1. PXE网络启动基础：协议栈架构与交互流程
PXE这东西，说白了就是让一台裸机通过网络把操作系统拉起来。我最早接触它是在做无盘工作站项目的时候，那时候机房几十台机器都没硬盘，全靠PXE启动。嗯，今天咱们就把它的底裤扒干净。
1.1 PXE协议栈长什么样？
PXE不是单一协议，它是几个协议的组合拳。我习惯把它分成三层来看：
- 底层：UDP/IP — 无连接传输，快但不靠谱
- 中间层：DHCP — 拿IP地址和启动参数
- 应用层：TFTP — 下载启动文件
你想想看，一台刚通电的机器，没有操作系统，没有IP地址，怎么跟网络通信？PXE固件（写在网卡的Option ROM里）硬编码了一套最小化的UDP协议栈。它不需要完整的TCP/IP，因为TFTP和DHCP都跑在UDP上。
关键点：PXE客户端只支持UDP，不支持TCP。这意味着所有传输都得靠UDP的简单机制，丢包重传由TFTP自己搞定。
我在项目中遇到过一个问题：某些UEFI网卡默认关闭了PXE Option ROM，导致机器死活起不来。后来进BIOS把"Network Stack"打开才解决。嗯，这坑我踩过。
1.2 DHCP交互流程 — 不只是拿IP
PXE的DHCP跟普通DHCP不太一样。普通DHCP只给你IP地址、网关、DNS。PXE的DHCP还要告诉你：TFTP服务器在哪、启动文件名是什么。
具体流程分四个阶段：
- DHCP Discover（广播） — 客户端喊："谁给我个IP？顺便告诉我启动服务器在哪！"
- DHCP Offer（单播/广播） — 服务器回应，里面带Option 54（Server Identifier）和Option 60（Class Identifier，标记这是PXE客户端）
- DHCP Request（广播） — 客户端说："就你了，给我配置吧。"
- DHCP Ack（单播） — 服务器确认，同时塞入Option 66（TFTP服务器地址）和Option 67（启动文件名）
个人习惯：我一般会在DHCP服务器上把Option 66和67写死，而不是依赖Proxy DHCP。因为Proxy DHCP多一次交互，容易出兼容性问题。
这里有个容易翻车的地方：如果DHCP服务器返回的Option 67是相对路径（比如"boot/pxelinux.0"），PXE客户端会把它拼接到TFTP根目录后面。我曾经因为路径写错，折腾了一下午。
1.3 TFTP传输 — 慢但可靠
TFTP是PXE的传输主力。它没有认证，没有加密，纯靠UDP加ACK确认。每次传输固定512字节的数据块，收到ACK才发下一块。
TFTP的传输模式：
| 模式 | 说明 | 典型用途 |
|---|---|---|
| octet | 二进制模式，逐字节传输 | 内核、initrd、引导加载器 |
| netascii | 文本模式，自动转换换行符 | 配置文件（极少用） |
我建议你只用octet模式。netascii模式在跨平台时会把换行符搞乱，我吃过这个亏。
警告：TFTP默认端口是69，但数据端口是动态协商的。防火墙如果只开放69端口，数据包会被拦截。我建议开放UDP 1024-65535，或者用tftp-hpa的--port-range参数限制端口范围。
1.4 启动文件加载顺序
PXE客户端拿到TFTP服务器地址和启动文件名后，就开始下载文件了。但具体下载哪个文件，取决于固件类型和配置。
典型的加载顺序（以BIOS/Legacy模式为例）：
- pxelinux.0 — 第一阶段引导加载器，由syslinux提供
- ldlinux.c32 — pxelinux.0的库文件，必须跟pxelinux.0在同一目录
- pxelinux.cfg/default — 配置文件，决定启动哪个内核
- vmlinuz — Linux内核
- initrd.img — 初始根文件系统
如果是UEFI模式，文件名会变成：
- bootx64.efi（x86_64架构）
- bootia32.efi（IA32架构）
- 或者自定义的grubx64.efi
为什么会这样？因为UEFI固件只认EFI可执行文件，不认pxelinux.0这种DOS时代的引导器。
下面这张图把整个流程串起来了：
1.5 实际项目中的避坑指南
讲几个我踩过的坑，你遇到了能少走弯路：
坑1：TFTP传输超时
我曾经在跨网段部署PXE时，TFTP传输到一半就断了。原因是TFTP的UDP包被三层交换机拦截了。解决方案：在DHCP的Option 66里填TFTP服务器的实际IP，不要填网关IP。另外，tftp-hpa的--timeout参数可以调大重试间隔。
坑2：启动文件名大小写
TFTP服务器（特别是tftpd-hpa）默认区分大小写。我遇到过把"pxelinux.0"写成"Pxelinux.0"导致404的情况。建议统一用小写，并在DHCP配置里写绝对路径。
调试技巧：在DHCP服务器上开启日志（journalctl -u isc-dhcp-server -f），可以看到客户端请求的Option 60和67。如果客户端没发Option 60，说明PXE固件没启用。这时候去BIOS里找"Network Boot"或"UEFI Network Stack"。
1.6 小结
PXE启动的核心就三件事：拿IP、拿文件名、拿文件。DHCP负责前两件，TFTP负责最后一件。启动文件的加载顺序是链式的：先下载引导器，引导器再下载配置文件，配置文件告诉它下载哪个内核和initrd。