Cobbler实现自动化安装(上)--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

• 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。
• 2. 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。
• 3. 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。
• 4. 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。
• 5. 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。
• 6. 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。