Журнал LinuxFormat - перейти на главную

LXF100-101:Запуск по сети

Материал из Linuxformat
Перейти к: навигация, поиск
Подписка на печатную версию
Весь 2015 год (12 номеров)
Первое полугодие (6 номеров)
Второе полугодие (6 номеров)
Подписка на электронную версию
Весь 2015 год (12 номеров)
Первое полугодие (6 номеров)
Второе полугодие (6 номеров)
Подшивки старых номеров журнала (печатные версии)
Весь 2014 год (12 номеров)
Первое полугодие (6 номеров)
Второе полугодие (6 номеров)
Диски долой! Научите ПК с Linux загружаться через локальную сеть

Содержание

Сеть: Загрузка без винчестера

Хотите превратить свой ПК в домашний кинотеатр или завести кластер из однотипных компьютеров? Ответ – сетевая загрузка. Нейл Ботвик все объяснит.


Помните времена, когда компьютерам не были нужны жесткие диски? Amiga и Atari ST загружали все необходимое с дискеты. А еще раньше у 8-битных компьютеров типа Commodore 64 и Spectrum даже и дискет-то не было, все необходимое загружалось из ПЗУ. Сегодня сложно купить компьютер без жесткого диска в несколько сотен гигабайт, но зато загрузить компьютер можно вообще без винчестера. Так называемая «загрузка по сети» позволяет такому компьютеру получить все необходимое с другого компьютера через сеть.

Это рождает два правомерных вопроса: зачем и как. Зачем бы нам это делать? Причин несколько: может быть, вам нужен тихий и прохладный компьютер, а жесткие диски нагреваются и изрядно шумят. Например, в моей гостиной стоит компьютер для работы MythTV, с материнской платой Via EPIA без кулеров и без жесткого диска, абсолютно бесшумный. Объединив все жесткие диски в один большой диск или массив дисков, вместо использования отдельных дисков на каждом компьютере, можно более эффективно обслуживать кластеры. То же справедливо и для компьютерной сети в интернет-кафе или в школьном кабинете информатики. Это не то же самое, что использовать тонкого клиента, когда всю работу выполняет сервер. Компьютер, загружаемый через сеть – это обычный компьютер или рабочая станция; вся разница – что его жесткий диск подключен длинным сетевым кабелем вместо короткого шлейфа.

На второй вопрос (как это сделать?) мы ответим дальше. Как и на первый вопрос, на второй есть несколько ответов, но мы ограничимся только одним. PXE (Preboot eXecution Environment или pixie – среда выполнения перед загрузкой) – самый простой способ обеспечить запуск через сеть, если клиентский компьютер (без жесткого диска) его поддерживает. На большинстве современных материнских плат есть по меньшей мере одна сетевая карта с поддержкой PXE, так что это самый простой вариант; прочие устройства могут потребовать другого подхода, например, установки ПЗУ etherboot (http://www.etherboot.org) на сетевой карте или инициализации процесса с дискеты или CD. Но мы их здесь не рассматриваем.

Как это работает?

Перед тем, как рассматривать загрузку с сети, вспомним, как происходит обычная загрузка с жесткого диска:

  1. BIOS компьютера ищет код загрузчика ОС (bootloader) в первом секторе жесткого диска и загружает его.
  2. Загрузчик ОС, используя информацию из файла настройки и пользовательского меню, загружает ядро, передавая ему информацию о местонахождении корневого раздела и другие данные.
  3. Ядро монтирует корневой раздел и запускает процесс /sbin/init, который загружает все остальное.

Загрузка с использованием PXE очень похожа на обычную загрузку:

  1. Код PXE в сетевой карте или в BIOS компьютера рассылает по сети расширенный DHCP-запрос.
  2. Должным образом сконфигурированный сервер возвращает информацию о настройках DHCP, а также адрес сервера загрузки, код сетевого загрузчика и загрузочное меню, подобное обычному меню загрузки Grub или Lilo.
  3. Когда пользователь выбирает пункт меню (или истекает время ожидания), загрузчик PXE загружает ядро с указанного сервера загрузки, определяя расположение корневого раздела и другие параметры.
  4. Ядро монтирует корневой раздел с помощью NFS и запускает процесс /sbin/init, который загружает все остальное.

Во всем этом участвуют три сервера: сервер DHCP, отвечающий на начальный запрос, возвращая информацию о настройках, сервер загрузки, содержащий ядро, и сервер NFS, содержащий корневую файловую систему, которая будет монтироваться при загрузке компьютера клиента. Они могут располагаться как на одном компьютере, так и на разных – выбор за вами – хотя проще располагать их вместе, особенно сервер DHCP и серверы загрузки.

Предупреждение о перегрузке аббревиатурами: здесь вы встретите множество ТБС и РТБС. Мы уже использовали PXE, BIOS, DHCP и NFS, а будут и новые. Запомните их, так как чуть позже вас ждут тесты.

Установка системы

Во-первых, нам потребуется установленная система на сервере, с которого мы будем загружаться. Использовать ту систему, которая на нем уже стоит, нельзя: даже если аппаратная часть компьютеров полностью идентична, некоторые детали (особенно настройки системы в /etc) могут различаться. Для каждого клиента нужно установить ОС в отдельный каталог; обычно это /diskless/IPaddress, что позволяет вам хранить все установленные ОС клиентов в одном месте и без конфликтов, потому что два компьютера не могут иметь одинаковые IP-адреса.

Простейший способ выполнить начальную установку системы – это подключить к будущему бездисковому компьютеру винчестер и привод CD/DVD и установить систему обычным образом. Если вы будетe настраивать загрузку по сети в существующей системе, то этот этап уже пройден. Потом содержимое диска можно скопировать в соответствующий каталог на сервере – либо физически подключив диск, либо скопировав файлы через сеть. Поскольку вам когда-нибудь придется открывать сетевой доступ к каталогу сервера, сделаем это сейчас и скопируем файлы. В этом примере адрес сервера 192.168.2.10, а адрес клиента 192.168.2.50. Все команды необходимо выполнять с привилегиями администратора.

На сервере добавьте строки 

 /diskless/192.168.2.50 192.168.2.0/255.255.255.0(rw,sync,no_root_squash,no_all_squash,no_subtree_check,rw)

в файл /etc/exports, запустите 

 mkdir -p /diskless/192.168.2.50
 exportfs -a
 exportfs

и убедитесь, что в выводе последней команды есть новый каталог. На клиенте запустите 

 mkdir -p /mnt/remoteroot
 mount -t nfs /mnt/remoteroot 192.168.2.10:/diskless/192.168.2.50
 rsync -ax / /mnt/remoteroot
 rsync -ax /home/ /mnt/remoteroot/home/
 rsync -ax /boot/ /mnt/remoteroot/boot/

Две последних строки в этом примере нужны только в том случае, когда домашний каталог (home) и каталог загрузки (boot) находятся в различных разделах. Проще установить все в один раздел.


А что делать, если жесткий диск к клиенту подключить нельзя? Тогда установите систему на сервер в раздел, который позже смонтируете как /diskless. Проверьте, чтобы все настройки, задаваемые в процессе этой установки, были совместимы с аппаратной частью клиентской машины. Не устанавливайте загрузчик, и после перезагрузки сервер загрузится, как обычно. Теперь смонтируйте новый раздел как /diskless, создайте в нем каталог IPaddress и переместите остальное содержимое в этот каталог. Пользователям Gentoo сделать это проще, так как они могут установить систему вручную в каталог /diskless/IPaddress (просто используйте этот каталог при обычной установке вместо /mnt/gentoo).

Удаленная установка системы отличается от обычной установки на локальный диск. Прежде всего, может потребоваться перекомпиляция ядра. На это есть две причины. Первая – ради возможности смонтировать корневой раздел по сети вы должны установить опцию ROOT_NFS=y. Вторая – в большинстве дистрибутивов для загрузки модулей, необходимых для работы оборудования, используется initrd (начальный ram-диск). Хотя к нему можно обращаться через сеть, скорее всего его придется модифицировать, а это посложнее перекомпиляции ядра. Механизмы перекомпиляции ядра выходят за рамки этой статьи, но вы можете найти руководство в LXF89. Пользователи SUSE (по крайней мере 10.2) могут расслабиться – этот дистрибутив уже подготовлен для загрузки по сети с использованием PXE. Если команда 

zgrep ROOT_NFS /proc/config.gz

покажет ROOT_NFS=y, ваше ядро готово к сетевой загрузке и следующий абзац можно пропустить.

Непременно вкомпилируйте сетевой драйвер в ядро – не оставляя его отдельным модулем; то же лучше сделать и с остальными драйверами. lspci поможет определить используемое аппаратное обеспечение, после этого система справки ядра должна вывести список необходимых драйверов. В идеальном мире все нужные модули должны вписаться в ядро, а все ненужные – исчезнуть. В жизни так бывает далеко не всегда. В частности, у пользователей часто появляются проблемы после компиляции в ядро драйверов ALSA. Если вы устанавливаете систему на жесткий диск, подключенный к клиенту описанным выше способом, то перед переносом чего-либо на другой компьютер перекомпилируйте ядро – возможно, потребуется несколько попыток, чтобы все получилось.

Последняя задача – отредактировать /etc/fstab. Удалите оттуда все строки, относящиеся к swap-файлу – использовать его в NFS не рекомендуется – и измените строку для корневого раздела на 

192.168.2.10:/diskless/192.168.2.50 / nfs defaults,nolock 0 0

DHCP, TFTP и другие аббревиатуры

Теперь, когда система на сервере полностью установлена, нужно объяснить серверу, как перенести ее на компьютер клиента. Для этого нам понадобятся DHCP-сервер и TFTP-сервер. DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol – протокол динамической конфигурации хоста) – это система, с помощью которой компьютер может запросить IP-адрес и другие параметры конфигурации непосредственно из сети. Помните, что на клиенте нет постоянного хранилища файлов, поэтому хранить статические настройки сети негде. TFTP (Trivial File Transfer Protocol – простой протокол передачи файлов) – это простая система передачи файлов, удобная для сетевой загрузки, потому что ее можно хранить в ПЗУ сетевой карты PXE. Она используется для передачи загрузчика ОС и ядра на компьютер клиента.


Серверов DHCP и TFTP на свете хватает; dnsmasq (http://www.thekelleys.org.uk/dnsmasq) является легко настраиваемой комбинацией обоих. Установка dnsmasq по умолчанию предоставляет базовый сервис DHCP, но нам потребуется еще кое-что. Установив и запустив dnsmasq, отключите сервер DHCP в своем маршрутизаторе, если он у вас есть, иначе может возникнуть конфликт. Dnsmasq будет наблюдать за всей сетью, а не только за компьютерами без жесткого диска.

Сначала нужно позаботиться, чтобы dnsmasq всегда выделял клиенту один и тот же IP-адрес. Для этого нужен MAC-адрес клиента (еще одна аббревиатура). Чтобы получить MAC-адрес, запустите на этом компьютере команду ifconfig или загрузитесь с подключенного диска или live CD – MAC-адрес зашит в сетевой карте и не может меняться [это не совсем так: существуют программы, способные менять MAC-адрес карты, но в условиях данного урока о них можно забыть, – прим.ред.]. Раскомментируйте строку conf-dir=/etc/dnsmasq.d в файле /etc/dnsmasq.conf, затем создайте файл /etc/dnsmasq.d/local и добавьте в него такую строку: 

dhcp-host=00:0c:29:d4:cb:2e,192.168.2.50,somename

где 00:0c:29:d4:cb:2e – MAC-адрес. Эта строка означает, что компьютеру с данным MAC-адресом всегда будет выделяться IP-адрес 192.168.2.50 и имя узла somename. То же можно проделать и для других компьютеров сети, чтобы им всегда выделялись одни и те же IP-адреса. Прямого отношения к бездисковой загрузке это не имеет.

Чтобы разрешить загрузку с pxegrub, добавьте в файл строки 

log-facility=/var/log/dnsmasq.log
enable-tftp
tftp-root=/diskless
tftp-unique-root
dhcp-boot=/boot/pxegrub
dhcp-option=150,/boot/grub.lst

Первые три строки пояснять не нужно. Четвертая говорит dnsmasq о том, что для получения корневого каталога клиента нужно добавить его IP-адрес к каталогу tftp-root. Благодаря этому корневой каталог будет уникален для каждого клиента. Следующая строка определяет расположение файла загрузчика, который отправится клиенту, и последняя – меню загрузчика. Так и слышу ваш вопрос: «Какого загрузчика и меню?». Ну, мы еще не установили их, но сейчас это сделаем.

Добавляем сетевой загрузчик

Существует два основных загрузчика PXE – pxegrub и pxelinux. Мы возьмем pxegrub, но не потому, что pxelinux плох: просто Grub используется в большинстве дистрибутивов, форматы файлов конфигурации совместимы, и не нужно их изучать. Grub, способный на загрузку с жесткого диска, CD/DVD и из сети, сейчас становится повсеместным. Если с pxegrub что-то не получится или вы желаете не быть как все, попробуйте pxelinux. Загрузчик входит в состав пакета syslinux (http://syslinux.zytor.com).

Pxegrub может быть уже установлен в вашей системе как часть пакета Grub, в SUSE он находится в /usr/lib/grub/pxegrub. Dnsmasq добавляет к этому пути корневой каталог клиента, и символьная ссылка на загрузчик будет такой: /diskless/192.168.2.50/boot/pxegrub. Можно скопировать файл загрузчика в этот каталог, но символьная ссылка всегда удобнее: тогда при установке новых версий Grub не придется переделывать загрузочные каталоги.

Для pxegrub нужно создать файл меню. Если вы уже редактировали стандартный файл меню Grub, то поймете его синтаксис. 

default 0
timeout 10
title=default
root (nd)
kernel /boot/vmlinuz ip=dhcp root=/dev/nfs nfsroot=192.168.2.10:/diskless/192.168.2.50

Основное отличие – в команде root, где для загрузки вместо привычного hd(n,m) указано сетевое устройство, и параметрах ядра, задающих использование DHCP для получения IP-адреса и разделяемого каталога NFS в качестве корневого раздела. Если нужно указать другие параметры ядра (такие как vga или noapic), просто припишите их к строке настроек.

И это функционирует?

Пора посмотреть, все ли работает. Для этого включите компьютер клиента и выберите загрузку из сети в настройках BIOS. Должны появиться сообщения, отражающие состояние DHCP; для его отслеживания на сервере также полезно запустить 


tail -f /var/log/dnsmasq.log

Если все в порядке, то через несколько секунд появится меню Grub. Это значит, что DHCP и TFTP работают, и первый тест вами пройден (а вы думали, что тест будет про аббревиатуры?).

По окончании тайм-аута Grub, или после нажатия Enter, должен запуститься сам сетевой загрузчик. Выглядит это так же, как и обычная загрузка с жесткого диска, разве что медленнее. Если система нормально загружалась на клиентской машине с жестким диском, то и сейчас все должно работать. Единственная проблема, которая иногда возникает – init может попытаться еще раз запустить сетевое соединение, разрывая первоначальное, и все остановится, потому что исчезнет корневая файловая система. Решение проблемы зависит от дистрибутива – в некоторых есть возможность не перезапускать сеть, если она уже работает: например, пользователи Gentoo могут добавить строку 

config_eth0=( “noop” )

в файл /etc/conf.d/net. А можно просто отключить запуск eth0 в утилите управления сервисами вашего дистрибутива. В сетевых настройках SUSE есть опция управления NFSroot, делающая взаимодействие с сервисами ненужным. Точно так же нужно убедиться в том, что сеть не отключается и во время выключения компьютера, иначе система вновь потеряет связь со своей корневой файловой системой. В разных дистрибутивах это делается по-разному. Один из вариантов – просто удалить соответствующую символьную ссылку K в каталоге runlevel. Это будет что-то вроде /etc/rc5.d/K05network. K означает, что этот скрипт запускается при остановке системы для завершения (Kill) сервисов. Пользователи Gentoo могут воспользоваться хитрым приемом для предотвращения отключения сети при отключении интерфейса, добавив в файл /etc/conf.d/net следующие строки 

predown() {
return 1
}

А оно работало?

На данный момент система должна загрузиться. Если это не так, прежде всего проверьте, смонтировалась ли корневая файловая система. Поищите в системном файле журнала на сервере любые сообщения, связанные с NFS. Самый простой способ получить их – перед запуском компьютера клиента выполнить следующую команду: 

tail -f /var/log/messages | grep mountd

Имя файла может различаться в разных дистрибутивах и зависит от используемого системного сервиса журнала. На компьютере клиента должно вывестись что-то типа 

authenticated unmount request from 192.168.2.50:nnn for /diskless/192.168.2.50 (/diskless/192.168.2.50)

Это значит, что корневая файловая система смонтирована правильно. Увидев сообщение об ошибке, проверьте синтаксис /etc/exports и сверьтесь с man. Проверьте, можете ли вы смонтировать этот ресурс с другого компьютера вашей сети.

Если корневая система смонтирована правильно, все остальное не должно отличаться от обычной загрузки, поэтому проверьте настройки и конфигурацию ядра. Убедитесь, что вы не забыли добавить в конфигурацию ядра важные драйверы. Однако если вы проверяли установку на локальном жестком диске и корневая файловая система смонтировалась правильно, все остальное должно «просто работать». Готово! Теперь у вас есть компьютер без жесткого диска с полной установкой Linux, который можно использовать точно так же, как «обычный». LXF

Общий доступ к каталогам

Если вы хотите запускать несколько компьютеров без диска с одного сервера, то представляете, какой объем дискового пространства понадобится. Несколько каталогов (особенно /usr и /opt) можно разделить между клиентскими компьютерами (прочие каталоги не столь велики, чтоб о них беспокоиться, и одновременно безопасны для общего доступа), что позволит сэкономить около 3 ГБ дисковой памяти для каждого клиента. Но это непростая задача, требующая знаний в области скриптов загрузки. Просто создать символическую ссылку с каталога usr одного клиента на другой нельзя, потому что ссылки вне общего доступа NFS не работают. То же относится к монтированию с опцией –-bind. Можно куда-нибудь поместить общие каталоги /usr и /opt (например, в /diskless/common) и добавить их в файл /etc/exports. После этого можно добавить строки монтирования /usr и /opt в файл /etc/fstab каждого клиента.

Пока все выглядит просто, но есть большая загвоздка, о которой некоторые из вас уже догадались. Оставить эту задачку вам было бы жестоко: скрипты init монтируют общие сетевые ресурсы при загрузке значительно позднее, чем локальную файловую систему, так как обычно надо дожидаться активизации сетевого интерфейса. Поэтому вам нужно было начать с изменения скриптов инициализации в вашем дистрибутиве. Быть может, игра не стоит свеч: даже если у вас много клиентов, то и дискового пространства много.

Источник — «http://wiki.linuxformat.ru/wiki/index.php?title=LXF100-101:%D0%97%D0%B0%D0%BF%D1%83%D1%81%D0%BA_%D0%BF%D0%BE_%D1%81%D0%B5%D1%82%D0%B8&oldid=7376»
Персональные инструменты
купить
подписаться
Яндекс.Метрика