基于PXE的無盤W indow s XP在計算機實驗室的應用

楊 剴，黃玲玲，陽小華

（南華大學 計算機科學與技術學院，湖南 衡陽 421001）

基于PXE的無盤W indow s XP在計算機實驗室的應用

楊 剴，黃玲玲，陽小華

（南華大學 計算機科學與技術學院，湖南 衡陽 421001）

高校計算機實驗室管理與維護的核心是保證系統軟件和應用軟件的正常使用。目前計算機實驗室廣泛采用硬盤還原卡來保護計算機系統，本文分析其優勢以及帶來的問題，并提出在計算機實驗室采用基于PXE的無盤W indows XP啟動有盤工作站的“無盤”與“有盤”相結合的管理方式，不僅可以很好地解決使用還原卡保護系統帶來的問題，并且系統安裝與升級、管理與維護非常方便，大大減少實驗室維護工作量。

PXE；無盤W indowsXP；計算機實驗室；有盤工作站

[1]敘述了實驗室機房設備管理、機房制度和設備維護，并闡述了硬盤還原卡的選擇和使用；參考文獻[2]提出制度與技術并行的管理模式。為了保護系統和硬盤數據不被破壞，參考文獻[1]和參考文獻[2]中均提到采用硬盤還原卡技術，這也是目前計算機實驗室廣泛采取的一種計算機系統保護方式。通過還原卡可以防止硬盤數據（主要是系統分區）被修改，包括學生的惡意操作和病毒的攻擊。另外，還原卡還可以實現一對多的網絡同傳，降低實驗室系統安裝與維護工作量。但是，用還原卡對系統進行維護在實際使用中還存在一些問題：

（1）密碼問題。一般的還原卡都有密碼設置，由于各類還原卡的初始密碼都非常簡單，如果實驗室管理員疏忽和上機學員“惡意攻擊”，很容易造成密碼丟失或被改動，這將給維護工作帶來極大的不便，有時甚至要報告還原卡廠商維修。

（2）硬件配置不一致問題。還原卡的網絡同傳功能要求發射端和接收端的硬件配置與型號完全一致，否則將會帶來嚴重的后果。譬如主板或硬盤型號不同的計算機網絡同傳后，所有接收端的計算機將無法啟動，此時若無法設置還原卡參數，那么就只能報還原卡廠商維修了。還原卡對于非法操作而引起的故障難以避免，比如強行斷電最容易損壞硬盤，輕則丟失數據，重則造成物理損壞，不得不更換硬件，硬件更換容易造成硬件配置與型號與原來的配置和型號不一致，從而無法進行網絡同傳。特別是在舊機房中，這種硬件配置與型號不一致現象極為普遍。

（3）還原卡病毒也可使還原卡完全失去作用。計算機實驗室中的電腦系統故障很多都是由于系統硬盤軟件或應用軟件被破壞造成的，通常使用還原卡進行系統備份與恢復來消除故障。若學生操作的計算機上不安裝系統軟件和應用軟件，而把所有的軟件安裝在服務器上，通過服務器啟動工作站的方式，這樣可以防止學生有意或無意對系統的破壞。因此本文提出在計算機實驗室采用基于PXE的無盤Windows XP啟動有盤工作站的“無盤”與“有盤”相結合的管理方式，不僅可以很好地解決以上提出的問題，而且系統安裝與升級、管理與維護非常方便，實驗室管理員工作量大大地減少。

二、PXE簡介

PXE（PrebootExecuteEnvironment，遠程引導技術）是由Intel公司開發的最新技術，是RIPL（Remote Initial Program Load，遠程啟動服務）的技術升級。它工作于Client／Server的網絡模式，支持工作站通過網絡從遠端服務器下載映像，并由此支持來自網絡操作系統的啟動過程。其啟動過程中，終端要求服務器分配IP地址，再用TFTP（Trivial File Transfer Protocol）或MTFTP（Multicast Trivial File Transfer Protocol）協議下載一個啟動軟件包到本機內存中并執行，由這個啟動軟件包完成終端基本軟件設置，從而引導預先安裝在服務器中的終端操作系統。

三、PXE無盤W indows XP啟動有盤工作站的管理方式

通常計算機實驗室在使用硬盤還原卡的過程中，每臺計算機都必須安裝系統及需要使用的各種軟件，將硬盤空間劃分為若干個分區，一般只對系統盤進行保護，設置為每次還原，而對于非系統盤，根據具體情況設置為不還原或每月固定日期還原。這樣既保護了系統，又能保存學生的實驗結果及一些重要的文件。為了減少每臺計算機系統各種軟件安裝的工作量，目前采用了GHOST克隆母盤的方式，即先在一臺機上安裝所需的操作系統、應用軟件，并設置好所需各方面參數，運行檢驗無誤后，以此機的硬盤為母盤，用GHOST軟件作為橋梁克隆到別的機器的硬盤上；若實驗室中所有計算機的硬件配置完全一致，也可采用還原卡的網絡同傳功能完成軟件的安裝。

基于PXE的無盤Windows XP啟動不要求計算機的硬件配置完全一致，也不需要在每臺計算機上安裝各種軟件，只需要在一臺計算機上安裝所需要所有的系統軟件和應用軟件，并將這臺計算機作為服務器，網絡上的工作站都無須安裝軟件，由服務器控制和管理整個實驗室計算機工作站的正常啟動和運行。這就是無盤啟動的涵義。無盤啟動并不意味著每臺工作站一定要求沒有硬盤，該技術完全適用于有硬盤的工作站，故本文提出基于PXE的無盤Windows XP啟動有盤工作站的 “無盤”與“有盤”相結合的管理方式：從服務器控制工作站工作的角度而言，工作站是“無盤”的；從工作站本身的硬件配置而言，工作站是“有盤”的，并且工作站的硬盤可以完全供學生使用，用于保存學生的實驗數據和重要文件。學生還可以根據具體的需要在工作站安裝各種學習軟件，進行個性化的學習，滿足學生多種需求，這一點對開放式收費機房很重要。服務器對工作站完全支配，可以定期對工作站硬盤數據進行拷貝、清除等操作。

1.PXE無盤W indowsXP的安裝

要想安全穩定地運行無盤Windows XP必須要有一個穩定的網絡環境，可以根據網絡規模和要求選擇合適的網絡拓撲結構構建計算機網絡，如圖所示是一個典型的組網布線圖。下面以銳起無盤XP為例詳細講述無盤Windows XP的安裝。

（1）安裝主服務器

1）將Windows 2003企業版安裝在服務器的C盤，并且所有分區都采用NTFS格式；

2）配置好 TCP／IP協議，將服務器的 IP地址設為“192.168.1.254”，子網掩碼“255.255.255.0”；其他均按默認方式進行安裝。須注意的是，務必留出足夠的空間以容納無盤系統的磁盤映像文件、工作站臨時文件以及還原點文件，并且這些文件所在的磁盤格式必須為NTFS；

3）在服務器上以默認方式安裝銳起XP3.1的服務器端程序；

4）啟動銳起的無盤管理器；

5）單擊工具欄上的磁盤管理新增磁盤，添加一個名稱為“system”的磁盤。

（2）加入模板工作站

打開銳起無盤管理器后單擊新增按鈕，新增名稱為“WKS001”的模板工作站、輸入模板工作站網卡MAC地址、IP地址、子網掩碼、網關、工作站目錄，并設置工作站磁盤“system”。單擊確定按鈕后，管理器里面會自動顯示剛添加的工作站信息。添加完工作站后，然后在服務端管理器選中剛加入的模板工作站信息，單擊“超級用戶”按鈕，選擇磁盤“system”。

（3）安裝模板工作站

1）準備一臺有盤客戶機，作為模板工作站，在C盤下安裝好WinXP系統，并且C盤采用NTFS格式分區；

2）添加必要的網絡組件和TCP／IP協議，指定工作站IP“192.168.1.1”，子網掩碼“255.255.255.0”，如果安裝的是WinXP系統，還必須刪除“Qo S計劃任務服務”；

3）在有盤客戶機上以默認方式安裝銳起XP3.1的客戶端程序。

安裝結束后，會彈出“參數設定”對話框，輸入服務器的IP地址“192.168.1.254”后按“確定”按鈕。

（4）分區格式化網絡磁盤

將模板工作站重新啟動，計算機找到SCSI控制器，安裝完成后，重啟；須注意的是，在這里找到新硬件后需要連續重啟2次；然后單擊“開始”—“控制面版”—“管理工具”—“計算機管理”—單擊“磁盤管理”，出現設置動態磁盤向導，單擊“取消”；此時可以看到兩個磁盤，分別是磁盤0和磁盤1，其中磁盤0就是你工作站的硬盤，磁盤1，實際上就是虛擬硬盤，就是在服務器上創建的硬盤。

（5）進行分區格式化操作

右擊磁盤1，選“磁盤初始化”并將其換為“基本磁盤”初始化后，進行分區及格式化。分區及格式化時要分成NTFS格式。此時打開我的電腦可看到新增的盤符，如“本地磁盤（D：）”。

（6）上傳客戶機系統

格式化網絡磁盤后，運行客戶端的“銳起無盤XP上傳工具”，軟件會自動檢查硬盤中的系統和網絡磁盤，并確定需要上傳的源盤和目標盤，按默認，單擊“開始”上傳。

（7）網絡啟動模板工作站

上傳結束后將客戶機正常關機，移除硬盤，設置COMS啟動為網絡啟動，再次開啟，客戶機應能正常啟動，進入操作系統;驗證工作站能在無盤狀態下正常啟動后關機，然后在服務端管理器內將該工作站設回普通用戶。

（8）加入其他工作站

打開無盤管理器，單擊工具欄上的選項設置按鈕，設置工作站加入方式為全自動添加工作站，選擇參照模板工作站。然后依次開啟其他無盤工作站，設置為網絡啟動，這些工作站應能正常啟動，進入操作系統。服務端管理器主界面里也應能自動顯示出這些無盤工作站的信息。

（9）安裝應用軟件

首先將一臺工作站設為超級用戶，然后再在該工作站上安裝應用軟件（如：Office2003，VB，VC等），最后安裝完成之后將該工作站設為普通用戶即可。此時其他無盤工作站上就能使用此次安裝的應用軟件了。

2.PXE無盤W indowsXP的測試與維護

筆者在南華大學計算機實驗室采用百兆網絡組建了40臺工作站PXE無盤Windows XP。經過一個學期的使用和測試，網絡系統運行穩定流暢，40臺機器同時啟動平均用時1分31秒，單臺啟動僅需28秒。為了使計算機啟動速度加快，可采用千兆網。由于該系統的所有工作站受服務器集中控制，若服務器故障則會引起全網癱瘓，所以需要使用備用服務器以防服務器故障。

基于PXE的無盤Windows XP啟動有盤工作站的管理方式的維護實際上相當簡單，只在服務器上即可完成對工作站系統的更新與維護。由于基于這種技術的無盤網絡系統比較穩定，所以一般來說很長時間系統都不會出問題，所以維護的工作相對就少得多了，因此實驗室軟件維護量大大減少，要維護的主要是硬件。硬件故障主要是網絡故障、鼠標故障、電源故障、CPU風扇故障、內存和顯卡故障。具體的硬件故障診斷與排除本書不作贅述，參考文獻[2]。另外，該無盤網絡中可兼容多種不同硬件類型，網絡擴展性極強，整個系統升級極其方便簡單，能讓使用年限較長、配置低的計算機得到很好的利用，延長了計算機的使用壽命。

四、結束語

計算機房中系統維護的核心問題是保證系統軟件和應用軟件的正常使用，節省龐大的維護費用，并減少管理員的工作量。[3]基于PXE的無盤Windows XP將需要的系統軟件和應用軟件安裝在服務器上，學生沒有權限刪除和修改，保證系統軟件和應用軟件的正常使用。目前基于PXE的無盤網絡引導速度快、性能穩定，保證工作站的高速啟動和運行，即保證了計算機實驗室良好的運行速度和穩定性。有盤工作站最大限度地滿足了學生基本的使用和個性化學習。最重要的是采用這種管理方式進行管理，系統維護和升級方便，極大地降低了實驗室維護工作量，提高實驗室的管理效率。☉

參考文獻：

[1]劉云等.實驗機房設備的管理與維護[J].實驗技術與管理,2003:115-119.

[2]陶星名等.高校計算機實驗室管理與維護探討[J].實驗技術與管理,2007:142-144.

[3]儲德軍等.計算機實驗室系統維護方法比較[J].實驗科學與技術,2005(3)：96-98.

(編輯：楊馥紅)

G434

B

1673-8454（2011）01-0086-03

一、引言

高校計算機實驗室是學校信息技術教學主要場所，承擔了大量的計算機系列課程實驗教學工作，良好的實驗教學環境是順利進行教學的重要保證。目前高校計算機實驗室面向廣大學生開放，具有使用人數多、使用頻率高的特點，計算機不光要承受長時間連續正常運作的壓力，并且要承受學生在學習和使用過程中對計算機軟硬件的損壞以及病毒的攻擊。因此，如何有效地利用現有資源對計算機實驗室進行升級、管理和維護，保證計算機實驗室良好的運行速度和穩定性，是廣大計算機實驗管理人員面臨的問題。