1. Was ist PXE?

PXE (Preboot Execution Environment) ist eine Technologie, die es Computern ermöglicht, Betriebssysteme über ein Netzwerk zu booten oder zu installieren, ohne lokale Speichergeräte zu benötigen. PXE ist eine netzwerkbasierte Boot-Technologie, die ursprünglich von Intel entwickelt wurde, um einen Standard für das Booten von Betriebssystemen über ein Netzwerk in Ermangelung lokaler Speichergeräte bereitzustellen. PXE ist in das BIOS eines Computers integriert und ermöglicht es dem Computer, ein Betriebssystem oder andere Software von einem Netzwerkserver herunterzuladen und zu starten.

2. PXE-Architektur

Die PXE-Architektur umfasst Client- und Server-Komponenten, die sich auf mehrere Netzwerkprotokolle und -dienste stützen. Nachfolgend sind die wichtigsten Elemente der PXE-Architektur aufgeführt.

(1) Kunde

Ein PXE-Client ist ein Computer, der für PXE aktiviert ist. Wenn PXE beim Booten als erste Boot-Option konfiguriert ist, versucht die Netzwerkkarte (NIC), das Betriebssystem über das Netzwerk zu starten.

(2) Server-Seite

Der PXE-Server stellt Bootdateien und zugehörige Dienste bereit, zu denen in der Regel die folgenden Komponenten gehören:

DHCP-Server: Weist den PXE-Clients IP-Adressen zu und liefert Informationen über den Speicherort der Boot-Dateien.

TFTP-Server: Überträgt Boot-Dateien wie den PXE-Bootloader und das Kernel-Image.

HTTP/FTP-Server: Wird in bestimmten Szenarien verwendet, um größere Dateien zu übertragen oder zusätzliche Dienste anzubieten.

NFS/SMB-Server: Stellt Netzwerkdateisysteme bereit, damit PXE-Clients auf Betriebssystemdateien zugreifen können.

3. PXE-Boot-Prozess

PXE-Client-Start: Während des Systemstarts bootet der PXE-Client über BIOS oder UEFI und sendet eine DHCP-Anfrage, um einen DHCP-Server zu finden.

Antwort des DHCP-Servers: Der DHCP-Server antwortet auf die Anfrage, indem er dem Client eine IP-Adresse zuweist und den Standort des TFTP-Servers zusammen mit dem Namen der Boot-Datei angibt.

Download der Bootdatei: Der PXE-Client lädt die Bootdatei über TFTP herunter, in der Regel einen kleinen PXE-Bootloader.

Execute Boot File: Der PXE-Client führt die heruntergeladene Boot-Datei aus, die den Betriebssystem-Kernel herunterlädt und das Dateisystem initialisiert.

Booten des Betriebssystems: Der PXE-Client lädt den Kernel und initialisiert das Dateisystem, um schließlich das Betriebssystem zu booten.

4. PXE-Anwendungsszenarien

PXE ist in verschiedenen IT-Umgebungen weit verbreitet. Im Folgenden sind einige typische Anwendungsszenarien aufgeführt.

(1) Diskless Workstations

In Bildungs- und Forschungseinrichtungen booten plattenlose Workstations die Betriebssysteme über PXE, wobei alle erforderlichen Dateien und Anwendungen von Netzwerkservern abgerufen werden. Dieser Ansatz zentralisiert die Systemverwaltung und vereinfacht die Wartung.

(2) Serverbereitstellung, Systeminstallation und Wiederherstellung

In Rechenzentren wird PXE in großem Umfang für die automatische Serverbereitstellung verwendet. Administratoren können Betriebssysteme und Anwendungen in großem Umfang über PXE bereitstellen und so die Effizienz und Konsistenz der Bereitstellung erheblich verbessern.

(3) Internet-Cafés

Die Clients nutzen PXE, um auf Systeme ohne Festplatten zuzugreifen, und erfüllen damit die Bedürfnisse der Kunden nach Lernen und Unterhaltung. Nach dem Herunterfahren oder Neustart des Systems verbleiben keine Spuren der vorherigen Benutzer vor Ort.

5. Beispielszenarien für Internet-Café-Anwendungen

In Internet-Café-Anwendungen ermöglicht die PXE-Funktion den Client-Rechnern (wie PC4, PC5, PC6 usw.) das Booten, Ausführen und Laden von Ressourcen über das Netzwerk, ohne dass lokale Festplatten erforderlich sind, wobei Geräte wie Diskless Server verwendet werden.

Damit ist unsere Einführung in PXE abgeschlossen. Wir hoffen, dass sie Ihnen zu einem besseren Verständnis verhilft.