RasPi als PXE-Server: Diskless Linux

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Speicherlos

Zentral verwaltete Diskless-Clients müssen nicht Firmen vorbehalten bleiben: Dank PXE auf dem RasPi bespielen Sie Ihre Rechner via LAN mit einem Betriebssystem oder lagern dieses gleich komplett ins Netz aus.

README

In den beiden letzten Ausgaben haben wir die Konfiguration eines PXE-Servers auf dem RasPi vorgestellt. Diesmal starten wir ein Live-System über das Netz und zeigen außerdem, wie Sie ein vollwertiges Linux via PXE booten und installieren.

Ubuntu gilt aufgrund seiner umfassenden Hardware-Erkennung und der intuitiv bedienbaren Oberfläche als eine der populärsten Distributionen. Das Debian-Derivat eignet sich aber nicht nur für Einsteiger, sondern lässt sich auch sehr einfach für festplattenlose Clients einrichten, die das Betriebssystem über das Netzwerk laden.

Dazu richten Sie zunächst ein herkömmlich installiertes Ubuntu auf einer vorübergehend angeschlossenen Festplatte oder einem USB-Stick auf dem Client ein. Es genügt ein minimales System, auch ohne grafische Oberfläche – alle weiteren Änderungen und Ergänzungen nehmen Sie später an dem vom RasPi-PXE-Server gestarteten System vor.

Nach der Installation des temporären Systems booten Sie in dieses und spielen gleich alle aktuell anstehenden Ubuntu-Updates ein. Damit sich später das Root-Verzeichnis vom Server laden lässt, installieren Sie mit dem Paket nfs-common den Linux-NFS-Client (Listing 1).

Listing 1

 

$ sudo apt-get update
$ sudo apt-get upgrade
$ sudo apt-get install nfs-common

Neue Initrd erzeugen

Der Start eines Linux-Systems über PXE erfolgt fast immer nach dem gleichen Muster. Zunächst lädt das System einen Kernel (Eintrag KERNEL in der PXE-Menüdatei), der dann eine Ramdisk (initrd*) oder ein ISO-Image nachlädt (Eintrag APPEND). Die auf dem Client als Ausgangsbasis installierte Ubuntu-Installation enthält diese Dateien im Verzeichnis /boot.

Sollten Sie dort mehr als einen Kernel vmlinuz* und eine Ramdisk initrd* vorfinden, müssen Sie jene identifizieren, die aktiv zum Start des Systems beitragen. Dies erkennen Sie entweder anhand der Symlinks aus dem Wurzelverzeichnis nach /boot (Listing 2) oder anhand der Ausgabe von uname -a.

Listing 2

 

$ ls -lah / | grep ^l | tr -s ' ' | cut -d ' ' -f 9-
initrd.img -> /boot/initrd.img-3.11.0-12-generic
vmlinuz -> /boot/vmlinuz-3.11.0-12-generic
$ uname -a | cut -d ' ' -f 3
3.11.10-12-generic

Kopieren Sie nun den aktiven Kernel und die Initrd in Ihr Arbeitsverzeichnis auf dem zukünftigen PXE-Client. Anschließend ändern Sie in der Datei /etc/initramfs-tools/initramfs.conf die Einstellungen für MODULES auf netboot und BOOT auf nfs. Danach tippen Sie den folgenden Befehl ein:

$ mkinitramfs -o initrd.img-3.11.0-12-generic

Die Versionsnummer ersetzen Sie durch diejenige, die Sie mit den Befehlen aus Listing 2 herausgefunden haben. Das Kommando baut ein neues Ramdisk-Image, das Sie dann auf den Raspberry Pi kopieren.

Boot-Image auf dem Server

Zunächst erzeugen Sie auf dem RasPi unterhalb des Verzeichnisses /srv/data/nfs/ubuntu einen Ordner für den Client, dem Sie als Namen dessen Hostname geben. In unserem Beispiel handelt es sich um den Host fritz-pc im LAN mit der IP-Netzwerkadresse 192.168.100.0/24 und der Domain homenet.de. Die entsprechenden Werte und Bezeichner müssen Sie für Ihr Netz anpassen.

Geben Sie das neu erstellte Verzeichnis gleich über NFS frei. Dazu bearbeiten Sie mit Root-Rechten die Datei /etc/exports (mit den Inhalten aus den beiden letzten Teilen dieses Workshops) und fügen den angepassten Inhalt aus Listing 3 ein. Mit den Aufrufen aus Listing 4 legen Sie den Verzeichnisbaum an und veranlassen NFS, seine Freigaben neu einzulesen. Mittels showmount kontrollieren Sie vorab die neu erzeugten NFS-Freigaben.

Listing 3

 

/data/nfs/knoppix7.2      192.168.100.0/24(ro,sync,no_subtree_check,fsid=0)
/data/nfs/desinfect2013   192.168.100.0/24(ro,sync,no_subtree_check)
/data/nfs/ubuntu/fritz-pc fritz-pc(rw,no_root_squash,async,no_subtree_check)

Listing 4

 

$ sudo mkdir -p /srv/data/nfs/ubuntu/fritz-pc
$ sudo exportfs -ra
$ sudo showmount -e
Export list for pi.homenet.de:
/data/nfs/desinfect2013         192.168.100.0/24
/srv/data/nfs/knoppix7.2        192.168.100.0/24
/srv/data/nfs/ubuntu/fritz-pc   fritz-pc.homenet.de

Damit der Client später auch im Root-Verzeichnis schreiben darf, sind besonders die Optionen rw und no_root_squash wichtig. Die Schalter async und no_subtree_check dienen der Leistungsoptimierung [1]. Weitergehende Informationen zum Network File System (NFS) finden Sie im Linux-NFS-Howto von Christopher Smith [2]. Nach dem Erstellen der Freigaben mounten Sie diese mit den Kommandos aus Listing 5 und kopieren das System auf dem RasPi-PXE-Server.

Listing 5

 

$ sudo mount -t nfs -o nolock pi:/data/nfs/ubuntu/fritz-pc /mnt
$ cp -ax /. /mnt
$ cp -ax /dev/. /mnt/dev/.

Alle weiteren Konfigurationsanpassungen müssen Sie nun nicht mehr auf dem Client vornehmen, sondern Sie können direkt auf dem RasPi arbeiten. Es gilt, das für den Netzwerkstart erstellte Ramdisk-Image ins /boot-Verzeichnis zu kopieren und die Datei /etc/fstab entsprechend anzupassen. Danach legen Sie die PXE-Boot-Umgebung und eine entsprechende Menüdatei für den Client an.

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