Dnsmasqのproxydhcp機能を使ってiPXE chainloading #Debian

PXEサーバーというのはご存知だろうか。
ネットワーク上からBootしてLinuxをインストールしたり、Memtestを走らせたりするサーバーである。

今回はiPXEでchainloadingをやってみたい。

通常はtftpだけを使いNetworkBootを行う。
しかし、tftpはとても遅く少しのデータしか転送できない。
httpからBootできれば早くそしてより重いデータも転送することができる。

PXEbootはhttpをいきなりブート出来ない。
iPXEはhttpからのBootが可能である。

そこで、
下図のように

LANからPXEでtftpからiPXE(undionly.kpxe)をロードさせる。
undionly.kpxeがWebサーバーにあるbootメニューを読み込む
インターネット上にあるubuntuやCentOSのインストーラーを読み込む

とやればhttpからbootすることが可能になる。
これをchainloadingと呼ぶ。

LAN Boot > undionly.kpxe from tftpd > boot_menu.ipxe from local httpd > global httpd boot

環境

僕はネットワーク管理者ではない。
DHCPサーバーの設定を変更することはできない。
だから、ProxyDHCPを使う。

proxyDHCPはその名の通り、DHCPサーバーの代理を行う。
実際のIP配布はDHCPサーバーに行ってもらう。

proxyDHCPから先の仕事はtftpサーバーが行ってくれる。
proxyDHCPはDHCPサーバーへのIPの配布の代理と、
tftpへのブートの受け渡しをやってくれるようである。

The proxyDHCP server providing TFTP server IP address and name of the NBP only to PXE identified booting clients. ¹

proxyDHCP機能のあるソフトウェアは少ない。
有名どころだとDnsmasqしかない。
DnsmasqはDNS, DHCP,NetworkBoot等のネットワークインフラ機能を提供する。
DnsmasqのTFTPとproxyDHCPの機能を使う。

Dnsmasqはyumやapt-getでインストールすることができる。

以下環境です。

Server
- Debian Wheezy (Linux pxeserver 3.2.0-4-amd64 #1 SMP Debian 3.2.78-1 x86_64 GNU/Linux)
- ECS 945GCT-M
- Intel(R) Pentium(R) Dual CPU E2160 @1.80GHz
- Dnsmasq 2.62-3+deb7u3
- Proxy DHCP
- iPXE (undionly.kpxe)
Clilent
- Desktop PC
- ECS G45T-M5
- Realtec PCIe GBE Family Controller
- Intel UNDI,PXE-2.0 (bulid 082)
- Realtek RTL8139(A/B/C)/RTL8130 PCI Fast Ethernet Controller v2.11
Network
- 172.20.0.0/16
- GW
- 172.20.0.254
- DHCP-Server
- 172.20.0.70

設定

dnsmasqをインストール
dnsmasqを設定
git repositoryからiPXEのSourceを取得
iPXE Sourceからundionly.kpxeをbuild
undionly.kpxeをtftpサーバーに置く
boot.ipxeをWebサーバーに置く
NetworkBoot

Dnsmasq

最初に、dnsmasqをインストールします。
僕はDebianを使うのでDebianで説明します。
CentOS/RedHatのdnsmasqも同じパッケージ名で設定ファイルの場所も同じです。

dnsmasqのインストール

Debian/Ubuntu

dnsmasqをインストール

$ sudo apt-get install dnsmasq

dnsmasqの設定

dnsmasqの設定を行う。
エディタで下記のように編集します。

dnsmasq.conf

$ vi /etc/dnsmasq.conf
# DHCP-Proxyを使う
dhcp-range=172.20.0.0,proxy
# dhcpが175オプションを持っていたときipxeというタグをSetする
dhcp-match=set:ipxe,175 # gPXE/iPXE sends a 175 option.
# ipxeタグでないときはundionly.kpxeをbootする
dhcp-boot=tag:!ipxe,undionly.kpxe
# bootするipxeのメニューのファイル名,Server名,サーバーのIPアドレス
# これをBootすることでipxeメニューを表示する。
dhcp-boot=http://172.20.0.225/a.ipxe,172.20.0.225,172.20.0.225
# pxe-serviceを使う設定
# 自らがDHCP-Serverである場合は設定する必要はないのだが、
# Proxy-DHCPの場合は設定する必要がある。
pxe-service=tag:!ipxe,x86PC,"splash",undionly.kpxe
# tftpを使う
enable-tftp
# tftpで公開するフォルダ
tftp-root=/var/ftpd
log-queries
conf-dir=/etc/dnsmasq.d

そして保存します。

iPXE

undionly.kpxeからダウンロードするのが簡単なんだが、一年前のSourceからもbuildして使いたい。

sourceからbuildしたundionly.kpxeは、chainloading時にparent codeを表示する。
Parentハッシュコードもチェックしておきたい。

だからSourceをgit repositoryから取得してbuildすることにする。

iPXEのSourceを取得

gitをインストールする必要がある。
下記のようにするとインストールできる。

$ sudo apt-get install git-core

iPXEをbuildするためには下記のパッケージが必要です。

gcc
binutils
make
perl
syslinux
liblzma
xz

下記のようにインストールする、

$ sudo apt-get install gcc,binutils,make,perl
$ sudo apt-get install syslinux,lzma-dev,liblzma5

自分のCurrentディレクトリーにipxeのsourceを取得します。
下記のように実行します。

$ cd ~
$ git clone git://git.ipxe.org/ipxe.git

iPXEをbuild

currentディレクトリーにあるipxeフォルダに入る。
undionly.kpxeをbuildする。

下記のように行えばいい。

$ cd ~/ipxe/source
$ make bin/undionly.kpxe

配置

下記のように/var/ftpdフォルダにundionly.kpxeを配置する。

$ cd ~/ipxe/source
$ mv bin/undionly.kpxe /var/ftpd

Webサーバー

Apache2を用意する。

nginxを用意してもいいし、
perlやpythonのワンライナーで実行できるsimpleなWebサーバーを実行してもいいだろう。
ワンライナーWebサーバを集めてみた

Apache2をInstall

debianだと下記のようにサラっとインストールできる。

apache2_Install

$ sudo apt-get install apache2

DocumentRoot

Debian系のapache2はバーチャルホストが標準で有効化されている。
標準のDocumentRootは/var/wwwである。

下記のコマンドでバーチャルホストがonになっているのかをチェック

$ cat /etc/apache2/apache2.conf | grep sites-enabled
#       `-- sites-enabled
# * Configuration files in the mods-enabled/ and sites-enabled/ directories
Include sites-enabled/

site-enabledのファイルからDocumentRootの場所を確認

$ cat /etc/apache2/sites-enabled/000-default | grep DocumentRoot
        DocumentRoot /var/www

Bootメニュー

/var/www/フォルダーに移動して
boot.ipxeを作成し、エディターで以下のように入力します。
エディタは普通Vimだよね !？

下記のように書き込みます。

$ sudo cd /var/www
$ sudo vi boot.ipxe
#!ipxe
menu install menu
item ubuntu Ubuntu installation
item centos7 Centos7 installation
item --gap
item back install menu
choose --timeout 20000 --default back target && goto ${target} || goto menu

:ubuntu
set ubuntu http://archive.ubuntu.com/ubuntu/dists/trusty/main/installer-amd64/current/images/netboot/ubuntu-installer/amd64
initrd ${ubuntu}/initrd.gz
kernel ${ubuntu}/linux tasks=standard vga=788 -- quiet
boot

:centos7
set centos7 http://mirror.centos.org/centos/7/os/x86_64
initrd ${centos7}/image/pxeboot/initrd.img
kernel ${centos7}/image/pxeboot/vmlinuz vga=788 repo=${centos7}
boot

:back
exit

そして保存します。

PXE Boot

PXEServerの準備完了。

クライアントPCを起動します。

BIOS画面が出てきます。
BIOS Boot Screenを表示したいので、
起動時にすかさずF11キーを押します。

American
Megatrends

AMIBIOS(C) 2008 American Megatrends. Inc.
G43T-M5 BIOS Release 09/28/2009 for MCJ
CPU : Intel(R) Celeron(R) CPU E3300 @ 2.5GHz

Press DEL to run Setup
Press F11 for BBS POPUP
The MCH is operation with DDR2 800
DRAM Timing: Tcl:6/Tras:18/Trcd:6/Twr:6/Trfc:52/Twtr:3/Trrd:3/Trtp:3
Single Chanel Mode
2048MB OK (64MB Shared Memory SIze Used)
Auto-Detecting Pri Slave...IDE Hard Disk
Auto-Detecting 3rd Master..ATAPI CDROM
Pri Slave : SAMSUNG HD252HJ 1AC01118
            Ultra DMA Mode-5, S.M.A.R.T. Capable and Status OK
3rd Master: HL-DT-ST DVDDAM GH24NS50 XP01
            Ultra DMA Mode-5

BIOS Boot Screenが表示されます。
Realtec Boot Agentを↑↓で選んでEnterキーを押します。

Press select boot device:
---------------------------
   SAMSUNG HD252HJ
   HL-DT-ST DVDRAM GH24NS50
   Genetic USB SD Reader
   Genetic USB CF Reader
   Genetic USB SM Reader
   Genetic USB MS Reader
-> Realtec Boot Agent

---------------------------
↑ and ↓ to menu selection
ENTER to select boot device
ESC to boot using defaults

表示が下記のように変わった後に

Realtec RTL8111B/8111C Gigabit Boot Agent
Press Shift-F10 to configure ..........

PXE Bootが始まります。

Intel UNDI. PXE-2.1 (build 002)
Copyright (C) 1997-2000 Intel Corporation

For RealTek RTL8111B/8111C Gigabyte Ethernet Controller v2.14(000225)

CLIENT MAC ADDR: 00 25 11 CB 41 1B GUID 00020003-0004-0005-0006-00700080009
CLIENT IP: 172.20.10.83 MASK 255.255.0.0
DHCP IP: 172.20.0.70 PROXY IP:172.20.0.225
GATEWAY IP: 172.20.0.254

Auto-Select:
     splash

BOOT SERVER IP : 172.20.0.225

PXE-EB: !PXE at 9C3E:0070,entry point at 9C3E:0109
             UNDI code segment 9C3E:1A7A, data segment 923D:A010 (584-632kB)
             UNID device is PCI 02:00.0, type DIX+802.3
             584kB free base memory after PXE unload
iPXE initialising devices...ok

iPXE 1.0.0+ (55e4) -- Open Source Network Boot Firmware -- http://ipxe.org
Features: DNS HTTP iSCSI TFTP AoE ELF MBOOT PXE bzImage Menu PXEXT

Press Ctrl+B for the iPXE command line...

WebサーバーからBoot Menuが表示されます。
UbuntuかCentOS7かどちらかを↑↓で選択してEnterキーを押します。

Linuxインストーラーがネット上のリソースからBootされます。

            Install Menu

-> Ubuntu installation
   CentOS7 installation

どちらかを選んでEnter押せば、
OSのインストーラーが起動します。
バッチリ、OSインストールできますよ。

References

Dnsmasq
- PXEやproxyDHCPのためのPackage Software
iPXE chainloading
- iPXE chainloadingのやり方
iPXE Download
- Source codeセクションにSourceからどうやってbuildするかが書かれている。
Preboot_Execution_Environment
- Preboot eXecution Environment(PXE)の説明
- IntegrationセクションにproxyDHCPの説明がある。
How To Install Git on Debian 8
- gitのインストール方法
iPXE - The Versatile Boot Loader
- 簡単なiPXE Bootメニュー

Preboot_Execution_Environment Integration Section ↩