PXE (Preboot Execution Environment):การบูทเครือข่ายที่คล่องตัวสำหรับระบบองค์กร

โดย

ราหุล อวาติ

เผยแพร่:23 พ.ย. 2021

Preboot Execution Environment หรือ PXE (โดยทั่วไปออกเสียงว่า pixie ) คือสภาพแวดล้อมไคลเอ็นต์-เซิร์ฟเวอร์ที่ช่วยให้คอมพิวเตอร์เครือข่ายสามารถบูตผ่านการ์ดอินเทอร์เฟซเครือข่าย (NIC) แทนที่จะบูตจากซีดีรอมหรือฮาร์ดดิสก์

การบูตเครือข่าย PXE ทำได้โดยใช้โปรโตคอลเครือข่ายหลายตัว รวมถึง Internet Protocol (IP), Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP), User Datagram Protocol (UDP) และ Trivial File Transfer Protocol (TFTP)

PXE มีบทบาทสำคัญในการช่วยให้ผู้จัดการฝ่ายไอทีจัดการเครื่องไคลเอ็นต์โดยไม่ต้องใช้อุปกรณ์จัดเก็บข้อมูล เนื่องจาก PXE เป็นผู้จำหน่ายอิสระ จึงทำให้สามารถเพิ่มระบบใหม่ลงในเครือข่ายได้ และยังช่วยลดความยุ่งยากในการบำรุงรักษาระบบอีกด้วย

มาตรฐานอุตสาหกรรมแบบเปิดนี้เป็นส่วนหนึ่งของเฟรมเวิร์ก Wired for Management (WfM) ที่กำหนดโดย Intel และ Microsoft ในปี 1998 แม้ว่า Active Management Technology จะแซงหน้า PXE แล้ว แต่ PXE ยังคงเป็นเครื่องมือสำคัญสำหรับผู้ดูแลระบบเครือข่ายองค์กร

ทำความเข้าใจเกี่ยวกับการบูท PXE

คอมพิวเตอร์สามารถบูตผ่านเครือข่ายได้หลายวิธี และ PXE ก็เป็นหนึ่งในนั้น PXE ทำงานร่วมกับ NIC ของระบบโดยทำให้มันทำงานเหมือนกับอุปกรณ์บู๊ต PXE วิวัฒนาการมาจากยุคก่อนที่คอมพิวเตอร์จะมีดิสก์ไดรฟ์ภายใน

กระบวนการบูต PXE เริ่มต้นด้วย NIC ที่เปิดใช้งาน PXE บนระบบไคลเอนต์โดยส่งคำขอออกอากาศไปยังเซิร์ฟเวอร์ DHCP คำขอนี้ออกไปในรูปแบบของแพ็กเก็ต "ค้นพบ" เมื่อเซิร์ฟเวอร์ DHCP ได้รับแพ็กเก็ตนี้ มันจะส่งคืนที่อยู่ของเซิร์ฟเวอร์ TFTP ซึ่งเป็นตำแหน่งของไฟล์สำหรับบูต รวมถึงที่อยู่ IP ของไคลเอ็นต์

ขั้นตอนที่เกี่ยวข้องในกระบวนการมีดังนี้:

NIC ทริกเกอร์คำขอออกอากาศไปยังเซิร์ฟเวอร์ DHCP เป็นแพ็กเก็ต "ค้นพบ"
เซิร์ฟเวอร์ DHCP ดักฟังคำขอ
ตอบกลับด้วยแพ็กเก็ต "ข้อเสนอ" ที่ประกอบด้วยที่อยู่เซิร์ฟเวอร์ TFTP, รูปภาพสำหรับบูต (pxelinux.0) และข้อมูลมาตรฐาน เช่น ที่อยู่ IP, ซับเน็ตมาสก์, ระบบชื่อโดเมน (DNS) ฯลฯ
ระบบไคลเอนต์ได้รับข้อมูลนี้จากเซิร์ฟเวอร์
วิเคราะห์ข้อเสนอของเซิร์ฟเวอร์ จากนั้นจึงกำหนดพารามิเตอร์เครือข่ายต่างๆ เช่น ที่อยู่ IP และซับเน็ตมาสก์
ไคลเอนต์ติดต่อกับเซิร์ฟเวอร์การบูต PXE (เซิร์ฟเวอร์ TFTP) เพื่อขออิมเมจสำหรับบูต
เซิร์ฟเวอร์การบูต PXE จะส่งอิมเมจสำหรับบูตผ่าน TFTP
ลูกค้าดำเนินการ
อิมเมจสำหรับบูตจะค้นหาไดเร็กทอรี pxelinux.cfg บนเซิร์ฟเวอร์ TFTP เพื่อหาไฟล์การกำหนดค่าการบูต
ไคลเอนต์ดาวน์โหลดและโหลดไฟล์ที่เกี่ยวข้องกับเคอร์เนลและระบบรูท
ในที่สุด ระบบไคลเอนต์จะรีบูต

ในเซิร์ฟเวอร์ DHCP ตัวเลือก 66 หรือ 67 ได้รับการกำหนดค่าภายใต้ขอบเขตหรือตัวเลือกเซิร์ฟเวอร์พร้อมข้อมูลที่จำเป็น ตัวเลือก 66 ระบุเซิร์ฟเวอร์ที่จะติดต่อ และตัวเลือก 67 ระบุชื่อของไฟล์ที่จะร้องขอ วิธีการนี้ช่วยในการโหลดและเรียกใช้ไฟล์บูตสำหรับระบบไคลเอ็นต์ โดยจะทำงานได้ดีเมื่อไคลเอนต์และเซิร์ฟเวอร์อยู่บนส่วนเดียวกันของเครือข่าย และหากมีการใช้สถาปัตยกรรมอุปกรณ์เพียงประเภทเดียว

PXE (Preboot Execution Environment):การบูทเครือข่ายที่คล่องตัวสำหรับระบบองค์กร

โดยการนำทางไปยังตัวเลือกเซิร์ฟเวอร์ DHCP ผู้ดูแลระบบสามารถกำหนดค่าการทำงานอัตโนมัติ PXE ใน Microsoft Server Manager ได้

ข้อดีของการบูต PXE

การบูทเครือข่าย PXE มีประโยชน์ในสภาพแวดล้อมแบบไร้ดิสก์ โดยบูทจะดำเนินการโดยใช้เราเตอร์และอุปกรณ์ที่ได้รับการจัดการจากส่วนกลาง

ข้อดีที่สำคัญบางประการของการบูต PXE มีดังต่อไปนี้:

ไคลเอนต์ไม่ต้องการระบบปฏิบัติการหรืออุปกรณ์จัดเก็บข้อมูล
งานส่วนใหญ่ดำเนินการจากระยะไกล ซึ่งช่วยประหยัดเวลาและความพยายามอย่างมากสำหรับผู้จัดการฝ่ายไอที
การจัดเก็บและการควบคุมข้อมูลแบบรวมศูนย์เป็นไปได้ ทำให้มีความปลอดภัยของข้อมูลที่เชื่อถือได้มากขึ้น
PXE เป็นผู้จำหน่ายที่ไม่เชื่อเรื่องพระเจ้า ดังนั้นจึงสามารถเพิ่มลูกค้าใหม่ได้อย่างง่ายดายเพื่อขยายเครือข่ายตามความต้องการทางธุรกิจที่เปลี่ยนแปลง

ปิดใช้งานการบูต PXE

PXE ถูกเปิดใช้งานตามค่าเริ่มต้นในคอมพิวเตอร์ทุกเครื่อง อย่างไรก็ตาม ก็สามารถปิดการใช้งานได้เช่นกัน ขั้นตอนการปิดใช้งานจะแตกต่างกันไปตามผู้จำหน่าย แต่โดยทั่วไป PXE สามารถปิดใช้งานได้จากอินเทอร์เฟซ BIOS (Basic Input Output System) เท่านั้น ในคอมพิวเตอร์บางเครื่อง BIOS เรียกว่าหน้าจอการตั้งค่าระบบ

หากต้องการปิดใช้งานการบูต PXE ขั้นตอนมีดังนี้:

เข้าสู่ "การตั้งค่า" เมื่อคอมพิวเตอร์เปิดอยู่ โดยปกติจะทำได้โดยการกดปุ่ม F2, F2 หรือ ESP เมื่อหน้าจอเริ่มต้นโหลดขึ้นมา
คลิกแท็บขั้นสูงและค้นหาตัวเลือก "อุปกรณ์แบบรวม"
ค้นหาตัวเลือก "Network Interface Controller"
ตั้งค่าเป็น "เปิด" แทน "เปิดด้วย PXE" เพื่อปิดใช้งาน PXE ข้อความที่แน่นอนอาจแตกต่างกันไปตามผู้จำหน่าย
การดำเนินการนี้จะปิดใช้งาน PXE
ในบางระบบ ไม่มีตัวเลือก PXE ในสถานการณ์นี้ ให้ไปที่ "ลำดับการบูต" หรือ "ลำดับการบูต" ซึ่งอาจแสดงรายการอยู่ใต้แท็บ "ขั้นสูง"
ย้ายการ์ดเครือข่ายไปที่ด้านล่างของรายการลำดับการบู๊ต การดำเนินการนี้จะปิดใช้งาน PXE เพื่อให้คอมพิวเตอร์บูตจากฮาร์ดไดรฟ์หรือด้วยสื่ออื่นแทน NIC
สุดท้าย ให้บันทึกการเปลี่ยนแปลงและออกจากการตั้งค่า BIOS

การแยกความแตกต่าง PXE จาก iPXE

เดิมที PXE และ TFTP ได้รับการออกแบบมาสำหรับเครือข่ายที่ไม่เสถียรซึ่งทำงานที่ความเร็วต่ำ แต่ตอนนี้ เนื่องจากเครือข่าย Gigabit กลายเป็นเรื่องปกติมากขึ้น PXE และโปรโตคอลที่เกี่ยวข้องจึงล้าสมัย IPXE คือเฟิร์มแวร์บูตเครือข่าย Open Source ที่ได้รับอนุญาตภายใต้ GNU GPL IPXE จะรวมอยู่ในผลิตภัณฑ์จากผู้ผลิตการ์ดเครือข่ายและ OEM จำนวนมากโดยค่าเริ่มต้น

IPXE ขยายกระบวนการบูต PXE แบบดั้งเดิมและเปิดใช้งานกระบวนการบูตจาก:

เว็บเซิร์ฟเวอร์ผ่าน HTTP;
เครือข่ายไร้สาย;
WAN;
เมฆ;
iSCSI SAN;
ไฟเบอร์แชนเนล SAN ผ่าน FCoE;
SAN ATA ผ่านอีเธอร์เน็ต (AoE)
เครือข่าย Infiniband
สื่อ USB; และ
ยูเอสบีอีเทอร์เน็ต

IPXE ช่วยให้ผู้ดูแลระบบสามารถควบคุมกระบวนการบู๊ตด้วยสคริปต์ IPXE สามารถแทนที่ PXE ROM ที่มีอยู่ใน NIC ของคอมพิวเตอร์ได้ ผู้ใช้ยังสามารถโหลดแบบลูกโซ่เข้ากับ iPXE เพื่อใช้คุณสมบัติต่างๆ ได้โดยไม่จำเป็นต้องแฟลชใหม่