淺談網絡教室使用網絡克隆

　　摘 要： 網絡機房常常因為頻繁地死機、系統崩潰、病毒的破壞而需要重裝系統，給機房管理員帶來諸多不便，造成管理上的困難。作者通過實踐，得出可以利用網絡克隆軟件來解決所遇到的問題，從而提高網絡機房的管理效率。
　　關鍵詞： 網絡教室 網絡克隆 GHSOT
　　
　　隨著信息時代的來臨和計算機的廣泛應用，多媒體教學顯得日益重要。需要用計算機來完成的課程越來越多，除了《計算機應用基礎》等必修的公共課外，還有各種專業課，如用計算機制圖軟件、數控仿真軟件、輔助教學軟件等，這使得學校機房的負擔加重。在機房的管理上出現了許多令人頭疼的問題，如網絡病毒的傳播、人為的惡意損壞、黑客的入侵等諸多問題，電腦系統損壞嚴重。如何快速安裝與恢復機房電腦系統就成了維護機房的關鍵。而安裝一臺計算機的操作系統，進行必要的設置，再加上安裝應用軟件，是一個很費時費力的事，那么安裝維護一個有上百臺計算機的機房就更加困難了。因此我們采用網絡環境下硬盤多播克隆技術來維護機房。采用網絡克隆功能是目前維護機房最有效的一種方法。
　　網絡克隆是一種通過局域網將一塊母盤的數據完全拷貝到多臺計算機上的方法，能在短時間內在大批量電腦上執行安裝操作。這種方法在學校機房和網吧采用較多。簡單地說就是將克?。℅HOST）網絡化，相信用過GHOST的朋友都知道GHOST的強大功能，利用GHOST可以快速備份和恢復一個系統，甚至在相同和不同配置的機器上通過GHOST方式快速安裝操作系統（后面我將簡單介紹GHOST的使用）。網絡克隆就是利用GHOST中的一個網絡多點傳播功能來實現的，它內置了豐富的網卡驅動，可以自動識別多種網卡，而且全部是中文化界面，不需要像其他網絡克隆軟件那樣要制作相應網卡驅動的批處理文件、要設置DHCP服務器，它讓網絡克隆變得更為簡單、實用。
　　學校有兩個網絡教室，各有60臺電腦，時間長了，很多電腦感染了病毒，運行速度很慢，而且每學期還需要安裝一些新的教學軟件，所以軟件的更新和系統的維護耗費了大量的人力。本文以WindowsXP系統，8139網卡，60臺電腦為例來說明多機硬盤網絡克隆方法。
　　經過一番學習、摸索、對比和試驗，利用全自動PXE網刻成功進行了網絡克隆。下面我具體講講如何使用PXE網刻軟件來實現網絡克隆。
　　1.使用網絡克隆及所需環境
　　1.1為什么要使用網絡克隆
　　目前，相當多的電子教室都接入校園網又采用了沒有軟驅、光驅的工作站。在沒有軟驅、光驅的情況下，當硬盤的軟件系統出現問題時，能否實現網絡硬盤克隆呢？PXE（它是基于TCP/IP、DHCP、TFTP等Internet協議之上的擴展網絡協議）技術提供的從網絡啟動的功能，讓我們找到了解決之道，使用網絡克隆成為最快備份和恢復系統或數據的工具。
　　1.2網絡克隆所需的環境
　　網絡克隆是利用網絡多播的技術，實現一對多的數據更新。要運行網絡克隆這一操作，必須具備一定的網絡環境。因為網克是批量的，如果機器數量少，就沒有網克的必要。
　　1.2.1網絡傳輸速度穩定：網絡克隆利用數據廣播的工作原理，因此要求網絡傳輸速度一定要穩定。
　　1.2.2網絡克隆服務器運行要穩定：由于網絡克隆是數據多播，對服務器的要求要高，同時處理并發請求功能要好。如果網絡克隆服務器出現問題，所有客戶機的硬盤數據會丟失。
　　1.2.3網絡傳輸速度要快：要使用網絡克隆，必須要保證100Mb的網絡環境，網絡傳輸速度的高低，直接決定了在進行網絡克隆時客戶機的數量。
　　1.2.4每塊網卡必須帶有啟動芯片（現在的電腦一般都有，只要在BIOS設置下就可以）。
　　2.網絡克隆維護全自動PXE網刻的介紹
　　2.1PXE的工作原理
　　PXE（遠程引導）是RPL（遠程啟動）的升級產品。它們的不同之處為：RPL是靜態路由，PXE是動態路由。不難理解，RPL是根據網卡上的ID號加上T9oPvBe8vwCqNU6lCN7xCA==其它的記錄組成的一個幀向器發出請求，匹配成功則進行遠程啟動；PXE則是根據服務器端收到的工作站MAC地址（就是網卡號），使用DHCP給這個MAC地址指定一個IP地址，每次重啟動可能同一臺工作站有與上次啟動有不同的IP，即動態分配地址。下面以工作站引導過程說明PXE的原理。
　　2.1.1工作站開機后，PXE BootROM（自啟動芯片）獲得控制權之前先做自我測試，然后以廣播形式發出一個請求FIND幀。
　　2.1.2如果服務器收到工作站所送出的要求，就會送回DHCP回應，內容包括用戶端的IP地址，預設通訊通道，及開機映像文件。否則，服務器會忽略這個要求。
　　2.1.3工作站收到服務器發回的響應后則會回應一個幀，以請求傳送啟動所需文件。
　　2.1.4之后，將有更多的訊息在工作站與服務器之間作應答，用以決定啟動參數。BootROM由TFTP通訊協議從服務器下載開機映像檔。
　　2.1.5工作站使用TFTP協議接收啟動文件后，將控制權轉交啟動塊，引導操作系統，完成遠程啟動。
　　2.2以全自動PXE網刻為例
　　使用網絡克隆全自動PXE網刻，完美解決了網吧、學校機房等網刻的問題。功能強大無須架設DHCP和TFTP服務器（圖2-2），也無須進行GHSOT服務端設置（圖2-3），是真正全自動的網刻。你只需要將客戶機設置從網卡啟動即可，支持8139、INTEL系列、NF系列、D-LINK530系列網卡。支持全盤網刻和單分區網刻，網管們網刻更輕松了，再也不需要到每臺客戶機上設置網刻類型了，只需要在服務器上點下鼠標就可以輕松網刻了。為了使網刻速度更快，我們自動將IP段與正常網段分開，在網刻結束以后，只須點擊恢復IP就可以恢復原來的IP設置。（圖2-1）
　　在不同的類型切換使用中，要先把TFTPD關了，不然IP恢復肯定出錯，TFTPD里的PXE也不會改變，造成刻錯分區。
　　3.GHOST詳解及如何制作母盤鏡像
　　3.1GHSOT詳解
　　3.1.1分區備份
　　使用Ghost進行系統備份，有整個硬盤（Disk）和分區硬盤（Partition）兩種方式。在菜單中點擊Local（本地）項，在右面彈出的菜單中有3個子項，其中Disk表示備份整個硬盤（即克?。artition表示備份硬盤的單個分區、Check表示檢查硬盤或備份的文件，查看是否可能因分區、硬盤被破壞等造成備份或還原失敗。分區備份作為個人用戶來保存系統數據，特別是在恢復和復制系統分區時具有實用價值。
　　選Local→Partition→To Image菜單，彈出硬盤選擇窗口，開始分區備份操作。點擊該窗口中白色的硬盤信息條，選擇硬盤，進入窗口，選擇要操作的分區（若沒有鼠標，可用鍵盤進行操作：Tab鍵進行切換，回車鍵進行確認，方向鍵進行選擇）。在彈出的窗口中選擇備份儲存的目錄路徑并輸入備份文件名稱，注意備份文件的名稱帶有GHO的后綴名。接下來，程序會詢問是否壓縮備份數據，并給出3個選擇：No表示不壓縮，Fast表示壓縮比例小而執行備份速度較快，High就是壓縮比例高但執行備份速度相當慢。最后選擇Yes按鈕即開始進行分區硬盤的備份。Ghost備份的速度相當快，不用久等就可以完成，備份的文件以GHO后綴名儲存在設定的目錄中。
　　3.1.2硬盤克隆與備份
　　硬盤的克隆就是對整個硬盤的備份和還原。選擇菜單Local→Disk→ToDisk，在彈出的窗口中選擇源硬盤（第一個硬盤），然后選擇要復制到的目標硬盤（第二個硬盤）。注意，可以設置目標硬盤各個分區的大小，Ghost可以自動對目標硬盤按設定的分區數值進行分區和格式化。選擇Yes開始執行。
　　
　　Ghost能將目標硬盤復制得與源硬盤幾乎完全一樣，并實現分區、格式化、復制系統和文件一步完成。只是要注意目標硬盤不能太小，必須能將源硬盤的數據內容裝下。
　　Ghost還提供了一項硬盤備份功能，就是將整個硬盤的數據備份成一個文件保存在硬盤上（菜單Local→Disk→To Image），然后就可以隨時還原到其他硬盤或源硬盤上，這在安裝多個系統時很方便，使用方法與分區備份相似。
　　3.1.3備份還原
　　如果硬盤中備份的分區數據受到損壞，用一般數據修復方法不能修復，以及系統被破壞后不能啟動，都可以用備份的數據進行完全的復原而無須重新安裝程序或系統。當然，也可以將備份還原到另一個硬盤上。
　　要恢復備份的分區，就在界面中選擇菜單Local→Partition→From Image，在彈出窗口中選擇還原的備份文件，再選擇還原的硬盤和分區，點擊Yes按鈕即可。
　　3.2制作鏡像文件
　　不管使用什么方法網克，首先是要做好鏡像（分區鏡像或全盤鏡像）。把其中一臺電腦的C盤格式化或全盤格式化，然后重新分區，全新安裝Windows XP SP3操作系統，在線或離線升級系統到最新版，裝上教學所需要的各種常用軟件，進行一番優化設置后，用Ghost工具制作一個系統盤的鏡像文件，作為進行網絡克隆的母盤備用。這個過程一定注意保證系統的純凈。備份完成后把鏡像文件拷貝到服務器上備用。
　　4.網絡克隆全自動PXE的過程
　　4.1工作站的設置
　　由于鏡像文件已做好了，接下來就設置工作站（也叫客戶端）工作站有60臺，我們分兩次，一次只刻30臺。那先說一下工作站。
　　工作站的界面與設置就比較復雜了，我們這里只談網絡GHOST的部分。GHOST客戶端程序因為需要操作整個硬盤的數據，所以是運行于DOS界面的。一般GHOST程序存放在軟盤、USB閃盤、光盤等設備中，近年又通過Linux的啟動菜單GRUB加載到內存中啟動，而機房、網吧中最實用的做法是通過PXE（Preboot Execution Environment）遠程啟動。它無需外接設備就可以啟動，而且可以同時啟動很多臺客戶機。在向新的客戶機部署系統或修復硬盤無法啟動的客戶機時非常實用。
　　我們介紹一下PXE啟動的方法。PXE是英特爾公司編寫的遠程啟動協議，也是C/S（客戶端/服務器）結構。服務器端由兩部分服務組成，DHCP（動態主機分配）服務和TFTP（簡單文件傳輸）服務，工作中需要在子網中關閉其它DHCP服務。以Tftpd32工具為例子，只打開Tftpd32的DHCP服務與TFTP服務，在DHCP標簽中需要設置IP。
　　IP地址池開始地址、地址池的大小、啟動文件、子網掩碼（誠龍網維全自動PXE會自動生成）如圖4-1。
　　4.2CMOS的設置
　　把所有的工作站啟動，按“Delete”鍵進入CMOS設置。進入CMOS界面后，選擇第三項高級BIOS設置Advanced BIOS Features，進入Advanced BIOS Features界面后選取擇第一項回車。就可以設置第一啟動為“LAN”。連按“Esc”鍵，返回上一層。再選擇第四項 Integrated Peripherals 回車→ 選擇 Ondoard Device ［Press Enter］→Onboard Lan［Enabled］。連按兩次“Esc”鍵，再按F10保存退出。
　　4.3服務端的設置
　　我們都熟悉單機克隆的使用方法了，網絡克隆的實現就是單機的延伸。網絡克隆是C/S（客戶端/服務器）結構的，在GHOST中的誠龍網維全自動PXE.exe就是服務器端。網絡克隆的過程是服務器端加載鏡像文件，客戶機需要加載網卡驅動，然后克隆程序開始接收服務器端發送的數據。這與單機的區別只是在線，單機的數據源來自另一個存儲設備，而網絡克隆的數據源通過網絡傳輸。
　　在服務器電腦上直接雙擊誠龍網維全自動PXE.exe。先擇全盤網刻，在瀏覽里選路徑F：＼Windows XP.gho，點擊按鈕“開始網刻”如圖4-2所示。
　　會話名稱是用來區別在同一個子網中的多個克隆進程，在客戶端連接時也是重要的參數，會話名稱一定要正確才能連接到指定的服務器。Ghostcast不僅支持向客戶機分發鏡像，而且支持客戶機向服務器上傳鏡像，這個區別在于“恢復映像”是可以接受多臺客戶機連接的，而“創建映像”只能針對一臺客戶機連接。然后選擇被分發映像文件，如果是創建映像的模式就是選擇要創建映像的文件名與位置。GHOST的映像文件可以是單個或多個。點擊“接受客戶端A”，啟動客戶端自動獲取IP。如圖4-4所示。
　　客戶端使用PXE啟動會自動尋找子網中的DHCP服務，獲取IP后自動加載啟動PXEboot Menu中的啟動項目，獲取IP后，服務端會看到客戶機的IP、MAC地址、模式、狀態、連接數目。單擊“發送”按鈕，開始發送數據。如下（圖4-5）
　　在客戶端接收數據如圖4-6所示。
　　數據接收完成后，會提示你重啟計算機，服務端會提示數據傳送完成。至此一個機房的網絡克隆就全部完成了。
　　5.結語
　　本文利用PXE啟動技術和Ghost多播克隆技術在學校機房中的運用，解決了機房管理與維護的一些實際問題，通過網絡克隆可以將學校機房中幾十臺計算機的維護工作簡化為維護一臺計算機，極大地方便了機房管理員的工作。但是網絡克隆也不可能一勞永逸地解決所有的問題。因此，我們還應該不斷地實踐和探索，解決更多的實際問題，來減輕機房管理教師的負擔，提高工作效率。
　　
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　　 注：“本文中所涉及到的圖表、公式、注解等請以PDF格式閱讀”