基于PXE啟動技術的網絡克隆在實驗室計算機管理中的應用

摘 要：在高等院校的計算機實驗教學中，日常管理維護過程中會遇到很多突發問題。基于此，在介紹局域網下實驗室計算機的系統維護的主要工作的基礎上，分析利用PEX啟動技術進行網絡克隆以恢復計算機的方法，以期為實驗室計算機管理問題提供解決問題的思路。

關鍵詞：PXE啟動技術；網絡克隆；TFTP

中圖分類號：C93 文獻標志碼：A 文章編號：1000-8772（2012）09-0155-02

1 實驗室計算機管理現狀及問題

隨著信息技術和計算機網絡化的發展，高校計算機實驗室規模不斷擴張，計算機實驗室承擔著繁重的工作任務，造成計算機使用時間長、開關機頻率高，軟、硬件設備得不到正常維護。眾多影響計算機運行的因素（例如：電源供給系統故障，人為的破壞，病毒防護軟件遭到破壞，殺毒軟件病毒庫沒有及時升級，移動存儲設備的混亂使用，隨意下載網絡資源，運行環境即溫度、濕度、灰塵等），一方面造成計算機的各種軟硬件故障；另一方面造成計算機開機后運行緩慢，并且由于安裝了大量惡評插件和程序，計算機中毒等系統軟件故障頻繁發生[1～2]。學生在計算機實驗室利用電腦實驗時，計算機不能正常工作，從而影響學生的正常實驗學習。隨著高校的擴招，計算機教學規模不斷擴大，實驗室電腦不斷增加。一個計算機實驗室通常有上百臺的電腦，新購置的計算機一般與原有的計算機不是一個型號。對不同型號的上百臺計算機進行統一系統安裝，安裝完畢后修改每臺計算機的IP地址和計算機名稱，然后對所有分區進行硬盤保護，這樣的系統維護過程比較麻煩[3]。如果能夠統一地處理上述問題，則會相對地降低工作量，增加維護效率。

2 PXE啟動技術

2.1 PXE工作原理

（1）工作站開機后，PXE BootROM（自啟動芯片）獲得控制權之前先做自我測試，然后以廣播形式發出一個請求FIND幀。（2）如果服務器收到工作站所送出的要求，就會送回DHCP回應，內容包括用戶端的IP地址、預設通訊通道，及開機映像文件。否則服務器會忽略這個要求。（3）工作站收到服務器發回的響應后則會回應一個幀，以請求傳送啟動所需文件。（4）將有更多的信息在工作站與服務器之間作應答，用以決定啟動參數。BootROM由TFTP[4]通訊協議從服務器下載開機映像檔，這個映像檔就是軟盤的映像文件。（5）工作站使用TFTP協議接收啟動文件后，將控制權轉交啟動塊，引導操作系統，完成遠程啟動。

2.2 PXE啟動技術的優點

PXE啟動技術的通信協議采用TCP/IP，改變了原來RPL采用靜態路由、IPX協議的局限性，實現與Internet連接的高效而可靠，具有廣泛的通用性；它提供的機制，使節點通過網卡實現無盤啟動。PXE技術實現了不管多少個工作站，系統和應用軟件只需安裝一套，對用戶的權限是在服務器上設定的，用戶可以在自己的目錄下隨便操作，若有了誤操作，重新啟動便可以完全恢復。操作維護簡便，升級軟件只需向服務器重新傳一遍系統，所有工作站便已全部升級了。多種操作系統及網絡產品都支持PXE，作為新一代遠程啟動技術的代表，各大公司的軟硬產品都支持PXE系統。由于PXE啟動無需使用光盤就可以遠程引導從而省去安裝光驅的費用。

3 基于PXE啟動技術的網絡克隆應用

3.1 網絡克隆的系統實現流程

系統實現流程如圖1所示：

3.2 網絡克隆工具及鏡像文件的準備

網絡克隆網絡工具較多，MouseDos網絡工具是其中應用性較強的工具，具有很好的使用性能。MouseDos[5]集成TFtpd32、DHCP、Symantec GhostCast服務器端11.0及其他常用的系統維護工具，如分區、密碼破解軟件等。可以輕松解決網絡Ghost克隆[6]配置麻煩、操作復雜的問題，它集成了300多種網卡驅動，它能自動檢測客戶端計算機網卡類型，支持客戶端PXE啟動。基于向導式的界面方便易用，即使初學者也能輕松進行網絡克隆，真正實現不用任何啟動盤的“無盤網克”。軟件可方便穩定運行在2000/xp/2003系統下。

3.3 服務器和計算機設置

做好主控端服務器端的安裝工作是網絡克隆的工作前提，這個過程只需要進行MouseDos-Pxe軟件的下載和安裝。在服務器安裝MouseDos-Pxe的基礎上，選擇被控端計算機客戶端的網絡啟動。目前計算機基本上都集成了支持PXE啟動功能的網卡，進入計算機的BIOS設置，選擇第一啟動順序為LAN，如果是集成網卡，一般還要將“On Board Lan Boot Room”設置為“Enabled”，將第二啟動順序設置為硬盤。

3.4 網絡克隆的實現

目前主流計算機恢復速度可達到1000MB/min左右，十分鐘就可批量完成幾十臺計算機的網絡克隆[7]。網絡安裝計算機的過程如下：

（1）首先在服務器端操作，按規定設置相關IP信息；

（2）運行TFtpd32程序并按要求進行設置，如圖2所示；

（3）運行MouseDos PXE版網絡克隆設置向導，如圖3所示；

（4）進行客戶端的操作，逐臺地啟動客戶端計算機，并設置成從網卡啟動；

（5）在客戶端全部加入后，在服務器端點擊“開始克隆”按鈕即可；

3.5 網絡克隆的后續工作

在網絡克隆實現系統數據的傳輸暗轉過后，需要編寫適合的自動修改IP、計算機名稱的程序，進行修改計算機名稱和IP地址、安裝系統保護軟件等系統完善工作。

搜集計算機的網卡MAC地址、IP地址、計算機名稱等信息，并保存到Access表中；編寫程序和Access數據庫保存到客戶機鏡像C盤中或自動運行；客戶機恢復完后重新啟動系統運行程序，首先獲得本機MAC，與數據庫信息匹配，然后將計算機名稱、IP地址修改為數據庫中的配置。

修改計算機名稱和IP地址可通過程序直接進行，程序運行中會出現如圖4界面，要求輸入計算機名稱和IP地址的最后一段；輸入信息后，應用程序會根據輸入的信息，自動修改配置完整的IP信息和計算機名稱[8]，并采用統一格式對應好計算機名稱和IP地址，修改計算機名稱和IP地址。例如最后一段IP地址為74，計算機名則為X74（西校區74號）或Z74（主校區74號），只需輸入數字74即可。應用程序如下圖4所示：

在裝好實驗用軟件和修改完計算機信息后，最后的操作是安裝系統保護軟件，這樣做的目的是當工作站發生崩潰時，只要重啟電腦，就可還原所有計算機軟件配置。現在比較流行有名的軟件有冰點軟件或Goback軟件，它們是功能強大的五星級系統保護軟件，利用冰點還原軟件或Goback軟件能很好地保護系統免受計算機病毒的侵害。

4 結束語

由于在實驗室計算機管理中，傳統的單個系統及軟件安裝不能滿足實驗室工作的需要，為確保實驗教學工作的正常進行，實驗室技術人員可把PXE啟動技術應用網絡克隆中，以此來進行計算機的日常維護，可以有效利用網絡克隆技術輕松快速地進行系統的安裝，一方面批量重新安裝系統和軟件極大地提高了工作效率，另一方面PXE網絡克隆避免了以前那種逐臺拆開機箱然后安裝上光驅或者是用硬盤對拷的麻煩，消除了因插拔不當造成設備損壞的可能性。

參考文獻：

[1] 肖濱.電腦硬件常見故障的檢測[J].信息與電腦：理論版，2010，（3）：127.

[2] 許克勤.公共網絡機房病毒的綜合防治[J].嘉興學院學報，2008，20（3）：71-74.

[3] 方德堅.淺談高校計算機實驗室維護方法[J].中國教育技術裝備，2005，（11）：45-46.

[4] 高新瑞.TFTP軟件的使用與網絡安全[J].計算機時代，2001，（3）：14-15.

[5] 李波.網絡安裝系統我用MouseDos[J].電腦知識與技術（經驗技巧），2007（11）：49-50.

[6] 王玉峰.網絡Ghost在計算機實驗室維護中的應用[J].中國教育信息化，2009（13）：76-77.

[7] 涂天劍.克隆是首選批量安裝系統有妙招[J].網絡與信息，2009，（7）：14.

[8] 廖海生.網絡ghost自動修改計算機配置信息的應用探索[J].四川理工學院學報：自然科學版，2007，（4）：14-17.

（責任編輯：趙媛）