【Linux】Cobbler实现自动化安装操作系统--原理篇

了解 Cobbler 之前，我们需要先对 PXE 及 KickStart 有一定的认识。

PXE

PXE（Pre-bootExecution Environment），预启动执行环境，通过网络接口启动计算机，支持 Client 通过网络从 Server 下载映像，并由此通过网络启动操作系统；在启动过程中，Client 要求 Server 分配 IP 地址，再用 TFTP 下载一个启动软件包到本机内存中执行，由这个启动软件包完成 Client 基本的软件设置并安装操作系统。 　　要达成 PXE 有两个必须的条件： 　　(1)Client 的网卡必须要支持 PXE 功能，并且开机时选择从网卡启动； 　　(2)完整的 PXE Server 必须要提供含有 DHCP、TFTP 服务，还要加上 NFS/FTP/HTTP（选择一样即可）等提供安装文件（安装镜像的解压文件)。

KickStart

KickStart 是一种无人值守的安装方式，它的工作原理是在安装过程中记录人工干预填写的各种参数，并生成一个名为 ks.cfg 的文件。我们可以简单理解为一个自动安装应答配置管理程序。通过读取这个配置文件，系统知道怎么去分区，要安装什么包，配什么 IP，优化什么内核参数等等。其主要组成部分包括：

• KickStart 安装选项，包含语言的选择，防火墙，密码，网络，分区的设置等；
• %Pre 部分，安装前解析的脚本，通常用来生成特殊的 ks 配置，比如由一段程序决定磁盘分区等；
• %Package 部分，安装包的选择，可以是@core 这样的 group 形式，也可以是 vim-*这样的包形式；
• %Post 部分，安装后执行的脚本，通常用来做系统的初始化设置，比如启动的服务，相关的设定等。

PXE+KickStart 的工作流程

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• 1. PXE Client 向 DHCP Server 发送请求：支持 PXE 的网络接口卡（NIC）的 Client 的 BIOS 设置成为网络启动，通过 UDP（简单用户数据报协议）发送一个广播请求，向网络中的 DHCP Server 索取 IP 地址等信息。
• 1. DHCP Server 提供信息：DHCP Server 收到 Client 的请求，验证是否来至合法的 PXE Client 的请求，验证通过它将给 Client 返回响应，响应内容包含了为 Client 分配的 IP Address、TFTP Server 以及配置文件所在位置。
• 1. PXE Client 请求下载启动文件：Client 收到 DHCP Server 的响应后，会回应一个帧，以请求传送启动所需文件，这些启动文件包括：pxelinux.0（相当于 boot loader）、pxelinux.cfg/default、vmlinuz、initrd.img 等文件。
• 1. TFTP Server 响应 Client 请求并传送文件：Client 会根据该文件中定义的引导顺序，启动 Linux 安装程序的引导内核。
• 1. 请求下载自动应答文件：Client 通过 pxelinux.cfg/default 文件成功的引导 Linux 安装内核后，安装程序首先必须确定你通过什么安装介质来安装 linux，如果是通过网络安装（NFS, FTP, HTTP），则会在这个时候初始化网络，并定位安装源位置。（或许你会说，刚才 PXE 不是已经获取过 IP 地址了吗？为什么现在还需要一次？这是由于 PXE 获取的是安装用的内核以及安装程序等，而安装程序要获取的是安装系统所需的二进制包以及配置文件。由于它们需要的内容不同造成 PXE 模块和安装程序是相对独立的，PXE 的网络配置并不能传递给安装程序。从而进行两次获取 IP 地址过程。）接着读取该文件中指定的自动应答文件 ks.cfg 所在位置，根据该位置请求下载该文件。
• 1. Client 安装操作系统：将 ks.cfg 文件下载回来后，通过该文件找到 OS Server，并按照该文件的配置请求下载安装过程需要的软件包。

Cobbler

概述

Cobbler 由 Python 语言开发，是对 PXE 和 KickStart 的封装，融合很多特性，提供了 CLI 和 Web 的管理形式，能更加方便地实行网络安装；Cobbler 也提供了 API 接口，因此使用其它语言也很容易做扩展。Cobbler 不仅可以安装物理机，同时也支持 KVM、XEN 虚拟化、Guest OS 的安装；更多的是它还能结合 Puppet 等集中化管理软件，实现自动化的管理。

组成

Cobbler 的结构基于一组注册的对象，每个对象都是相互关联的实体（该实体指向另一个实体，或者另一个实体指向该实体）。当一个对象指向另一个对象时，它就继承了被指向对象的数据，并可覆盖或添加更多特定信息。对象类型的定义为：

• 发行版（Distribution）：表示一个操作系统，它承载了 kernel 和 initrd 的信息，以及内核参数等其它数据；
• 配置文件（Profile）：包含一个发行版、一个 KickStart 文件以及可能的存储库，还包含更多特定的内核参数等其它数据；
• 系统（System）：包含一个配置文件或一个镜像，还包含 IP Address 和 MAC Address、电源管理（地址、凭据、类型）以及更为专业的数据等信息；
• 存储库（Repository）：保存一个 yum 或 rsync 存储库的镜像信息；
• 镜像（Image）：可替换一个包含不属于此类别的文件的发行版对象。

基于注册的对象以及各个对象之间的关联，Cobbler 知道如何更改文件系统以反映具体配置，因为系统配置的内部是抽象的，因此我们可以只关注想要执行的操作。

工作原理

Server 端：

• 启动 Cobbler 服务
• 进行 Cobbler 错误检查，执行 cobbler check 命令
• 进行配置同步，执行 cobbler sync 命令
• 复制相关启动文件文件到 TFTP 目录中
• 启动 DHCP 服务，提供地址分配
• DHCP 服务分配 IP 地址
• TFTP 传输启动文件
• Server 端接收安装信息
• Server 端发送 ISO 镜像与 Kickstart 文件

Client 端：

• 客户端以 PXE 模式启动
• 客户端获取 IP 地址
• 通过 TFTP 服务器获取启动文件
• 进入 Cobbler 安装选择界面
• 客户端确定加载信息
• 根据配置信息准备安装系统
• 加载 Kickstart 文件
• 传输系统安装的其它文件
• 进行安装系统

小结

• Cobbler 可以看作是一个更多功能的 PXE，它实现系统安装和 PXE+KickStart 也差不多，需要的文件和过程大致都一样；
• Cobbler 能自动管理 DNS/TFTP/DHCP/RSYNC 这四个服务（但似乎对 TFTP 的管理有点 bug，需要手动启动 TFTP），且 Cobbler 依赖于 HTTPD（PXE 支持 HTTP/NFS/FTP）；
• 基本的系统安装，Cobbler 只需生成一个 Distro 和一个 Profile 即可：Distro 相当于一个镜像，它提供安装系统过程中所需的一切文件，如 vmlinuz,initrd 以及 rpm 包等；Profile 的作用是为了自动修改 pxelinux.cfg/default 文件，每生成或修改一次 profile，都会在 default 文件中修改或追加对应的 label；
• 除了 Distro/Profile 之外，Cobbler 还管理 System/Images/Repository 等，但是用的很少。