Ubuntu14.04-PXE装机实战笔记

Posted 2020-08-09 JiangHua·Zhang

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了Ubuntu14.04-PXE装机实战笔记相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

什么是PXE？

PXE(Pre-boot Execution Environment，预启动执行环境)是由Intel公司开发的最新技术，工作于Client/Server的网络模式，支持工作站通过网络从远端服务器下载映像，并由此支持通过网络启动操作系统，在启动过程中，终端要求服务器分配IP地址，再用TFTP（trivial file transfer protocol）或MTFTP(multicast trivial file transfer protocol)协议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终端基本软件设置，从而引导预先安装在服务器中的终端操作系统。

严格来说，PXE 并不是一种安装方式，而是一种引导方式。进行 PXE 安装的必要条件是在要安装的计算机中必须包含一个 PXE 支持的网卡（NIC），即网卡中必须要有 PXE Client。PXE 协议可以使计算机通过网络启动。此协议分为 Client端和 Server 端，而PXE Client则在网卡的 ROM 中。当计算机引导时，Bios 把 PXE Client 调入内存中执行，然后由 PXE Client 将放置在远端的文件通过网络下载到本地运行。运行 PXE 协议需要设置 DHCP 服务器和 TFTP 服务器。DHCP 服务器会给 PXE Client（将要安装系统的主机）分配一个 IP 地址，由于是给 PXE Client 分配 IP 地址，所以在配置 DHCP 服务器时需要增加相应的 PXE 设置。此外，在 PXE Client 的 ROM 中，已经存在了 TFTP Client，那么它就可以通过 TFTP 协议到 TFTP Server 上下载所需的文件了。

PXE的工作过程：

1. PXE Client 从自己的PXE网卡启动，向本网络中的DHCP服务器索取IP；

2. DHCP 服务器返回分配给客户机的IP 以及PXE文件的放置位置(该文件一般是放在一台TFTP服务器上) ；

3. PXE Client 向本网络中的TFTP服务器索取pxelinux.0 文件；

4. PXE Client 取得pxelinux.0 文件后之执行该文件；

5. 根据pxelinux.0 的执行结果，通过TFTP服务器加载内核和文件系统；

6. 进入安装画面, 此时可以通过选择HTTP、FTP、NFS 方式之一进行安装；

详细工作流程，请参考下面这幅图：

技术分享

PXE，Pre-boot eXcution Environment

预启动执行环境，在操作系统之前运行
可用于远程安装，构建无盘工作站
规模化：同时装配多台服务器
自动化：安装系统，配置各种服务
远程实现：不需要光盘，U盘等安装介质

服务端

DHCP----------------用来分配IP地址，定位引导程序
TFTP-----------------提供引导程序下载
NFS------------------网络中文件共享

客户端

网卡支持PXE协议
主板支持网络启动

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实验环境：

服务器：笔记本系统Ubuntu14.04 ----------------DHCP--TFTP--NFS--------IP地址：192.168.1.20

交换机：小型TPlink交换机 ------------------ 采用两条直通线，连接服务器和客户端

客户机：旧服务器一台作为测试机 ------------------ 进入BIOS，设置网络引导启动

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前提需要配置PXE服务器的网络：{如果Ubuntu中未安装VIM 编辑器，则使用nano进行编辑}

nano /etc/network/interfaces

auto lo
iface lo inet loopback
  auto eth0
        iface eth0 inet none
        address 192.168.1.20
        netmask 255.255.255.0
        gateway 192.168.1.1
        dns-nameserver 114.114.114.114

这将把你的主机的IP设置成为192.168.1.20，保存文件后退出，重启网络。

service networking restart
ifdown eth0
ifup eth0

在此处需要注意的是，Ubuntu系统中两套管理网络连接的方案，network-manager可能会影响DHCP的连接，如果影响，关闭即可：后文中将会详细讲述network-manager。

service network-manager stop

第一步：DHCP

1.更新源以便获得最新的软件包,安装软件：isc-dhcp-Server

sudo apt-get install isc-dhcp-Server

2.编辑 “/etc/default/dhcp3-server” 文件

sudo nano /etc/default/dhcp3-server

　　作如下修改:

　　INTERFACES="eth0" (注：你刚才配置的静态IP的那个网卡)

3.编辑 “/etc/dhcp3/dhcpd.conf” 文件

sudo nano /etc/dhcp/dhcpd.conf
　作如下修改:

　　default-lease-time 600;

　　max-lease-time 7200;

　　subnet 192.168.1.0 netmask 255.255.255.0 {

　　range 192.168.1.100 192.168.1.200;

　　option subnet-mask 255.255.255.0;

　　option routers 192.168.1.20;

　　option broadcast-address 192.168.1.255;

　　filename "pxelinux.0";

　　next-Server 192.168.1.20;

　　}

4.启动 DHCP 服务

sudo /etc/init.d/isc-dhcp-server start

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第二步：TFTP

1.安装软件：tftpd-hpa ， tftp-hpa , inetutils-inetd（分别为服务端+客户端+进程管理）

apt-get install tftpd-hpa tftp-hpa inetutils-inetd

2.编辑 “/etc/inetd.conf” 文件

在最后一行添加：
　　tftp dgram udp wait root /usr/sbin/in.tftpd /usr/sbin/in.tftpd -s /var/lib/tftpboot

3.编辑 “/etc/default/tftpd-hpa” 文件

sudo nano /etc/default/tftpd-hpa

　　作如下修改:

　　TFTP_USERNAME="tftp"

　　TFTP_DIRECTORY="/var/lib/tftpboot"

　　TFTP_ADDRESS="[:0.0.0.0:]:69"

　　TFTP_OPTIONS="--secure"

　　RUN_DAEMON="yes"

　　OPTIONS="-l -s /var/lib/tftpboot"

4.使用 xinetd 让 boot 服务在每次系统开机时自动启动，并启动tftpd服务

sudo update-inetd --enable BOOT
　　 sudo service tftpd-hpa start

5.检查状态。

sudonetstat -lu

它将如下所示:

ProtoRecv-Q Send-Q LocalAddressForeignAddressState

udp 00*:tftp *:*

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在这里备注一下xinetd服务的迷茫之处 (可忽略)

nano /etc/xinetd.d/tftp        (此为TFTP的配置文件)

service    tftp
{
        protocol        =    udp
        port              =    69
        socket_type   =    dgram
        wait              =    yes
        user              =    root
        server            =    /usr/sbin/in.tftpd
        server_args    =    -s /var/lib/tftpboot       [TFTP根目录]
        disable            =    no
}

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第三步：配置 PXE 启动文件

现在，你需要将 PXE 引导文件 “pxelinux.0” 放在 TFTP 根目录下。为 TFTP 创建目录结构，并从 “/usr/lib/syslinux/” 复制 syslinux 提供的所有引导程序文件到 “/var/lib/tftpboot/” 下，操作如下：

sudo    mkdir /var/lib/tftpboot
sudo    mkdir /var/lib/tftpboot/pxelinux.cfg
sudo    mkdir -p /var/lib/tftpboot/Centos
sudo    cp /usr/lib/syslinux/vesamenu.c32  /var/lib/tftpboot/
sudo    cp /usr/lib/syslinux/pxelinux.0     /var/lib/tftpboot/

设置 PXELINUX 配置文件

PXE 配置文件定义了 PXE 客户端启动时显示的菜单，它能引导并与 TFTP 服务器关联。默认情况下，当一个 PXE 客户端启动时，它会使用自己的 MAC 地址指定要读取的配置文件，所以我们需要创建一个包含可引导内核列表的默认文件。

编辑 PXE 服务器配置文件，使用有效的安装选项。

编辑 “/var/lib/tftpboot/pxelinux.cfg/default”

sudo nano /var/lib/tftpboot/pxelinux.cfg/default

default    ks
prompt    1
timeout    6
display    boot.msg

        lable    Linux
            kernel    vmlinuz
            append    initrd=initrd.img

        lable    text
            kernel    vmlinuz
            append    initrd=initrd.img    text

        lable    ks
            kernel    vmlinuz
            append    initrd=initrd.img  ks=nfs://192.168.1.20/var/lib/tftpboot/Centos/ks.cfg  ksdevice=eth0
        lable    local
            localboot    1
        lable    memtest86
            kernel    memtest
            append


# ksdevice=eth0代表当客户端有多块网卡的时候，要实现自动化需要设置从eth1安装，不指定的话，安装的时候系统会让你选择，那就不叫全自动化了。

编辑 “/var/lib/tftpboot/pxelinux.cfg/pxe.conf” 文件

sudonano/var/lib/tftpboot/pxelinux.cfg/pxe.conf

作如下修改:
MENU TITLE PXE Server
NOESCAPE 1
ALLOWOPTIONS 1
PROMPT 0
MENU WIDTH 80
MENU ROWS 14
MENU TABMSGROW 24
MENU MARGIN 10
MENU COLOR border 30;44#ffffffff #00000000 std

为 PXE 服务器添加 Centos7 启动镜像,这里我使用的是Centos7光盘，进行挂载使用，也可以到官网进行下载。

mount /dev/cdrom  /mnt
cp -r  /mnt/*  /var/lib/tftpboot/Centos
cp /mnt/casper/initrd.lz  /var/lib/tftpboot/Centos
cp /mnt/casper/vmlinuz  /var/lib/tftpboot/Centos

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第四步：将导出的 ISO 目录配置到 NFS 服务器上

现在，你需要通过 NFS 协议来设置“安装源镜像（ Installation Source Mirrors）”。你还可以使用 HTTP 和 FTP 来安装源镜像。在这里，我已经使用 NFS 输出 ISO 内容。

这里采用NFS来做文件共享：apt-get  install  nfs-kernel-Server

要配置 NFS 服务器，你需要编辑 “/etc/exports” 文件。

sudo    nano  /etc/exports

添加：
/var/lib/tftpboot/Centos *(ro,async,no_root_squash,no_subtree_check)

保存文件并退出。为使更改生效，输出并启动 NFS 服务。
sudo     exportfs -a
sudo    /etc/init.d/nfs-kernel-server start

无人值守ks.cfg文件：（文件放在/var/lib/tftpboot/Centos目录下）

 1 #version=DEVEL
 2 # System authorization information
 3 auth --enableshadow --passalgo=sha512
 4 #Network information
 5 network --bootproto=dhcp  --device=enp4s0f1 --onboot=yes  --ipv6=auto
 6 # Install OS instead of upgrade  
 7 install
 8 nfs --server=192.168.1.20 --dir=/var/lib/tftpboot/Centos
 9 # Use graphical install
10 graphical
11 # Run the Setup Agent on first boot
12 firstboot --enable
13 # Keyboard layouts
14 keyboard --vckeymap=us --xlayouts=‘us‘
15 # System language
16 lang en_US.UTF-8 --addsupport=zh_CN.UTF-8
17 
18 # Root password
19 # root密码是: rootroot
20 rootpw --iscrypted $6$7gdZF8XhDef10LyT$2uRiP4qFYaBBTgpggKU/BXKgMDJLWN/BriXXgBwyzkjaz9G9YP/xD08I1OJfgBcPMoURsE5inVIoX.J6aERmR0
21 # System services
22 services --disabled="chronyd"
23 # System timezone
24 timezone Asia/Shanghai --isUtc --nontp
25 # System bootloader configuration
26 bootloader --location=mbr --boot-drive=sda
27 autopart --type=lvm
28 # Partition clearing information
29 clearpart --all --initlabel --drives=sdb
30 
31 %packages
32 @^minimal
33 @core
34 
35 %end

至此，PXE服务器已经准备好了。

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在做测试的时候，排错思路：tail -f /var/log/syslog 应该随时查看系统日志进行纠错

DHCP连接时报文：

Sep  9 13:04:48 zhang-ThinkPad-Edge-E431 dhcpd: DHCPDISCOVER from 90:e6:ba:1f:c5:ef via eth0
Sep  9 13:04:48 zhang-ThinkPad-Edge-E431 dhcpd: DHCPOFFER on 192.168.1.102 to 90:e6:ba:1f:c5:ef via eth0
Sep  9 13:04:59 zhang-ThinkPad-Edge-E431 dhcpd: Wrote 3 leases to leases file.
Sep  9 13:04:59 zhang-ThinkPad-Edge-E431 dhcpd: DHCPREQUEST for 192.168.1.102 (192.168.1.20) from 90:e6:ba:1f:c5:ef via eth0
Sep  9 13:04:59 zhang-ThinkPad-Edge-E431 dhcpd: DHCPACK on 192.168.1.102 to 90:e6:ba:1f:c5:ef via eth0

TFTP连接时报文：

Sep 12 10:25:48 zhang-ThinkPad-Edge-E431 tftpd[6966]: tftpd: trying to get file: pxelinux.0
Sep 12 10:25:48 zhang-ThinkPad-Edge-E431 tftpd[6966]: tftpd: serving file from /tftpboot
Sep 12 10:25:48 zhang-ThinkPad-Edge-E431 tftpd[6968]: tftpd: trying to get file: pxelinux.cfg/8c6b4dc2-837a-da11-b45d-b37d29a9f83d
Sep 12 10:25:48 zhang-ThinkPad-Edge-E431 tftpd[6968]: tftpd: serving file from /tftpboot
Sep 12 10:25:48 zhang-ThinkPad-Edge-E431 tftpd[6970]: tftpd: trying to get file: pxelinux.cfg/01-90-e6-ba-1f-c5-ef
Sep 12 10:25:48 zhang-ThinkPad-Edge-E431 tftpd[6970]: tftpd: serving file from /tftpboot
Sep 12 10:25:48 zhang-ThinkPad-Edge-E431 tftpd[6972]: tftpd: trying to get file: pxelinux.cfg/C0A80166
Sep 12 10:25:48 zhang-ThinkPad-Edge-E431 tftpd[6972]: tftpd: serving file from /tftpboot
Sep 12 10:25:48 zhang-ThinkPad-Edge-E431 tftpd[6974]: tftpd: trying to get file: pxelinux.cfg/C0A8016
Sep 12 10:25:48 zhang-ThinkPad-Edge-E431 tftpd[6974]: tftpd: serving file from /tftpboot
Sep 12 10:25:48 zhang-ThinkPad-Edge-E431 tftpd[6976]: tftpd: trying to get file: pxelinux.cfg/C0A801
Sep 12 10:25:48 zhang-ThinkPad-Edge-E431 tftpd[6976]: tftpd: serving file from /tftpboot
Sep 12 10:25:48 zhang-ThinkPad-Edge-E431 tftpd[6978]: tftpd: trying to get file: pxelinux.cfg/C0A80
Sep 12 10:25:48 zhang-ThinkPad-Edge-E431 tftpd[6978]: tftpd: serving file from /tftpboot
Sep 12 10:25:48 zhang-ThinkPad-Edge-E431 tftpd[6980]: tftpd: trying to get file: pxelinux.cfg/C0A8
Sep 12 10:25:48 zhang-ThinkPad-Edge-E431 tftpd[6980]: tftpd: serving file from /tftpboot
Sep 12 10:25:48 zhang-ThinkPad-Edge-E431 tftpd[6982]: tftpd: trying to get file: pxelinux.cfg/C0A
Sep 12 10:25:48 zhang-ThinkPad-Edge-E431 tftpd[6982]: tftpd: serving file from /tftpboot
Sep 12 10:25:48 zhang-ThinkPad-Edge-E431 tftpd[6984]: tftpd: trying to get file: pxelinux.cfg/C0
Sep 12 10:25:48 zhang-ThinkPad-Edge-E431 tftpd[6984]: tftpd: serving file from /tftpboot
Sep 12 10:25:48 zhang-ThinkPad-Edge-E431 tftpd[6986]: tftpd: trying to get file: pxelinux.cfg/C
Sep 12 10:25:48 zhang-ThinkPad-Edge-E431 tftpd[6986]: tftpd: serving file from /tftpboot
Sep 12 10:25:48 zhang-ThinkPad-Edge-E431 tftpd[6988]: tftpd: trying to get file: pxelinux.cfg/default
Sep 12 10:25:48 zhang-ThinkPad-Edge-E431 tftpd[6988]: tftpd: serving file from /tftpboot

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kickstart文件详解：

在此可以参考官方文档：CentOS6 : https://access.redhat.com/knowledge/docs/en-US/Red_Hat_Enterprise_Linux/6/html/Installation_Guide/s1-kickstart2-options.html

ks.cfg文件组成大致分为3段

•命令段 
 键盘类型，语言，安装方式等系统的配置，有必选项和可选项，如果缺少某项必选项，安装时会中断并提示用户选择此项的选项


•软件包段

1.%packages
2[email protected]：指定安装的包组
3.package_name：指定安装的包
4.-package_name：指定不安装的包


在安装过程中默认安装的软件包，安装软件时会自动分析依赖关系。
•脚本段(可选)
1.%pre:安装系统前执行的命令或脚本(由于只依赖于启动镜像，支持的命令很少)
2.%post:安装系统后执行的命令或脚本(基本支持所有命令)

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auth 或 authconfig（必要）設定系統的身份認證選項，預設啟用 shadow 密碼。
--useshadow 或 --enableshadow — 使用 shadow 密碼。預設上會啟用此選項。
--passalgo= — 選擇 sha256 以設定 SHA-256 雜湊演算法則，或選擇 sha512 來設定 SHA-512 雜湊演算法則。

autopart （選用）自動建立分割區 — root（/）分割區（1 GB 以上）、swap 分割區、以及適用於該架構所需大小的 boot 分割區
請注意，autopart 選項不能在同樣的 kickstart 檔案中，與 part/partition、raid、logvol、或 volgroup 選項同時使用。

bootloader（必要）指定開機載入程式的安裝方式。安裝與升級時，都需要這選項。
--append= — 指定核心參數。如要指定多個核心參數，請以空白字元來將它們隔開。

clearpart（選用性）在建立新分割區之前，從系統移除分割區。預設上，不會移除任何分割區。
--none（預設值）— 不移除任何分割區。 --linux — 清除所有 Linux 分割區。--initlabel 選項已經淘汰。

firstboot（選用性）決定第一次系統啟動時，是否要執行 firstboot。如果啟用此功能，就必須安裝 firstboot 套件。如果沒有指定的話，預設上此選項是停用的。
--enable 或 --enabled — 設定代理程式在系統第一次開機時啟用。
--disable 或 --disabled — 設定代理程式在系統第一次開機時不啟用。
--reconfig — 在重新配置模式下使設定代理程式在開機時啟用。除了預設的選項之外，此模式還可啟用語言、滑鼠、鍵盤、root 密碼、安全層級、以及時區配置選項。

graphical（選用性）以圖形介面進行 Kickstart 安裝。這是預設值。

install（選用性）命令系統重新安裝，而非從既有的系統升級。這是預設模式。若要安裝，您必須從 cdrom、harddrive、nfs 或 url（FTP、HTTP 或 HTTPS 安裝）指定安裝類型。install 指令必須位於和安裝方式指令不同的一行上。
nfs — 從指定的 NFS 伺服器安裝。
--server= 安裝來源的伺服器（主機名稱或 IP 位址）。
--dir= 包含安裝樹 variant 目錄的目錄。
--opts= 使用於掛載 NFS export 的掛載選項。（選用）

keyboard（必要）為系統設置預設鍵盤類型。

lang（必要）設定在安裝過程與安裝後系統的預設語言。

network（選用）為目標網路配置網路資訊，並啟動安裝程式環境中的網路裝置。
bootproto 選項的預設值為 dhcp。bootp 和 dhcp 視為同等。
--hostname= — 要安裝的系統之主機名稱。

part 或 partition（安裝時的必要選項；升級時會予以忽略）

rootpw（必須）將系統的 root 密碼設置為 <password> 引數。

timezone（必要）將系統的時區設為 <timezone>，所有時區列在 /usr/share/zoneinfo 目錄中

network（選用）為目標網路配置網路資訊，並啟動安裝程式環境中的網路裝置。如果安裝過程中需要存取網路，第一組 network 指令所指定的裝置會自動啟動，例如透過網路或 VNC 安裝。從 RHEL 6.1 開始，您也可以透過 --activate 選項，指定要在安裝程式環境中啟動的裝置。
--activate — 在安裝環境中啟用此裝置。

可使用下列五種方法之一來指定裝置：

## 介面卡的裝置名稱，例如 eth0
## 介面卡的 MAC 位址，例如 00:12:34:56:78:9a
## 關鍵字 link，它可指定連結為 up 狀態的第一個介面卡
## bootif 關鍵字，它使用了 pxelinux 設置於 BOOTIF 變數中的 MAC 位址。請在您的 pxelinux.cfg 檔案中設置 IPAPPEND 2，以使 pxelinux 設置 BOOTIF 變數。
## ibft 關鍵字，它使用了由 iBFT 所指定的介面卡的 MAC 位址

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Inetd进程详解

Inetd 也叫作超级服务器，见识一些网络请求的守护进程，根据网络请求来调用相应的服务进程来处理连接请求。

Inetd.conf则是inetd的配置文件

inetd.conf文件告诉inetd监听哪些网络端口，为每个端口启动哪个服务。

TFTP是由xinetd管理的服务，所以TFTP的配置文件是/etc/xinetd.d/tftp

/etc/inetd.conf文本文件中各行的含义如下：
1.服务名称（service_name）：这个服务名称必须在/etc/services中定义。
2.套接字类型（socket_type）：套接字是流套接字还是倾听套接字类型。
3.使用的协议类型（protocol）：即TCP协议或者UDP协议。有的服务可能同时支持两种协议。
4.等待状态（wait_flag）：如果指定为nowait，超级服务器将允许指定的服务并发，它将在本次服务未完成时，启动下一次服务。否则，该项服务将不能并发执行，一次只能服务于一个用户进程，下一个用户进程只能等到本次服务结束后才能得到服务。
5.用户名（login_name）：服务器将以该用户名对应的权限运行进程。由于inetd是具有超级权限的进程，而有些服务可能是某个用户自己编写的，不应当或没有必要以超级用户的权限运行。inetd将根据这个记录在exec加载子进程时修改进程的运行权限。
6.服务器的可执行文件的位置（server_program）：inetd使用这个项目定位服务器程序的位置（使用绝对路径名）。
7.程序的参数（server_program_arguments）：inetd将在exec函数中使用这行参数。

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Network-Manager详解：

我的Ubuntu网络图标现在显示成“无线网络”图标，不是“两个电脑”。而且在“编辑连接”的“有线”那栏里只有几个虚拟机的网卡配置，没有eth0。用ifconfig能够显示出eth0，机器也能正常上网。

Linux 里面有两套管理网络连接的方案：/etc/network/interfaces（/etc/init.d/networking）和Network- Manager。
两套方案是冲突的，不能同时共存。
第一套方案适用于没有X的环境，如：服务器或者那些完全不需要改动连接的场合。
第二套方案使用于有桌面的环境，特别是笔记本，搬来搬去，网络连接情况随时会变的。

他们两个为了避免冲突，又能共享配置，就有了下面的解决方案：
当Network-Manager发现 /etc/network/interfaces被改动的时候，则关闭自己（显示为未托管），除非managed设置成真。
当 managed设置成真时，/etc/network/interfaces则不生效。

因此，编辑/etc/NetworkManager/nm-system-settings.conf文件：
vi /etc/NetworkManager/nm-system-settings.conf
找到如下行：
managed=false
并修改为：
managed=true
重启后就会正确显示“两个电脑”的网络图标，并且能够正常显示“连接信息”了。

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DHCP原理详解：

典型的DHCP过程是这样的：
1：客户机向服务器发送DHCP_DISCOVER报文,申请IP。
2：服务器向客户机返会DHCP_OFFER报文，指定一个将要分配的IP。
3：客户机向服务器发送DHCP_REQUEST报文，请求这个IP。
4：服务器PING几次（一般是3次）这个IP，如果没得到响应的话，就说明这个IP现在空闲，可以分配给客户机，所以向客户机发送DHCP_ACK报文，确认可以分配。如果得到相应，则发送DHCP_NAK报文，拒绝分配。
5：如果客户端收到DHCP_ACK，责发送一次免费ARP，判断这个IP是否已经被用。没有被用的话则绑定这个服务器分配来的IP，否则向服务器发送DHCP_DECLINE报文，拒绝这次分配。并重新执行第一步。
如果收到的是DHCP_NAK，则直接重新执行第一步。

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以上是关于Ubuntu14.04-PXE装机实战笔记的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章

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