DDE与OPC技术在工业自动化系统中的应用
向宸薇
【摘要】 kickstart技术为RedHat提供的一种无人值守装机方式，采用PXE技术和DHCP、TFTP和NFS等网络服务，在局域网中引导需要装机的客户端通过kickstart服务器进行无人工参与的自动装机。kickstart技术因其自动化和高效率的特点被广泛应用于大型自动化系统中，对系统各终端进行有效管理。
【关键词】 kickstart技术 无人值守装机 大型自动化系统应用
引言
大型自动化系统终端数量多，若采用传统的人工方式进行系统安装，耗时长而且效率低，RedHat提供无人值守的kickstart服务采用自动化方式进行无人值守安装系统，大大提高了大型自动化系统的装机效率，并且可基于该技术对终端进行更有效的管理。
一、kickstart技术
kickstart技术是大型自动化系统常见的一种无人值守装机方式，需要进行装机的客户端通过网络启动，从kickstart服务器读取ks文件，ks文件包含系统安装过程中需要填写的参数，程序通过此文件引导系统进行正确的安装，避免人工干预，实现客户端批量自动安装。kickstart技术以PXE技术为基础，通过DHCP服务、TFTP服务和文件传输服务实现。DHCP服务用于给客户端分配IP地址，给出TFTP服务器位置及引导文件位置，随后，TFTP服务引导客户端读取并下载启动安装程序所必需的文件，启动linux安装程序的引导内核。接下来进行操作系统的网络安装，通过NFS、HTTP等文件传输服务传输读取自动应答ks文件和查找系统安装包，根据ks文件中的参数进行系统的自动安装。
二、kickstart关键技术与所需工具
2.1 PXE技术
kickstart需要客户端的网卡支持PXE，PXE（preboot execute environment）技术工作在C/S网络模式下，当客户端通过网络启动时，可从kickstart服务器下载映像，并完成操作系统的启动。
PXE分为Server端和Client端，需要进行系统安装的Client端在计算机开始启动后，寻找网络中的DHCP服务器，请求IP并按照DHCP服务器的引导，在TFTP服务器上查询pxelinux.0文件，获取并执行该文件，加载内核和系统文件，随后进入安装画面，使用NFS、HTTP等文件传输方式进行系统安装。
2.2 DHCP服务
DHCP（Dynamic Host Configuration Protocol），动态主机配置协议，是局域网的网络协议之一，主要负责给网内的其他主机分配IP。DHCP使用服务器/客户端模型，采用UDP协议，有自动分配方式、动态分配方式和手工分配方式三种工作模式。DHCP工作原理可简述为如下四个步骤：
1）当客户端启动后，广播DHCP DISCOVERY包，该包源地址为0.0.0.0，目的地址255.255.255.255，并且包含客户端主机的MAC地址和计算机名等信息，向DHCP服务器请求分配IP地址。
2）DHCP服务器收到请求后，在地址池中查询是否有IP地址可进行分配，如果有合法IP可提供，将此IP标记后，广播DHCP OFFER包，源地址为0.0.0.0，目的地址255.255.255.255，此包中含有客户端MAC地址，所分配IP地址，子網掩码，租约等信息。
3）DHCP收到DHCP OFFER包后，选择包中的IP地址，广播DHCP REQUEST包，向所有DHCP服务器宣布该客户端选择的IP地址，并向分配给它IP地址的服务器正式请求分配IP，其它DHCP服务器收到DHCPQUEST包后将释放之前标记的分配给该客户端的IP地址。
4）收到正式请求的DHCP服务器发送DHCPACK包，客户端收到DHCPACK包后，将使用分配的IP地址及该DHCP服务器提供的TCP/IP配置参数。
DHCP的配置文件/etc/dhcpd.conf可对DHCP服务器进行相应的配置，包括对地址池、默认网关、DNS地址等参数的设置，其中next-server ip一项用来指定引导服务器，采用bootp方式进行引导，可指向TFTP服务器地址，在TFTP服务器上查询引导文件。
2.3 TFTP服务
TFTP（Trivial File Transfer Protocol，简单文件传输协议），基于UDP协议，用于在服务器和客户端进行简单文件传输。
安装TFTP服务，需在服务器端安装TFTP Server，客户端安装TFTP Client。因此，进行kickstart装机的客户端机器的网卡需要支持PXE Client，PXE Client的ROM中包含TFTP Client，客户端启动后就可以通过TFTP协议从TFTP服务器上读取需要的引导文件。
进行kickstart装机的客户端网络启动后，通过DHCP服务器取得TFTP服务器的IP地址，并使用TFTP服务从TFTP服务器下载所需的启动文件，启动文件中会指明存储有ks文件和系统安装包的服务器地址。
2.4 NFS服务
kickstart文件传输可使用HTTP、NFS等方式，本文只讨论NFS方式。
NFS（Network File System，网络文件系统），基于TCP/ IP协议，通过RPC（Remote Procedure Call，远程调用）服务实现，是通过网络进行资源共享的一种服务，NFS服务器端的共享文件对于客户端是透明的，客户端将服务器端的共享目录挂载到本地，此时，共享目录就好像本地磁盘上的文件目录，供用户进行操作。
在服务器端编辑/etc/exports文件可完成共享目录配置，确定共享目录，访问用户权限等内容，客户端通过mount挂载后可对共享目录进行访问和其相对应权限的操作。
将系统安装盘的内容拷贝到NFS服务器上并设置共享目录，在ks文件中指定操作系统安装文件访问方式和所在路径，引导客户端读取操作系统安装文件来进行随后的安装步骤。
system-config-kickstart工具
ks文件提供操作系统安装参数，引导客户端进行无人工干预的自动安装。用户可以提前手动填写好ks文件，也可以使用system-config-kickstart工具生成，使用此工具必须安装X window环境。用户使用system-config-kickstart工具，通过其提示对安装参数进行配置，工具自动生成ks文件。
除了语言、安装方式和设备规格等配置参数，ks还提供%packages软件包安装命令、%pre预安装脚本和%post安装后脚本，可在完成系统的安装后，进行软件包安装和环境配置等工作。
三、kickstart在大型自动化系统中的应用
大型自动化系统中通常将DHCP服务器、TFTP服务器和NFS服务器配置为一台kickstart服务器，执行kickstart无人值守装机。
管理员为系统创建完整的目录结构，为各个客户端设置对应的文件夹，在隶属于各客户端的目录下提供对应的ks文件、系统安装包和预安装程序等文件。TFTP服务器上的引导文件可以使用MAC地址命名，来对不同的客户端引导进行区分，客户端网络启动后会在TFTP服务器上寻找自身MAC对应的引导文件，引导文件中定义ks文件的路径，可以引导客户端找到对应的ks文件进行预先设置好的安装。
ks文件提供的%packages软件包安装命令、%pre预安装脚本和%post安装后脚本等参数，可以在客户端安装操作系统的基础上，对系统进行软件安装、环境设置等工作，减少人工安装软件和进行其他配置等方面的时间消耗，大大提升了工作效率。
四、结束语
本文对kickstart无人值守自动装机技术进行了分析和研究，并介绍其在大型自动化系统中的应用。kickstart服务配置好以后，在系统安装过程中全程无人工参与，完全自动化安装，是自动化管理典型技术之一，高质量、高效率且大大节省人工和时间成本。
参 考 文 献
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