1. Was ist PXE?

PXE (Preboot Execution Environment) ist eine Technologie, die es Computern ermöglicht, Betriebssysteme über ein Netzwerk zu starten oder zu installieren, ohne dass lokale Speichergeräte erforderlich sind. PXE ist eine netzwerkbasierte Boot-Technologie, die ursprünglich von Intel entwickelt wurde, um einen Standard für das Starten von Betriebssystemen über ein Netzwerk ohne lokale 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 besteht aus Client- und Serverkomponenten und stützt sich auf verschiedene Netzwerkprotokolle und Dienste. Nachfolgend sind die wichtigsten Elemente der PXE-Architektur aufgeführt.

(1) Kunde

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

(2) Serverseitig

Der PXE-Server stellt Startdateien und zugehörige Dienste bereit, die in der Regel folgende Komponenten umfassen:

DHCP-Server: Weist PXE-Clients IP-Adressen zu und stellt Informationen zum Speicherort der Startdateien bereit.

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

HTTP/FTP-Server: Wird in bestimmten Fällen zur Übertragung größerer Dateien oder zur Bereitstellung zusätzlicher Dienste verwendet.

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

3. PXE-Boot-Prozess

PXE-Client-Boot: Beim Systemstart startet der PXE-Client über das 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, weist dem Client eine IP-Adresse zu und teilt ihm den Speicherort des TFTP-Servers sowie den Namen der Startdatei mit.

Boot-Datei herunterladen: Der PXE-Client lädt die Boot-Datei über TFTP herunter, in der Regel einen kleinen PXE-Bootloader.

Boot-Datei ausführen: Der PXE-Client führt die heruntergeladene Boot-Datei aus, die daraufhin den Betriebssystemkern herunterlädt und das Dateisystem initialisiert.

Betriebssystemstart: Der PXE-Client lädt den Kernel, initialisiert das Dateisystem und startet schließlich das Betriebssystem.

4. Anwendungsszenarien für PXE

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

(1) Festplattenlose Workstations

In Bildungs- und Forschungseinrichtungen starten diskless Workstations Betriebssysteme über PXE und laden alle erforderlichen Dateien und Anwendungen von Netzwerkservern herunter. Dieser Ansatz zentralisiert die Systemverwaltung und vereinfacht die Wartung.

(2) Serverbereitstellung, Systeminstallation und Wiederherstellung

In Rechenzentren wird PXE in großem Umfang für die automatisierte Serverbereitstellung genutzt. Systemadministratoren können Betriebssysteme und Anwendungen über PXE in großem Maßstab bereitstellen, was die Effizienz und Konsistenz der Bereitstellung erheblich verbessert.

(3) Internetcafés

Kunden nutzen PXE, um auf festplattenlose Systeme zuzugreifen, und erfüllen damit die Bedürfnisse der Kunden in den Bereichen Bildung und Unterhaltung. Nach dem Herunterfahren oder Neustart des Systems bleiben lokal keine Spuren früherer Benutzer zurück.

5. Beispielszenarien für Internetcafé-Anwendungen

In Internetcafé-Anwendungen ermöglicht die PXE-Funktion Client-Rechnern (wie PC4, PC5, PC6 usw.), über das Netzwerk zu booten, zu laufen und Ressourcen zu laden, ohne dass lokale Festplatten erforderlich sind, wobei Geräte wie diskless Server zum Einsatz kommen.

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