プレブート実行環境(PXE)とは何ですか?
Preboot execution environment(pxe)は、pixieと発音され、コンピュータがネットワーク接続を介してオペレーティングシステム(OS)をロードできるようにする一連の標準です。 PXEはOSをすばやくインストールするために使用でき、サーバーとクライアントの両方で一般的に使用されます。 PXEブート、ネットワークからのブート、ネットワークブート、またはローカルエリアネットワークブートとも呼ばれます。
PXEは、コンピュータの大規模な展開を大幅に簡素化できます。 これは、OSをインストールするために、コンパクトディスク（CD）またはユニバーサルシリアルバス（USB）ドライブを使用して置き換えられます。 単一のOSイメージは、多くのコンピュータに同時に迅速にインストールできます。
PXEは、クライアントとサーバーが正常に起動するためにいくつかの標準を必要とします。 クライアントは、UNIFIED Extensible Firmware Interface(UEFI)またはnetwork interface card(NIC)ファームウェアでPXEをサポートする必要があります。 ネットワークには、動的ホスト構成プロトコル(DHCP)サーバーとTrivial File Transfer Protocol(TFTP)サーバーが構成されている必要があります。 一般的に別のイメージングサーバーもあります。DHCPサーバは、オプション66および67を使用してpxeブートサーバのIpアドレスをアドバタイズします。 その後、クライアントはブートサーバーに接続し、TFTPを使用してNetwork Bootstrap Program(NBP)をダウンロードして起動します。 NBPは、カーネル、基本的なドライバ、残りのOSコンポーネントをダウンロードできる基本的なプログラムだけが含まれている小さなOSです。 Windowsプレインストール環境または小さなLinux OSは、ネットワークブートによってロードされる最も一般的なOsです。
proxyDHCPサーバーは、PXE要求を処理するために使用できます。
pxeブートプロセスはどのように機能しますか?
PXEブートプロセスの手順は次のとおりです:
- クライアント基本入出力システム(BIOS)がPXEブートを開始します。 これは、クライアントオペレータによって選択されるか、他のブートメディアが失敗したときにフォールバッ
- クライアントはDHCP要求とPXE要求をブロードキャストします。DHCPサーバは、クライアントがIPアドレスを設定できるようにDHCP応答で応答し、TFTPサーバのIPアドレスとNBPのファイル名で応答します。
- クライアントはNBPをダウンロードして起動します。
現代のコンピュータの多くは、Ipv4とIpv6の両方を使用したPXEブートをサポートしています。 Wi-Fi経由のネットワークブートのいくつかのベンダー固有の実装が存在しますが、Wi-Fi PXE標準はありません。
ネットワークブートはクライアント機能です。 PXEへのコードは、マザーボードUEFI BIOSまたはNICファームウェア読み取り専用メモリ(ROM)に含まれています。 これは、エンタープライズコンピュータやサーバー上の標準機能ですが、一部のコンシューマハードウェアでは省略されている可能性があります。 一部のコンピュータでは、コンピュータのBIOS設定でアクティブにする必要があります。 PXEの最も使用される実装は、Intelドライバを使用しています。
Apple macOSコンピュータはPXEをサポートしていません。 Boot Server Discovery Protocol（BSDP）と呼ばれる類似しているが互換性のないシステムを使用しています。 BSDPは、NetBootクライアントを使用してApple deployment serverにアクセスします。
PXEは、すべての情報技術スタッフの作業を大幅に簡素化できる強力なツールです。 これは、クライアント、サーバー、仮想マシン（VM）、および組み込みモノのインターネット（IoT）デバイスに便利です。
PXEの主な用途は、新しいコンピュータまたは誤動作しているコンピュータに新しいOSをインストールすることです。 これは、Windows10やUbuntu LinuxなどのクライアントOS、またはWindows Server2019やArch Linuxなどのサーバー OSにすることができます。 PXEは、USBドライブまたはCD-Romをインストールメディアとして使用して置き換えることができます。
物理メディアからではなくPXEからOSをインストールすることには、多くの利点があります:
- pxeは、通常、専用のブートデバイスよりもネットワークアクセスが利用可能であるため、より便利です。
- 現代のネットワークは、CDやUSBドライブよりも高速です。
- 中央ネットワークの場所からイメージをロードすると、最新のOSイメージが使用されます。
PXEはほとんどのVMフレームワークでサポートされています。 このようにして、新しいVMを生成し、ネットワーク接続を介して迅速にイメージ化することができます。
pxe展開を使用して、トラブルシューティングや保守ツールをホストすることもできます。 PXEブートプロセス中に、NBPはオペレータにロードするOSの選択肢を提示することができます。 組織では、ハードウェアテストを実行できる単純なLinuxディストリビューションをホストし、ディスクのクローン作成、ディスクパーティション、セキュアディスク消去、パスワードリセットなどの高度なクライアントメンテナンスを実行できるツールを持つことができます。
ディスクレスまたはシンクライアントコンピュータは、起動時にPXEを使用してOSをロードすることがあります。 ディスクレスコンピュータには、ハードディスクドライブまたはソリッドステートドライブに固定記憶域がありません。 シンクライアントは、固定ストレージなしで構成することができ、それは各電源投入時にその小さなOSをロードします。 これにより、データがクライアントに保存されないようにします。 IoTデバイスは、OSを自動的にロードするためにPXEサーバーに接続することもあります。
各ブート時にPXEからOSをロードするディスクレスサーバーを使用することは、高セキュリティサーバーや高性能コンピューティング(HPC)クラスターに人気があります。 高セキュリティサーバーは、機密性の高い顧客データを処理することができますが、パブリックサーバーコロケーションに配置されています。 サーバーが削除または押収された場合、ディスクレスサーバーには顧客データが保存されません。
HPCクラスターには、通常、同一で一緒に動作する必要がある数百または数千のコンピューティングノードサーバーがあります。 Pxeを使用して起動時にOSイメージをロードすると、これらのサーバーのソフトウェア構成がまったく同じになり、障害が発生した場合に迅速にリセットで
PXEを使用したOSイメージの展開は、多くの展開システムでサポートされています。 これらには、次のものが含まれます:
- MICROSOFT Windows Deployment Services;
- Microsoft Deployment Toolkit(MDT);
- Microsoft Windows Assessment and Deployment Kit;
- Microsoft System Center Configuration Manager;および
- Red Hat、Ubuntu、Protonを含むすべての主要なLinuxディストリビューション。