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= Booten vom Netzwerk =

Manchmal kann es interessant sein, einen Rechner komplett über das
Netzwerk zu booten, d.h. ohne jede Festplatte, CD oder ähnliches.
Dies hat zum einen den Vorteil, dass man diese Komponenten spart
(was Geld, Platz im Rechner z.B. in embedded Devices und Zeit bei
der Installation spart), zum anderen kann man auf diese Art und
Weise aber auch einen ganzen Park von Rechnern zentral verwalten,
da viele Rechner letztlich nur auf ein einziges installiertes
System zugreifen.

Andere Artikel zum Thema sind auch DisklessClient und
LinuxTerminalServer. Dieses Verfahren wird z.B. auch vom DBoxLinux
angewandt, da die D-Box keinerlei Laufwerke besitzt.

== Grundsätzlicher Ablauf ==

Zuerst wird entweder vom BIOS oder von einem Boot-ROM auf der
Netzwerkkarte aus der Netboot-Vorgang gestartet. Alternativ kann
dies auch von einer Diskette aus geschehen.

Das Boot-BIOS holt sich per bootp (ähnlich NetzKonfigMitDHCP) die
Netzwerkparameter des Netzes und den Dateinamen eines Bootimages.
Dieses Bootimage wird dann per TFTP (eine Art vereinfachtes
FTP-Protokoll) vom Server gelesen.

Dieses Bootimage kann nun entweder direkt ein Linux-Kernel sein,
der sodann sofort loslegt oder ein Bootloader, mit dessen Hilfe man
dann einen Kernel auswählen und "nachladen" kann.

Der Kernel muss nun einige Teile fest einkompiliert haben, z.B. den
Netzwerkkarten-Treiber sowie die NFS-Unterstützung, da er ja
zuerstmal kein root-Filesystem hat. Nun wird dem Kernel der Name
einer NFS-Freigabe übergeben, die er als root-Filesystem nimmt.
Dieses mountet er, sucht dort das init-Programm und verfährt wie
üblich: Das System bootet.

Statt eines monolithischen Kernels kann auch ein Kernel mit einer
initrd-Ramdisk per Netzwerk geladen werden. Der Rest des
Bootvorganges geht dann auch wie üblich.

== Boot-BIOS ==

Es gibt vier verschiedene Verfahren, die hier benutzt werden:
* '''RPL''' ist ein Protokoll von Novell, das mit IPX-Paketen
arbeitet und für uns Linuxer völlig ungeeignet ist. Leider habe ich
z.B. einen Rechner, der nur dieses Verfahren beherrscht.
* '''PXE''' ist ein Standard- der von Intel ins Leben gerufen wurde
und der (angeblich) von allen neueren Mainboards / Netzwerkkarten
automatisch unterstützt wird. PXE kann normalerweise nicht direkt
einen Kernel booten, sondern lädt erstmal einen bootloader (z.B.
pxelinux oder bpbatch)
* '''etherboot''' ist ein etwas älteres Open Source-Projekt, das
mit eigenen Netzwerkkartentreibern arbeitet. Es wird ein Boot-ROM
erzeugt, das dann irgendwie in den Rechner gelangen muss. Dies kann
durch einen EPROM-Baustein oder auch durch eine Diskette erfolgen.
Es lädt direkt einen Linux-Kernel (oder evtl. auch erstmal GRUB als
Bootloader)
* '''netboot''' ist ein etwas neueres Open Source-Projekt, das im
Grunde genauso wie etherboot arbeitet. Es kann jedoch sog.
Packetdriver oder NDIS-Treiber einbinden, die normalerweise von den
Herstellern für DOS/Windows mit der Netzwerkkarte mitgeliefert
werden. Dadurch ist es etwas zukunftsträchtiger.

Der Kernel (oder Bootloader) für etherboot/netboot muss speziell
gekennzeichnet sein. D.h. netboot kann nicht den "2nd level
bootloader" pxelinux laden und PXE-Karten können keine
netboot-Kernel (ohne Bootloader) laden. Also kristallisiert sich
letztlich die Frage PXE oder netboot heraus. Allerdings muss man
bei einem vorhandenen Client oft "nehmen, was kommt", da PXE in
neueren Rechnern oft bereits fertig ist und netboot/etherboot
manchmal Probleme mit bestimmten Netzwerkkarten haben wird, aber
andererseits PXE nicht "nachrüstbar" bzw. von Diskette zu starten
ist.

== Boot-Images ==

Was lädt denn so ein Boot-ROM nun? Und welches Format hat das?
Schön wäre eine Lösung, die sowohl PXE als auch netboot verstehen
kann. Da PXE zwingend einen Bootloader braucht (z.B. ''pxelinux'',
ein Teil des syslinux-Projektes, ''bpbatch'', ein halbkommerzielles
Projekt), habe ich mich auf die Suche nach einem Bootloader
gemacht, der von beiden Systemen geladen werden kann.

Der einzige, der das kann, ist GRUB. Diese Lösung hat gegenüber
allen anderen (z.B. direkt einen Kernel laden oder gar eine
"normale" Bootdisk) insbesondere den Vorteil, daß auf dem Client
nichts (aber auch gar nichts) zu konfiguriert werden braucht, wenn
einmal ein netboot (bzw. PXE) läuft, das die Netzwerkkarte erkennt.
Jegliche Konfiguration, Menüs mit mehreren Kernels,
Kernel-Austausch, etc. sind alle zentral am Server vorzunehmen. :-)

Da ich keinen PXE-Rechner zur Verfügung habe, habe ich ohne
Bootloader nur mit netboot experimentiert. Dabei kann man mittels
eines kleinen Programmes aus einem normalen Linux-Kernel eine
"tagged" Kernel-Datei machen, die von netboot sofort erkannt wird.

== netzwerkfähiger Bootloader GRUB ==

GRUB ist nicht nur generell ein sehr leistungsfähiger
LILO-Konkurrent, sondern auch Netzwerk-boot-fähig.

=== GRUB für netboot/PXE erzeugen ===

Leider sind die Images, die für netboot bzw. pxe "getagged" sind,
im normalen Debian-Paket nicht enthalten. :-( Also habe ich mir von
ftp://alpha.gnu.org/gnu/grub das aktuelle Source-Paket geholt,
ausgepackt, kurz ''netboot/README.netboot'' gelesen und mit
'''./configure --enable-diskless --enable-ns8390''' und '''make
all''' übersetzt.

Den Netzwerkkartentreiber (ns8390) will GRUB zwar mit angegeben
haben, aber soviel ich verstanden habe, braucht man den nur, wenn
man den Rechner mit GRUB bootet und dann einen Kernel  vom Netz
holen will. Wir booten aber mit netboot, welches die Netzwerkkarte
initialisiert und dann GRUB vom Netz nachlädt. GRUB benutzt
(AFAIK?) dann den bereits bestehenden Treiber für alles weitere.
''Wer es doch so machen will, sollte wissen, dass GRUB im Prinzip
die etherboot-Treiber enthält.''

Danach kopiere ich die Datei stage2/nbgrub (bzw. stage2/pxegrub für
PXE-Clients) in mein tftpd-Verzeichnis.

=== konfigurieren ===

GRUB wird über eine Datei konfiguriert, deren Namen der DHCP-Server
durch eine Spezial-Option übergeben hat (siehe unten). Diese Datei
hat den gleichen Aufbau wie eine normale GRUB-Konfigurationsdatei,
also z.B. so:

 # NBGRUB-Konfiguration
 default 0
 timeout 1

 title normales Booten vom Netzwerk
 kernel /tftpboot/kernel.bin ide=nodma
 initrd /tftpboot/initrd.bin

 title Debian-Installation
 kernel /tftpboot/install-linux.bin
 kernel /tftpboot/install-root.bin


== Besonderheiten beim Kernelbau ==

Der Kernel und die initrd müssen alles enthalten, was Linux
braucht, um die Netzwerkkarte einzurichten, per DHCP zu
konfigurieren und dann per NFS ein neues root-Filesystem zu laden.
''Hierzu evtl. später mehr... -- ThomasBayen''

== Einrichtung des Servers ==

Der Server muss für den eigentlichen Bootvorgang als DHCP- und
TFTP-Server dienen. Dann muss er per NFS ein root-Filesystem
freigeben.

=== DHCP / Bootp ===

Eine normale NetzKonfigMitDHCP wird aufgesetzt. Darin wird eine
neue Option definiert (1x) und dann für die zu bootenden Clients
jeweils ein besonder Eintrag gemacht:

 # Option 150 wird speziell von nbgrub ausgewertet:
 option grub-configfile code 150 = text;

 host clientname {
   fixed-address 192.168.201.128;
   hardware ethernet 00:12:34:45:67:89;
   allow bootp;
   server-name "192.168.1.1";
   filename "/tftpboot/nbgrub";
   option grub-configfile "(nd)/tftpboot/nbgrub.conf";
   option routers 192.168.201.1;
   option domain-name-servers 192.168.201.1;
   option domain-name "intranet";
 }

=== TFTP ===

Solange man beim Standard-Verzeichnis ''/tftpboot'' für die
Freigabe bleibt, braucht man nur das Debian-Paket '''tftpd''' zu
installieren und fertig.


== Installation eines normalen Debian-Systems via Netzwerk ==

Eigentlich wäre es ja nett, wenn man neue Rechner direkt übers Netz
installieren könnte. Natürlich gibt es dafür auch Installations-CDs
und Disketten, aber erstens hat nicht jeder Rechner ein
CD-Laufwerk, zweitens ist das Hantieren mit mehreren Disketten
umständlich und altmodisch und drittens wollte ich das einfach mal
probiert haben. :-) ''Das wir uns nicht falsch verstehen: Ich
spreche von einer ganz normalen Installation auf die Festplatte des
"Clients". Die "Installation" eines Diskless-Clients ist natürlich
gar nicht nötig.''

Unter
http://www.debian.org/releases/stable/i386/ch-install-methods.en.html#s-install-tftp
steht, was Debian zu dem Thema sagt. Leider bin ich hierbei das
erste Mal von der Debian-Dokumentation enttäuscht worden. Dort wird
auf

http://www.debian.org/releases/stable/i386/ch-appendix.en.html#s-file-descs

verwiesen. Dort gibt es eine Datei ''tftpboot.img'', mit der ich
jedoch gar nichts anfangen konnte. Laut Anleitung ist sie nicht für
PXE geeignet, laut meiner Tests aber auch nicht für netboot. Wenn
man sie als Kernel lädt, funktioniert sie auch wie ein Kernel,
startet aber keine passende RAM-Disk zur Debian-Installation,
sondern lädt einfach /dev/hda1 als root.

Dennoch habe ich nach einigen Versuchen folgendes erreicht: Die
Dateien
linux.bin              (Kernel)
root.bin               (initrd-Ramdisk)

von obiger Seite habe ich in mein tftpboot-Verzeichnis kopiert.
Welchen "flavour" man dabei nimmt, ist Geschmackssache. Für unser
Vorhaben sinnvoll dürfte ''compact'' (Kernel 2.2) oder ''bf2.4''
(Kernel 2.4) sein. Dann gibt man auf der Kommandozeile von GRUB
folgendes an:

kernel /tftpboot/linux.bin flavor=bf2.4
initrd /tftpboot/root.bin
boot

und schwuppdiwupp startet die Installation. Natürlich können diese
Befehle auch in die GRUB-Konfigurationsdatei aufgenommen werden
''(wie oben im Beispiel)''. Die Angabe von "flavor" ist nötig, wenn
man einen anderen als den Standard-Kernel (also z.B. compact oder
bf2.4) installiert hat.

Da das gesamte Installationssystem in der Ramdisk ist, muss kein
NFS-Server zur Verfügung stehen. Im weiteren Verlauf muss nun noch
darauf geachtet werden, dass eine Installation vom Netz per
FTP/HTTP gewählt wird.

-- ThomasBayen

== Links ==

* http://www.naos.co.nz/papers/diskless/index1.html - sehr gute
Einführung in die Theorie
* http://www.linux-mag.com/2002-10/netbooting_01.html - guter
Artikel im "Linux Mag"
* http://www.kegel.com/linux/pxe.html - Erklärung zu PXE und
interessante Link-Liste
* http://www.bpbatch.org/docs/linux.html - bpbatch-Homepage
* http://www.gnu.org/manual/grub-0.92/html_mono/grub.html - GRUB
Dokumentation
* http://www.ltsp.org/documentation/pxe.howto.html - Man kann
etherboot auch per PXE booten...
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[{Tag ThinClient}]
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