PXEを使ってPCもディスクレスにしよう |
| YAMAMORI Takenori ●yamamori |
ここでは，PXE（Preboot eXecution Environment）対応のネットワークカードを用い， Linux/FreeBSD/DOSなどのOSをディスクレスブートするための方法を解説します．
ハードディスクもフロッピーディスクもCD-ROMも使わずに ネットワークのみからブートしてOSが立ち上がるディスクレスブートは， 本来はUNIXワークステーションが得意とするところです． SPARCなどのUNIXワークステーションのROMモニタには， RARP/TFTPといった，ネットワークブートの機能が標準で備わっています． さらにUNIX系のOSであれは，rootファイルシステムをNFS上に取ることができるため， ローカルディスクが一切必要なくなり，これでディスクレスマシンが実現できます．
一方PCでは，ディスクレスブートはあまり一般的ではありません． しかし，PXEを使えばPCもディスクレスブートできます．（※注） そこでこのページでは，LinuxやFreeBSD，さらにDOSなどのOSを， PXEを用いてディスクレスブートする方法について説明します．
なお，Linux/FreeBSDに限らず，PC UNIXのネットワークインストールなら 行なったことがあるという方は多いと思いますが， その場合，マシンの起動用にフロッピーディスクを使用したはずです． 今回はそのフロッピーディスクすら使用せず， 完全にネットワークからブートする方式について考えます．
PXEを使うためには， ディスクレスマシン側にPXE対応のネットワークカード（以下NIC）が必要です． NIC上のフラッシュROMには，PXEのブートコードが書き込まれています． サーバマシン側ではDHCP/TFTP/NFSの設定が必要です．（※注） サーバ側のOSは，Linux/FreeBSD/Solarisなど，UNIX系OSであれば何でもよく， ディスクレスクライアントのOSとは異なるOSでも構いません．
もうひとつ，PXE対応のNICがTFTPを使って読み込むブートローダが必要です． ブートローダは，ディスクレスクライアントがLinuxやDOSなどの場合は BpBatch（後述）を， FreeBSD（4.1-RELEASE以降）の場合はOSに付属のpxebootを使います． できればひとつのブートローダで統一したいところですが， BpBatchは残念ながらFreeBSDをブートできません． たとえ，いったんBpBatchをロードしたあとに， pxebootをロードしようとしてもうまくいきません．
そこで，ディスクレスクライアントのOSの種類に応じて， DHCPサーバの設定（後述）でブートローダを BpBatchかpxebootかに切替えて使うことになります．
PXEとBpBatchによるLinuxのディスクレスブートの様子と， PXEとpxebootによるFreeBSDのディスクレスブートの様子を，下図に示します．
ディスクレスマシンの電源を入れると，まずNIC上のPXEのブートコードが動作し， DHCPでIPアドレスやブートファイルなどをサーバに問い合わせます． サーバからの返答のあと，ディスクレスマシンは， TFTPでサーバからブートファイルであるbpbatchまたはpxebootをダウンロードし， これに制御を移します．
このあとの流れはBpBatchとpxebootとでは若干違いますが， いずれも最終的にNFS rootをrootファイルシステムとしてマウントした状態でOSが立ち上がります．
+--サーバマシン--+ +--ディスクレスマシン---+ | | | | | +----------+ | | +------------------+ | | | |←-----------(DHCP要求)-----------------| | | | | |-------------(DHCP応答)---------------→| | | | |DHCPサーバ| | | | NIC上の | | | | |←---(DHCP要求)---* *--------| PXEのブートコード| | | | | | ＼ ／ | | | | | | |-----(DHCP応答)---* ＼ ／ *------→| | | | +----------+ | ＼ ＼／ ／ | +------------------+ | | | ＼／＼／ | ↓ | | +----------+ | ／＼／＼ | +------------------+ | | | |←---(TFTP要求)-----* ／＼ ＼ | | | | | | | | ／ ＼ ＼ | | | | | | |-----(bpbatch転送)--* * * | | | | | |TFTPサーバ| | | | | | | | | | | | | | | | bpbatch | | | | |←---(TFTP要求)-------------------------| | | | | | | | | | | | | | | |-----(vmlinuzなど読み込み)------------→| | | | | | | | | | | | | | +----------+ | | | | +------------------+ | | | | | | ↓ | | +----------+ | | | | +------------------+ | | | | | | *------| | | | | | | | | | | | | | | | *--------→| | | | |NFSサーバ | | | | Linux | | | | |←------------------------------------→| カーネル | | | | | | (NFS root上にOSが立ち上がる) | | | | | +----------+ | | +------------------+ | | | | | +----------------+ +-----------------------+ |
FreeBSD の pxeboot を使う場合は下図のようになります。BpBatch の場合と若干異なりますが、大まかな動作は同じです。
---- +--サーバマシン--+ +--ディスクレスマシン---+ | | | | | +----------+ | | +------------------+ | | | |←-----------(DHCP要求)-----------------| | | | | |-------------(DHCP応答)---------------→| | | | |DHCPサーバ| | | | NIC上の | | | | |←---(DHCP要求)---* *--------| PXEのブートコード| | | | | | ＼ ／ | | | | | | |-----(DHCP応答)---* ＼ ／ *------→| | | | +----------+ | ＼ ＼／ ／ | +------------------+ | | | ＼／＼／ | ↓ | | +----------+ | ／＼／＼ | +------------------+ | | | |←---(TFTP要求)-----* ／＼ *----------| | | | |TFTPサーバ| | ／ ＼ | | | | | | |-----(pxeboot転送)--* *--------→| | | | +----------+ | | | | | | | | | pxeboot | | | +----------+ | | | | | | | |←---(NFSマウント)----------------------| | | | | | | | | | | | | |-----(loader.rc, kernelなど読み込み)--→| | | | | | | | +------------------+ | | |NFSサーバ | | | ↓ | | | | | | +------------------+ | | | | | | | FreeBSD | | | | |←------------------------------------→| kernel | | | | | | (NFS root上にOSが立ち上がる) | | | | | +----------+ | | +------------------+ | | | | | +----------------+ +-----------------------+ |