1. PXEとは

PXE（Preboot Execution Environment）は、ローカルストレージデバイスを必要とせずに、ネットワーク経由でコンピュータの起動やオペレーティングシステムのインストールを行うことを可能にする技術です。PXEは、ローカルストレージデバイスがない状況でもネットワーク経由でオペレーティングシステムを起動するための標準を提供することを目的として、インテルが開発したネットワークベースのブート技術です。 PXEはコンピュータのBIOSに組み込まれており、これによりコンピュータはネットワークサーバーからオペレーティングシステムやその他のソフトウェアをダウンロードして起動することができます。

2. PXEアーキテクチャ

PXEアーキテクチャは、クライアントとサーバーのコンポーネントで構成され、複数のネットワークプロトコルやサービスを利用しています。以下に、PXEアーキテクチャの主要な構成要素を示します。

(1) クライアント

PXEクライアントとは、PXEに対応したコンピュータのことです。起動時に、PXEが最初の起動オプションとして設定されている場合、ネットワークインターフェースカード（NIC）はネットワーク経由でオペレーティングシステムを起動しようとします。

(2) サーバーサイド

PXEサーバーは、ブートファイルおよび関連サービスを提供し、通常は以下のコンポーネントで構成されます：

DHCPサーバー：PXEクライアントにIPアドレスを割り当て、ブートファイルの場所に関する情報を提供します。

TFTPサーバー：PXEブートローダーやカーネルイメージなどのブートファイルを転送します。

HTTP/FTPサーバー：大容量のファイルを転送したり、追加のサービスを提供したりするために、特定の状況で使用されます。

NFS/SMB サーバー：PXE クライアントがオペレーティングシステムのファイルにアクセスできるようにするためのネットワークファイルシステムを提供します。

3. PXEブートプロセス

PXEクライアントの起動：システムの起動時、PXEクライアントはBIOSまたはUEFIを介して起動し、DHCPサーバーを特定するためにDHCPリクエストを送信します。

DHCPサーバーの応答：DHCPサーバーはリクエストに応答し、クライアントにIPアドレスを割り当てるとともに、TFTPサーバーの場所とブートファイル名を通知します。

ブートファイルのダウンロード：PXEクライアントは、TFTP経由でブートファイル（通常は小型のPXEブートローダー）をダウンロードします。

ブートファイルの実行：PXEクライアントはダウンロードしたブートファイルを実行し、そのファイルがさらにオペレーティングシステムのカーネルをダウンロードして、ファイルシステムを初期化します。

オペレーティングシステムの起動：PXEクライアントはカーネルを読み込み、ファイルシステムを初期化し、最終的にオペレーティングシステムを起動します。

4. PXEの適用シナリオ

PXEは、さまざまなIT環境で広く採用されています。以下に、代表的な利用例をいくつか挙げます。

(1) ディスクレスワークステーション

教育機関や研究機関では、ディスクレスワークステーションがPXE経由でオペレーティングシステムを起動し、必要なファイルやアプリケーションをすべてネットワークサーバーから取得します。この方式により、システム管理が一元化され、保守作業が簡素化されます。

(2) サーバーの展開、システムのインストール、および復旧

データセンターでは、PXEがサーバーの自動展開に広く利用されています。管理者はPXEを通じてオペレーティングシステムやアプリケーションを大規模に展開でき、展開の効率と一貫性を大幅に向上させることができます。

(3) インターネットカフェ

クライアントはPXEを利用してディスクレスシステムにアクセスし、学習や娯楽といったユーザーのニーズを満たしています。シャットダウンやシステムの再起動後、以前のユーザーに関する痕跡はローカルに残りません。

5. インターネットカフェでの利用例

インターネットカフェでの利用において、PXE機能により、クライアントマシン（PC4、PC5、PC6など）は、ディスクレスサーバーなどのデバイスを活用することで、ローカルのハードドライブを必要とせずに、ネットワーク経由で起動、実行、およびリソースの読み込みを行うことができます。

以上で、PXEに関する解説を終わります。本解説が、皆様の理解の一助となれば幸いです。