafından yayınlandı RFC 7440 Ocak 2015'te yayınlandı, potansiyel olarak daha büyük yük teslimatlarına izin veriyor ve böylece iş hacmini artırıyor.

Detaylar

PXE ortamı, UDP / IP, DHCP ve TFTP gibi endüstri standardı İnternet protokollerinin bir kombinasyonuna dayanır. Bu protokoller, müşterinin NIC ürün yazılımında kolayca uygulanarak standartlaştırılmış küçükayak izi PXE ROM'lar. Standartlaştırma, küçük boyutlu PXE ürün yazılımı görüntüleri ve bunların düşük kaynak kullanımı, PXE standardının istemci tarafının güçlü istemci bilgisayarlardan sınırlı kaynaklara kadar çok çeşitli sistemlerde aynı şekilde uygulanmasına izin veren birincil tasarım hedeflerinden bazılarıdır. tek kartlı bilgisayarlar (SBC) ve çip üzerinde sistem (SoC) bilgisayarlar.

DHCP, uygun istemci ağ parametrelerini ve özellikle indirmeye hazır olan TFTP sunucusunun konumunu (IP adresi), ilk önyükleme programını (NBP) ve tamamlayıcı dosyaları sağlamak için kullanılır. Bir PXE önyükleme oturumu başlatmak için, istemcinin PXE aygıt yazılımının DHCP bileşeni yayınlar 67 / UDP (DHCP sunucusu bağlantı noktası) bağlantı noktasına PXE'ye özgü seçenekler içeren bir DHCPDISCOVER paketi; gerekli ağ yapılandırmasını ve ağ önyükleme parametrelerini sorar. PXE'ye özgü seçenekler, başlatılan DHCP işlemini bir PXE işlemi olarak tanımlar. Standart DHCP sunucuları (PXE etkin değil), ağ bilgileri (yani IP adresi) taşıyan normal bir DHCPOFFER ile yanıt verebilir, ancak PXE'ye özgü parametreleri değil. Bir PXE istemcisi, yalnızca PXE etkin olmayan bir DHCP sunucusundan bir yanıt alırsa önyükleme yapamaz.

PXE etkin bir DHCP sunucusu DHCPOFFER ayrıştırıldıktan sonra, istemci alınan TFTP Sunucusu IP adresine ve sunucu adına bağlı olarak kendi ağ IP adresini, IP Maskesini vb. Ayarlayabilecek ve ağda bulunan önyükleme kaynaklarına işaret edebilecektir. NBP. Müşteri daha sonra NBP'yi kendi hesabına aktarır rasgele erişim belleği (RAM) TFTP kullanarak, muhtemelen doğrular (örn. UEFI Güvenli Önyükleme ) ve nihayet ondan önyükleme yapar. NBP'ler, önyükleme zinciri sürecindeki yalnızca ilk bağlantıdır ve genellikle minimalist bir işletim sistemi yöneticisini çalıştırmak için TFTP aracılığıyla küçük bir tamamlayıcı dosya kümesi talep ederler (ör. WindowsPE veya temel Linux çekirdeği +initrd ). Küçük işletim sistemi yöneticisi, kendi ağ sürücülerini ve TCP / IP yığınını yükler. Bu noktada, tam bir işletim sistemini başlatmak veya kurmak için gereken kalan talimatlar TFTP üzerinden değil, sağlam bir aktarım protokolü (örn. HTTP, CIFS veya NFS ).

Entegrasyon

DHCP vs proxyDHCP Sunucusu

PXE İstemci / Sunucu ortamı, halihazırda mevcut olan bir DHCP ve TFTP sunucu altyapısıyla sorunsuz bir şekilde entegre edilebilecek şekilde tasarlanmıştır. Bu tasarım hedefi, klasik DHCP protokolü ile uğraşırken bir zorluk teşkil etti. Kurumsal DHCP sunucuları genellikle bir PXE ortamını desteklemek için gereken ek parametrelerin ve kuralların kolayca eklenmesini önlemek için tasarlanmış katı ilkelere tabidir. Bu nedenle PXE standardı, DHCP yeniden yönlendirme veya "proxyDHCP" kavramını geliştirmiştir. Bir proxyDHCP'nin arkasındaki fikir, PXE DHCP gereksinimlerini bağımsız olarak çalıştırılan ve yönetilen iki sunucu birimine bölmektir:

  1. IP adresi, IP maskesi vb. Sağlayan klasik DHCP sunucusu. tüm önyükleme DHCP istemcilerine.
  2. TFTP sunucusu IP adresini ve NBP'nin adını sağlayan proxyDHCP sunucusu yalnızca PXE tanımlı önyükleme istemcilerine.

DHCP plus proxyDHCP sunucu ortamında[3]:18 PXE istemcisi başlangıçta tek bir PXE DHCPDISCOVER paketi yayınlar ve iki tamamlayıcı DHCPOFFER alır; biri normal PXE etkin olmayan DHCP sunucusundan ve ikincisi proxyDHCP sunucusundan. Her iki yanıt birlikte PXE istemcisinin önyükleme işlemine devam etmesine izin vermek için gerekli bilgileri sağlar. Bu müdahaleci olmayan yaklaşım, halihazırda çalışan bir DHCP sunucusunun yapılandırmasına dokunmadan bir PXE ortamının ayarlanmasına izin verir. ProxyDHCP hizmeti, standart DHCP hizmetiyle aynı ana bilgisayarda da çalışabilir, ancak bu durumda bile ikisi de bağımsız olarak çalıştırılan ve yönetilen iki uygulamadır. İki hizmet aynı ana bilgisayarda aynı bağlantı noktası 67 / UDP'yi kullanamadığından, proxyDHCP 4011 / UDP bağlantı noktasında çalışır. ProxyDHCP yaklaşımının, kurumsal ortamlardan ev ortamlarına kadar çok çeşitli PXE senaryolarında son derece yararlı olduğu kanıtlanmıştır.

Kullanılabilirlik

PXE, çeşitli sistem mimarileri dikkate alınarak tasarlanmıştır. Altı sistem türü için özellik tanımlı mimari tanımlayıcılarının 2.1 sürümü: IA-64 ve Aralık Alfa. Ancak, PXE v2.1 yalnızca tamamen kapsanmıştır IA-32. Bu bariz bütünlük eksikliğine rağmen, Intel son zamanlarda PXE'yi yeni UEFI PXE işlevselliğini tüm EFI / UEFI ortamlarına genişleten özellik. Güncel Birleşik Genişletilebilir Bellenim Arayüzü Spesifikasyonu 2.4A, Bölüm 21 Ağ Protokolleri - SNP, PXE ve BIS, UEFI önyükleme hizmetleri ortamında yürütülürken ağ cihazlarına erişim sağlayan protokolleri tanımlar. Bu protokoller arasında Basit Ağ Protokolü (SNP), PXE Temel Kod Protokolü (PXE) ve Önyükleme Bütünlüğü Hizmetleri Protokolü (BIS) bulunur.[4][5]Bugün bir PXE ortamında, istemci mimarisi tespiti nadiren orijinal olarak PXE v2.1 spesifikasyonuna dahil edilen tanımlayıcılara dayanmaktadır, bunun yerine ağdan önyüklenecek her bilgisayarın istemcinin mimarisini belirtmek için DHCP seçeneği 93'ü ayarlaması gerekir. Bu, bir PXE sunucusunun ilk ağ önyükleme paketinden istemcinin tam mimarisini (önyükleme sırasında) bilmesini sağlar. İstemci sistem mimarisi değerleri, yayınlanan 2006'da listelenmiştir (diğer PXE parametreleri arasında) RFC 4578 (Intel Preboot eXecution Environment (PXE) için Dinamik Ana Bilgisayar Yapılandırma Protokolü (DHCP) Seçenekleri).

Gelişiyle IPv6 DHCP gelişti DHCPv6; Yeni DHCP protokolü içinde PXE'yi destekleyen seçeneklere duyulan ihtiyaç, yayınlanan 2010 yılında ele alınmıştır. RFC 5970 (Ağdan Önyükleme için DHCPv6 Seçenekleri).

Orijinal PXE istemci ürün yazılımı uzantısı, bir Seçenek ROM IA-32 için BIOS yani a kişisel bilgisayar (PC), orijinal olarak PXE özellikli hale getirildi. ağ arabirim denetleyicisi (NIC) bir PXE Seçenek ROM'u sağlar. Bugün, istemci PXE kodu doğrudan NIC'nin kendi ürün yazılımına ve ayrıca UEFI donanımındaki UEFI ürün yazılımının bir parçası olarak dahil edilmiştir.

Orijinal istemci PXE ürün yazılımı Intel tarafından yazıldığında ve bağlanabilir bir IA32 olarak her zaman ücretsiz olarak sağlandığında bile nesne kodu biçimi Ürün Geliştirme Kitine (PDK) dahil edilen modül, açık kaynak dünyası yıllar boyunca standart dışı türev projeler üretti. gPXE /iPXE kendi ROM'larını sunuyor. Intel tabanlı ROM'lar 20 yıldan fazla bir süredir PXE standardının istemci tarafını uygularken, bazı kullanıcılar kararlılık ve PXE standart uygunluğu için ekstra özellikler takas etmeye istekliydi.[6]

Kabul

V2.1'den beri PXE kabulü her yerde mevcuttur; bugün, üzerinde PXE aygıt yazılımı olmayan bir ağ kartı bulmak neredeyse imkansızdır. Ucuzun mevcudiyeti Gigabit Ethernet donanım (NIC'ler, anahtarlar, yönlendiriciler, vb.), PXE'yi klasikle rekabet ederken bir istemciye bir işletim sistemi kurmak için mevcut en hızlı yöntem haline getirdi. CD, DVD, ve USB flash sürücü alternatifler.

Yıllar içinde aşağıdakiler de dahil olmak üzere birçok büyük proje PXE desteğini içermektedir:

NBP geliştirme ile ilgili olarak, önyükleme menüsü genişletilmiş özellikler, komut dosyası oluşturma yetenekleri vb. Sunabilen Önyükleme Yöneticilerini uygulayan birkaç proje vardır:

Yukarıda bahsedilen tüm projeler, birden fazla işletim sistemini önyükleyebildiklerinde / kurabildiklerinde, bir "Önyükleme Yöneticisi - Önyükleyici" paradigması altında çalışır. İlk NBP, kendi yapılandırmasını alabilen ve önyükleme seçeneklerinden oluşan bir menü dağıtabilen bir Önyükleme Yöneticisidir. Kullanıcı bir önyükleme seçeneği seçer ve seçilen belirli önyükleme prosedürüne devam etmek için işletim sistemine bağlı bir Önyükleyici indirilir ve çalıştırılır.

Kardeş ortamlar

elma şemsiyesi altında çok benzer bir ağ önyükleme yaklaşımı geliştirdi Önyükleme Sunucusu Bulma Protokolü (BSDP) spesifikasyonu. BSDP v0.1 ilk olarak Ağustos 1999'da Apple tarafından yayınlandı[7] ve son v1.0.8 Eylül 2010'da yayınlandı.[8] OS X Sunucusu adlı bir sistem aracı içerir NetBoot. Bir NetBoot istemcisi, uygun bir işletim sistemini önyüklemesini sağlayan kaynakları dinamik olarak elde etmek için BSDP'yi kullanır. BSDP, standart DHCP'de bulunmayan ek NetBoot işlevselliğini sağlamak için satıcıya özgü bilgiler kullanılarak DHCP'nin üzerinde oluşturulmuştur. Protokol, istemci aygıt yazılımında uygulanır. Önyükleme sırasında, istemci DHCP aracılığıyla bir IP adresi alır ve ardından BSDP kullanarak önyükleme sunucularını keşfeder. Her BSDP sunucusu, aşağıdakilerden oluşan önyükleme bilgileriyle yanıt verir:

  • Önyüklenebilir işletim sistemi görüntülerinin listesi
  • Varsayılan işletim sistemi görüntüsü
  • İstemcinin şu anda seçili işletim sistemi görüntüsü (tanımlanmışsa)

İstemci listeden bir işletim sistemi seçer ve sunucuya seçimini belirten bir mesaj gönderir. Seçilen önyükleme sunucusu, önyükleme dosyasını ve önyükleme görüntüsünü ve seçilen işletim sistemini indirmek ve yürütmek için gereken diğer bilgileri sağlayarak yanıt verir.

Alt ortamlar

Microsoft Önyükleme Bilgileri Görüşme Katmanı (BINL) ile PXE ortamının çakışmayan bir uzantısını oluşturdu. BINL bir sunucu hizmeti olarak uygulanır ve Uzaktan Yükleme Hizmetleri (RIS) ve Windows Dağıtım Hizmetleri (WDS) stratejilerinin önemli bir bileşenidir. Belirli hazırlık süreçlerini ve bir şekilde Microsoft tarafından hazırlanmış bir DHCP uzantısı olarak düşünülebilecek bir ağ protokolünü içerir. BINL, PXE standart istemci sabit yazılımını kullanan Microsoft'a özel bir teknolojidir. Şu anda halka açık bir BINL spesifikasyonu bulunmamaktadır.

IETF standartları belgeleri

RFC #BaşlıkYayınlananYazarEski ve Güncelleme Bilgileri
RFC 783TFTP Protokolü (Revizyon 2)Haziran 1981K. Sollinsİptal eden - RFC 1350
RFC 906TFTP kullanarak Bootstrap YüklemeHaziran 1984Ross Finlayson-
RFC 951Bootstrap ProtokolüEylül 1985Bill CroftTarafından güncellendi RFC 1395, RFC 1497, RFC 1532, RFC 1542, RFC 5494
RFC 1350TFTP Protokolü (Revizyon 2)Temmuz 1992K. SollinsTarafından güncellendi RFC 1782, RFC 1783, RFC 1784, RFC 1785, RFC 2347, RFC 2348, RFC 2349
RFC 2131Dinamik Ana Bilgisayar Yapılandırma ProtokolüMar-1997R. DromsTarafından güncellendi RFC 3396, RFC 4361, RFC 5494, RFC 6842
RFC 2348TFTP Blok Boyut SeçeneğiMayıs-1998G. Malkin-
RFC 4578Intel PXE için DHCP SeçenekleriKasım 2006M. Johnston-
RFC 5970Ağdan Önyükleme için DHCPv6 SeçenekleriEylül-2010T. Huth-
RFC 7440TFTP Pencereleme Seçeneği- Ocak 2015P. Masotta-

Ayrıca bakınız

Referanslar

  1. ^ Avramov, Lucien (31 Aralık 2014). ACI ile Politika Odaklı Veri Merkezi: Mimari, Kavramlar ve Metodoloji. Cisco Basın. s. 43. ISBN  978-1587144905. Modern veri merkezlerinde, yöneticiler DVD'ler gibi çıkarılabilir ortamlar aracılığıyla nadiren yeni yazılım yükler. Bunun yerine, yöneticiler PXE'nin (Preboot eXecution Environment) görüntü sunucularına önyükleme yapmasına güvenirler.
  2. ^ "Yönetim Temelleri için Kablolu - Sürüm 2.0 Sürümü" (PDF). Intel Kurumu. 1998-12-18. Alındı 2014-02-08.
  3. ^ a b "Preboot Execution Environment (PXE) Specification - Version 2.1" (PDF). Intel Kurumu. 1999-09-20. Arşivlenen orijinal (PDF) 2013-11-02 tarihinde. Alındı 2014-02-08.
  4. ^ "Birleşik Genişletilebilir Bellenim Arabirimi Özellikleri" (PDF). UEFI. 2013-12-02. Alındı 2014-04-04.
  5. ^ "UEFI PXE Önyükleme Performansı Analizi" (PDF). Intel Kurumu. 2014-02-02. Arşivlenen orijinal (PDF) 2014-08-08 tarihinde. Alındı 2014-04-04.
  6. ^ "Etherboot / gPXE Wiki". Etherboo.org.
  7. ^ "NetBoot 2.0: Önyükleme Sunucusu Bulma Protokolü (BSDP) v0.1" (Doc). Apple Corporation. 2003-12-02. Alındı 2014-04-04.
  8. ^ "NetBoot 2.0: Önyükleme Sunucusu Bulma Protokolü (BSDP) v1.08" (Doc). Apple Corporation. 2010-09-17. Alındı 2014-04-04.

Dış bağlantılar