Diskless nodes/ru

Это HOWTO поможет Вам создать и настроить бездисковые рабочие станции с Gentoo Linux.

Об это руководстве
Это HOWTO поможет Вам настроить бездисковые рабочие станции основанные на дистрибутиве Gentoo Linux. Мы стремимся сделать это руководство настолько удобным для пользователя, насколько возможно, и также, доступным для новичка в Linux, (потому что каждый из нас был новичком в какой-то момент :) В то время как опытные пользователи могут с легкостью объединить множество доступных руководств по бездисковым станциям вместе, мы надеемся, что это руководство сможет облегчить установку для всех заинтересованных пользователей, независимо от того, гики они или нет.

Что такое бездисковая машина?
Бездисковая машина - это компьютер без каких-либо обычных загрузочных устройств, таких как жесткие диски, дискеты, или оптические диски. Бездисковые станции загружаются по сети и требуют сервер, который обеспечит их местом для хранения данных, как это сделал бы локальный жесткий диск. С этого момента, мы будем называть сервер основным устройством - master, в то время как бездисковая машина будет зависимым устройством - slave. Зависимый узел требует сетевую плату с поддержкой загрузки PXE или Etherboot; проверьте поддерживаемый список по адресу Etherboot.org. Большинство современных плат поддерживает PXE, множество встроенных в материнскую плату сетевых плат также будут работать.

Перед тем как Вы начнете
Вам необходимо установить Gentoo на основной узел и иметь достаточно пространства на основном узле, чтобы хранить файловые системы зависимых рабочих станций. Также, удостоверьтесь, что вы имеете один из интерфейсов подключения к интернету отдельно от подключения к локальной сети.

Информация о ядрах
Ядро - это программа, которая располагается между аппаратным обеспечением и всеми остальными программами, которые загружены на Вашу машину. По существу, это сердце операционной системы, включающей в себя ядро. Когда компьютер загружается, BIOS выполняет инструкции, найденные в зарезервированном загрузочном пространстве Вашего жесткого диска. Эти инструкции обычно являются загрузчиком, который загружает ядро. После того, как ядро загружено, все процессы управляются им.

Чтобы найти больше информации по ядрам и их настройке, Вы можете проверить kernel HOWTO.

Конфигурация основного ядра
Основное ядро может быть настолько большим и настроенным под Ваши нужды, насколько Вы захотите. Но в то же время, существует несколько требуемых параметров ядра, которые Вам необходимо выбрать. Перейдете в меню конфигурации ядра, введя:

Вы должны получить графический интерфейс, серого и синего цвета, который предлагает безопасную альтернативу редактированию файла вручную. Если ядро в данный момент функционирует нормально, Вы можете сохранить текущий файл конфигурации, выйдя из графического интерфейса и введя следующую команду:

Перейдите в следующие подменю и убедитесь, что перечисленные элементы меню отмечены как встроенные в ядро - built-in (а не как модули - modular). Параметры, показанные ниже, взяты из ядра версии 2.6.10. Если Вы используете другую версию, текст, или последовательность элементов меню может различаться. Просто убедитесь, что Вы, по меньшей мере, выбрали те элементы, которые показаны ниже.

Если Вы хотите получить доступ к интернету на вашем основном узле и/или настроить безопасный межсетевой экран, убедитесь, что Вы добавили поддержку для iptables:

Если Вы хотите использовать пакетную фильтрацию, Вы можете включить оставшиеся параметры в качестве модулей позже. Чтобы узнать о том, как настроить их должным образом, прочтите Главу настольной книги по безопасности Gentoo, посвященную межсетевым экранам.

После того, как Вы переконфигуровали ядро на основном компьютере, Вам нужно собрать его заново:

Затем добавьте запись для нового ядра в или, в зависимости от используемого загрузчика, и сделайте новое ядро ядром, загружаемым по умолчанию. Теперь когда новый файл bzImage скопирован в загрузочный каталог, все, что Вам требуется сделать - перезагрузить систему чтобы активировать эти новые параметры.

Настройки зависимого ядра
Рекомендуется, чтобы зависимое ядро было собрано без модулей, так как их загрузка и настройка в случае удаленной загрузки ядра - сложный и ненужный процесс. Вдобавок, зависимое ядро должно быть настолько маленьким и компактным, насколько это возможно, чтобы эффективно загрузиться по сети. Мы будем компилировать зависимое ядро в том же самом месте, где было сконфигурировано основное.

Во избежание путаницы и пустой траты времени, возможно, неплохой идеей является сделать резервное копирование файла конфигурации основного ядра вводом следующих команд:

А сейчас, нам потребуется сконфигурировать зависимое ядро тем же образом, каким мы конфигурировали основное. Если Вы хотите начать со свежего файла конфигурации, Вы всегда можете восстановить файл по умолчанию, введя:

Теперь, перейдите ко графическому интерфейсу конфигурации, с помощь ввода команды:

Вам необходимо будет удостовериться, что Вы выбрали следующие параметры как встроенные, а не как модули ядра:

Теперь необходимо собрать зависимое ядро. Вам надо действовать осторожно, чтобы не испортить какие-либо модули ядра, которые Вы собрали для основной машины:

Теперь, создайте каталог на основной машине, который будет использован для хранения файлов зависимых машин и требуемых системных файлов. Мы используем каталог, но Вы можете выбрать любое место, которое хотите. Сейчас, скопируйте bzImage для зависимых компьютеров в каталог :

Конфигурация предварительных файловых систем для зависимых компьютеров
Файловые системы для основной и зависимых систем могут быть отрегулированы и изменены в значительной степени. На данный момент мы заинтересованы только в том, как получить предварительную файловую систему с подходящими файлами конфигурации и точками монтирования. Во-первых, мы должны создать каталог внутри для первой зависимой системы. Каждая зависимая система требует свою собственную корневую файловую систему, потому что разделение определенных системных файлов вызовет проблемы с разрешениями и сбои. Вы можете назвать эти каталоги так, как хотите, но я предполагаю использование IP-адресов зависимых машин, так как они уникальны и не могут быть перепутаны. Например, пусть статический IP нашей первой зависимой машины будет следующим: :

Различные файлы конфигурации в каталоге нуждаются в изменении для того, чтобы работать на зависимой машине. Скопируйте каталог основной машины на корневой каталог зависимой, введя:

Все же, эта файловая система пока не готова, потому что ей требуются разные точки монтирования и каталоги. Чтобы их создать, введите:

Большинство из этих файлов-заглушек должно быть Вам знакомо; такие заглушки как,  или  будут заполнены при запуске зависимого компьютера, остальные будут примонтированы позже. Вам также нужно изменить файл, чтобы отобразить имя хоста зависимой машины. Двоичные файлы, библиотеки и другие файлы будут заполнены позже в этом руководстве, прямо перед тем, как мы попытаемся загрузить зависимый компьютер.

Даже хотя каталог и заполняется менеджером устройств   позже, Вам требуется создать файл. Если Вы этого не сделаете, Вы получите ошибку unable to open initial console.

Информация о DHCP-сервере
DHCP означает Dynamic Host Configuration Protocol (протокол динамической настройки узла). DHCP-сервер - это первый компьютер с которым будут соединяться зависимые машины при PXE-загрузке. Основной целью DHCP-сервера является назначение IP-адресов. DHCP-сервер может назначить адреса, основанные на MAC-адресах сети на основе ethernet. Как только зависимый компьютер получит IP-адрес, DHCP-сервер сообщит этому компьютеру где можно получить его первоначальную файловую систему и ядро.

Перед тем как начать
Перед тем как Вы начнете, проверьте что работает несколько вещей. Во-первых, проверьте соединение с сетью:

Вам также необходимо убедиться, что работает устройство eth0. Оно должно выглядеть следующим образом:

Важно, чтобы оно выводило MULTICAST. Если это не так, Вы должны собрать ядро заново, чтобы включить поддержку multicast.

Установка DHCP-сервера
Если Ваша сеть еще не имеет установленного DHCP-сервера, Вам придется его установить:

Если DHCP-сервер уже присутствует в сети, Вам потребуется отредактировать файл конфигурации для корректной загрузки компьютера по сети с помощью PXE.

Конфигурация DHCP-сервера
Вам надо отредактировать только один конфигурационный файл перед запуском DHCP-сервера:. Скопируйте и отредактируйте предусмотренный файл-образец:

Основная схема этого файла задана в виде отступов и выглядит следующим образом:

Раздел  - необязательный и должен использоваться для назначаемых Вами IP-адресов, которые принадлежат к одной и той же топологии сети. По крайней мере, должен быть объявлен один раздел, а необязательный раздел   позволяет группировать параметры между элементами. Хороший пример файла выглядит так:

Образец файла dhcpd.conf

The IP address after  will be asked for the specified. This IP address should be the IP of the tftp server, usually the same as the master's IP address. The  is relative to the  directory (this is due to the tftp server specific options which will be covered later). Inside the  block, the   option specifies a MAC address, and   assigns a fixed IP address to that particular MAC address. There is a pretty good man page on with options that are beyond the scope of this HOWTO. You can read it by typing:

Starting the DHCP server
Before you start the dhcp initialization script edit the file so that it looks something like this:

Sample /etc/conf.d/dhcp

The  variable is the device you wish to run your DHCP server on, in our case. Adding more arguments to the  variable can be useful for a complex network topology with multiple Ethernet cards. To start the dhcp server type:

To add the dhcp server to your start-up scripts type:

Troubleshooting the DHCP server
To see if a node boots you can take a look at. If the node successfully boots, the file should have some lines at the bottom looking like this:

Sample log file entries created by dhcp

If you get the following message it probably means there is something wrong in the configuration file but that the DHCP server is broadcasting correctly.

Sample dhpc server error

Every time you change the configuration file you must restart the DHCP server. To restart the server type:

About the TFTP server
TFTP stands for Trivial File Transfer Protocol. The TFTP server is going to supply the slaves with a kernel and an initial filesystem. All of the slave kernels and filesystems will be stored on the TFTP server, so it's probably a good idea to make the master the TFTP server.

Installing the TFTP server
A highly recommended tftp server is available as the tftp-hpa package. This tftp server happens to be written by the author of SYSLINUX and it works very well with pxelinux. To install simply type:

Configuring the TFTP server
Edit. You need to specify the tftproot directory with  and any command line options with. It should look something like this:

Sample /etc/conf.d/in.tftpd

The  option indicates that this server listens in stand alone mode so you don't have to run inetd. The  indicates that log/error messages should be verbose. The  specifies the root of your tftp server.

Starting the the TFTP Server
To start the tftp server type:

This should start the tftp server with the options you specified in the. If you want this server to be automatically started at boot type:

About PXELINUX
This section is not required if you are only using Etherboot. PXELINUX is the network bootloader equivalent to LILO or GRUB and will be served via TFTP. It is essentially a tiny set of instructions that tells the client where to locate its kernel and initial filesystem and allows for various kernel options.

Before you get started
You will need to get the pxelinux.0 file which comes in the SYSLINUX package by H. Peter Anvin. You can install this package by typing:

Setting up PXELINUX
Before you start your tftp server you need to setup pxelinux. First copy the pxelinux binary into your directory:

This will create a default bootloader configuration file. The binary will look in the  directory for a file whose name is the client's IP address in hexadecimal. If it does not find that file it will remove the rightmost digit from the file name and try again until it runs out of digits. Versions 2.05 and later of syslinux first perform a search for a file named after the MAC address. If no file is found, it starts the previously mentioned discovery routine. If none is found, the file is used.

Files that PXE looks for in pxelinux.cfg/ in sequence

Let's start with the file:

Sample pxelinux.cfg/default

The  tag directs pxelinux to the kernel bzImage that we compiled earlier. The  tag appends kernel initialisation options. Since we compiled the slave kernel with , we will specify the nfsroot here. The first IP is the master's IP and the second IP is the directory that was created in to store the slave's initial filesystem.

About Etherboot
Etherboot boots network boot images from a TFTP server. As the PXE this is equivalent to LILO or GRUB. The  utility enables you to create different images using different options.

Before you get started
You will need to get the  (utility for making tagged kernel images useful for netbooting) package to create your Etherboot images. This tool will create a preconfigured kernel image from your original kernel. This contains the boot options as shown further down.

Setting up Etherboot
In this section we will create a simple etherboot image. As the dhcp server gives out the clients root-path in the "option root-path" dhcp.conf, we do not have to include this here. More details can be found in the mknbi manual.

Making the boot images. This will create a ELF bootable image capable of passing dhcp and the rootpath to the kernel. Also forcing the kernel to browse the network for a dhcp server.

Troubleshooting the network boot process
There are a few things you can do to debug the network boot process. Primarily you can use a tool called. To install  type:

Now you can listen to various network traffic and make sure your client/server interactions are functioning. If something isn't working there are a few things you might want to check. First make sure that the client/server is physically connected properly and that the networking cables are not damaged. If your client/server is not receiving requests on a particular port make sure that there is no firewall interference. To listen to interaction between two computers type:

You can also use  to listen on particular port such as the tftp port by typing:

A common error you might receive is: "PXE-E32: TFTP open time-out". This is probably due to firewall issues. If you are using , you might want to check  and  and make sure that they are configured properly. The client should be allowed to connect to the server.

About the NFS server
NFS stands for Network File System. The NFS server will be used to serve directories to the slave. This part can be somewhat personalized later, but right now all we want is a preliminary slave node to boot diskless.

About Portmapper
Various client/server services do not listen on a particular port, but instead rely on RPCs (Remote Procedure Calls). When the service is initialised it listens on a random port and then registers this port with the Portmapper utility. NFS relies on RPCs and thus requires Portmapper to be running before it is started.

Before you start
The NFS Server needs kernel level support so if you don't have this you should recompile your master's kernel. To double check your master's kernel configuration type:

You should see output that looks something like this if your kernel has been properly configured:

Installing the NFS server
The NFS package that can be acquired through portage by typing:

This package will emerge a portmapping utility, nfs server, and nfs client utilities and will automatically handle initialisation dependencies.

Configuring the NFS server
There are three major configuration files you will have to edit:

Nfs configuration files

The file specifies how, to who and what to export through NFS. The slave's fstab will be altered so that it can mount the NFS filesystems that the master is exporting.

A typical for the master should look something like this:

Sample master /etc/exports

The first field indicates the directory to be exported and the next field indicates to who and how. This field can be divided in two parts: who should be allowed to mount that particular directory, and what the mounting client can do to the filesystem:  for read only,   for read/write;   and   are important for diskless clients that are writing to the disk, so that they don't get "squashed" when making I/O requests. The slave's fstab file,, should look like this:

Sample slave fstab

In this example, master is just the hostname of the master but it could easily be the IP of the master. The first field indicates the directory to be mounted and the second field indicates where. The third field describes the filesystem and should be NFS for any NFS mounted directory. The fourth field indicates various options that will be used in the mounting process (see mount(1) for info on mount options). Some people have had difficulties with soft mount points so we made them all hard, but you should look into various options to make your cluster more efficient.

The last file you should edit is which describes a few options for nfs when it is initialised and looks like this:

Sample master /etc/conf.d/nfs

You should change  to the number of diskless nodes on the network.

Starting the NFS server
You should start the nfs server with its init script located in by typing:

If you want to this script to start when the system boots simply type:

Copy the missing files
We will now make the slave's file system in sync with the master's and provide the necessary binaries while still preserving slave specific files.

Configure diskless networking
In order to prevent the networking initscript from killing the connection to your NFS server, you will need to add an option to on your diskless client's filesystem.

Editing /etc/conf.d/net

Initialisation scripts
You need as many init scripts under as you need services on your diskless nodes. It all depends on what you want your slaves to do.

Typical slave runlevels

Now is a good time to boot your slave and cross your fingers. It works? Congratulations, you are now the proud owner of (a) diskless node(s) :)

Acknowledgements
We would like to thank the following authors and editors for their contributions to this guide:


 * Michael Andrews
 * Kristian Jerpetjoen
 * Sven Vermeulen
 * Xavier Neys