传统网络引导预引导执行环境

Preboot eXecution Environment （PXE） 是一种无需使用硬盘驱动器或操作系统即可启动计算机的协议。PXE 引导在计算机网络上运行，可能包括也可能不包括 Internet 访问。它几乎专门用于连接到中央服务器并使用后续计算机运行虚拟操作系统的系统。

固件是充当硬件（主板）和操作系统（OS）之间接口的软件。统一可扩展固件接口 （UEFI） 引导和传统引导之间的区别在于固件用于查找引导目标的过程。

传统引导是基本输入/输出系统 （BIOS） 固件使用的引导过程。BIOS 是 IBM 于 1975 年为其微型计算机控制程序 （CP/M） 操作系统推出的第一个流行的台式 PC 固件。尽管它仍然广泛存在，但计算机已经发生了巨大的变化，并且 BIOS 无法提供现代硬件的高级功能。固件维护一个可引导的已安装存储设备的列表（软盘驱动器、硬盘驱动器、光盘驱动器、磁带驱动器等），并以可配置的优先级顺序枚举它们。开机自检 （POST） 程序完成后，固件会将每个存储目标的第一个扇区加载到内存中并扫描它以查找有效的主引导记录 （MBR）。如果找到有效的 MBR，固件会将执行传递给在 MBR 中找到的引导加载程序代码，它允许用户选择一个分区来启动。如果没有找到，它会进入引导顺序中的下一个设备。如果根本没有找到 MBR，则会向用户显示著名的“请插入系统磁盘 yadda yadda yadda”消息。

UEFI 引导是 BIOS 的继承者。UEFI 使用全局唯一标识符 （GUID） 分区表 （GPT），而 BIOS 使用主引导记录 （MBR） 分区方案。GPT 和 MBR 都是指定硬盘物理分区信息的格式。固件维护一个称为 EFI 服务分区的有效引导卷列表。在 POST 过程中，UEFI 固件会扫描连接到系统的可引导存储设备以查找有效的 GPT。与 MBR 不同，GPT 不包含引导加载程序。固件本身会扫描 GPT 以查找要从中引导的 EFI 服务分区。如果未找到 EFI 可引导分区，则固件可以回退到 Legacy Boot 方法。如果 UEFI 引导和 Legacy 引导均失败，则会向用户显示著名的“请插入系统磁盘 yadda yadda yadda”消息。

以下是两个引导过程之间的主要区别：

MBR 中的最大分区大小约为 2 TB，而 UEFI 中的最大分区大小约为 9 ZB

MBR 最多可以有 4 个主分区，而 GPT 可以有 128 个。

MBR 只能存储一个引导加载程序，而 GPT 有一个单独的专用 EFI 系统分区 （ESP） 用于存储多个引导加载程序。如果您有两个或更多需要不同引导加载程序的操作系统，这将非常有用。

UEFI 提供安全启动，可以防止加载启动时病毒。

为什么选择旧版 PXE？

在现代数据中心，PXE 是操作系统启动、安装和部署最常见的选择之一。传统 PXE 的一些优点是：

PXE 引导可以通过网络运行，不需要本地硬盘驱动器或操作系统。但是，如果硬盘驱动器连接到客户端计算机，只要计算机首先从网络启动，PXE 启动就可以访问它。

同样，如果 OS 存在于客户端计算机上并且服务器命令 PXE 引导这样做，则可以通过 PXE 引导访问 OS。

如果客户端计算机通过局域网 （LAN） 连接到中央服务器，则无需访问 Internet 即可部署 PXE 引导。

这是一个灵活、模块化和高效的引导过程。

客户端机器或工作站不需要存储设备或操作系统。

由于 PXE 独立于供应商，因此网络扩展和添加新客户端计算机变得更加容易。

由于大多数任务都是远程执行的，因此简化了维护。

集中式数据存储提供信息安全。

PXE 非常快速且非常有用。我们使用 Debian 的 FAI、Kickstart 和修改后的 BSD 安装程序，在这里安装了数千台 PXE 引导的机器。这是安装机器的最简单方法之一，尤其是当您需要自动安装时。

为什么是传统引导？

UEFI 是对传统 PXE 引导的良好扩展，但并非所有操作系统都支持 UEFI 引导固件。这就是传统启动固件成为操作系统启动的核心要求的地方。

Windows XP 和 Windows Server 2003 SP2 等 Windows 版本不支持 UEFI 引导。

Ubuntu，一个占主导地位的 Linux 发行版，仅从 Ubuntu-11.10 开始支持 UEFI。任何早于该版本的版本都需要旧版引导固件。

UEFI 通常部署为 64 位固件。在 64 位 UEFI 固件上引导 32 位操作系统非常困难。在这种情况下，传统的引导系统，即 BIOS，是必要的。

使用传统的 PXE 实施，可以部署各种操作系统，如下所示：

Ubuntu 10.04 32 位

Ubuntu 14.04 32/64 位

Windows Server 2003 SP2、Server 2012 和 Server 2016

Windows 7、8.1、10 64 位操作系统

我们还测试了使用 Legacy PXE 固件启动非常基本的操作系统，例如 FreeDOS（MS-DOS 的衍生产品）。

在相同的 PXE 服务器设置的帮助下，我们在大约五台具有 PXE SDK 的不同计算机上部署了 Ubuntu 14.04 64 位映像。

审核编辑：郭婷