PXE (Preboot Execution Environment)

PXE(Preboot Execution Environment)는 네트워크를 통해 운영체제를 부팅하는 업계 표준 기술입니다. 이 문서에서는 PXE의 역사와 스펙 구조부터 DHCP/BOOTP 프로토콜 상세, TFTP/HTTP 파일 전송, PXE ROM과 UNDI 드라이버, NBP(Network Bootstrap Program) 체인로딩, iPXE 고급 스크립팅, UEFI PXE/HTTP Boot, PXELINUX/GRUB 네트워크 부트로더, iSCSI/NFS 루트 파일시스템, 대규모 프로비저닝(Cobbler/MAAS/Foreman/FOG), Secure PXE Boot, 리눅스 커널 네트워크 부팅 파라미터, 디스크리스(diskless) 부팅 구성, 그리고 트러블슈팅까지 네트워크 부팅의 모든 것을 심층 분석합니다.

실무 선택 가이드

현장에서 "PXE"라는 말을 넓게 쓰는 경우가 많지만, 실제로는 Legacy PXE, UEFI PXE, UEFI HTTP Boot, iPXE 체인로딩이 서로 다른 설계 선택지입니다. 무엇을 고를지는 펌웨어 모드, Secure Boot 요구사항, 이미지 크기, 운영 자동화 수준, 루트 파일시스템 방식에 따라 달라집니다.

PXE 역사와 스펙 진화

역사적 타임라인

PXE 2.1 스펙 구조

Intel PXE 스펙 2.1은 다음 컴포넌트로 구성됩니다:

PXE 부팅 전체 흐름

4단계 부팅 과정

PXE 부팅은 크게 4단계로 진행됩니다: (1) DHCP 디스커버리 → (2) NBP 다운로드 → (3) 커널/initrd 로드 → (4) OS 부팅

상세 단계별 분석

Step 1: 전원 투입 → PXE ROM 실행

1. BIOS POST 완료 후 부팅 장치 순회
2. NIC의 Option ROM(PXE ROM) 발견 → 시그니처 0x55AA 확인
3. PXE ROM이 메모리에 로드되어 INT 19h 부팅 벡터 설정
4. PXE Base Code 초기화: UNDI 드라이버 로드 → NIC 활성화

Step 2: DHCP 4-Way Handshake (DORA)

Client                          Server
  |                               |
  |--- DHCPDISCOVER (broadcast) --|  src: 0.0.0.0:68 → 255.255.255.255:67
  |    Option 60: PXEClient:Arch  |  Option 93: Client System Architecture
  |    Option 94: Client NDI      |  Option 97: Client Machine Identifier (UUID)
  |                               |
  |------ DHCPOFFER --------------|  서버 → 클라이언트 (unicast 또는 broadcast)
  |    yiaddr: 192.168.1.100      |  할당할 IP 주소
  |    siaddr: 192.168.1.1        |  TFTP 서버 주소 (next-server)
  |    file: "pxelinux.0"         |  부트 파일명
  |                               |
  |--- DHCPREQUEST ---------------|  선택한 서버에 IP 요청 확인
  |                               |
  |------ DHCPACK ----------------|  IP 할당 확정 + 모든 옵션 전달
  |                               |

Step 3: NBP 다운로드 및 실행

1. PXE Base Code가 TFTP 클라이언트를 실행
2. siaddr(next-server)에서 file(filename) 다운로드
3. NBP를 메모리 0x7C00(리얼모드) 또는 지정 주소에 로드
4. PXE API 테이블 포인터를 레지스터에 설정한 후 NBP로 점프

Step 4: NBP가 커널 로드

1. NBP(PXELINUX 등)가 PXE API를 통해 설정 파일 요청
2. 설정 파일에 지정된 커널(vmlinuz)과 initrd 다운로드
3. 커널 커맨드 라인 설정 (예: root=/dev/nfs nfsroot=...)
4. Protected Mode 전환 후 커널 엔트리 포인트로 점프

DHCP/BOOTP 프로토콜 심화

DHCP 패킷 구조

DHCP는 BOOTP(RFC 951)를 기반으로 확장된 프로토콜(RFC 2131)입니다. PXE 부팅에서 핵심적인 패킷 구조:

/* DHCP/BOOTP 패킷 구조 (RFC 2131) */
struct dhcp_packet {
    uint8_t  op;          /* 1=BOOTREQUEST, 2=BOOTREPLY */
    uint8_t  htype;       /* 하드웨어 타입: 1=Ethernet */
    uint8_t  hlen;        /* 하드웨어 주소 길이: 6 (MAC) */
    uint8_t  hops;        /* 릴레이 에이전트 홉 수 */
    uint32_t xid;         /* 트랜잭션 ID */
    uint16_t secs;        /* 클라이언트 시작 후 경과 시간 */
    uint16_t flags;       /* bit0=Broadcast flag */
    uint32_t ciaddr;      /* Client IP (이미 할당된 경우) */
    uint32_t yiaddr;      /* Your IP (서버가 할당하는 IP) */
    uint32_t siaddr;      /* Server IP (next-server = TFTP 서버) */
    uint32_t giaddr;      /* Gateway IP (릴레이 에이전트) */
    uint8_t  chaddr[16];  /* Client hardware address (MAC) */
    char     sname[64];   /* Server host name (옵션) */
    char     file[128];   /* Boot file name (NBP 경로) */
    uint8_t  options[];   /* DHCP 옵션 (magic cookie 0x63825363 시작) */
}; /* 최소 크기: 300 bytes, 일반적으로 576 bytes */

PXE 관련 핵심 DHCP 옵션

DHCP 필드 우선순위와 해석

실무에서 가장 많이 헷갈리는 부분은 "부트 파일 정보가 정확히 어디에 들어가느냐"입니다. RFC 2132 관점에서 Option 66/67은 sname/file 필드를 다른 용도로 오버로드했을 때의 보조 수단이지만, 실제 PXE/UEFI 펌웨어는 BOOTP 헤더와 DHCP 옵션을 함께 해석합니다.

아키텍처 자동 감지와 부트파일 분기

DHCP Option 93을 사용하여 클라이언트 아키텍처를 감지하고, 적절한 부트 파일을 제공합니다. 아래 값은 현장에서 자주 보게 되는 대표값이며, 최종 권위는 RFC 4578의 초기 표보다 IANA Processor Architecture Types 레지스트리에 있습니다.

ISC DHCP 서버 PXE 설정 예제

# /etc/dhcp/dhcpd.conf - PXE 부팅을 위한 ISC DHCP 설정

# 전역 옵션
option arch-type code 93 = unsigned integer 16;

subnet 192.168.1.0 netmask 255.255.255.0 {
    range 192.168.1.100 192.168.1.200;
    option routers 192.168.1.1;
    option domain-name-servers 8.8.8.8;
    next-server 192.168.1.10;    # TFTP 서버 주소

    # 아키텍처별 부트파일 분기
    if option arch-type = 00:07 {
        # x64 UEFI 클라이언트
        filename "grubx64.efi";
    } elsif option arch-type = 00:0B {
        # ARM64 UEFI 클라이언트
        filename "grubaa64.efi";
    } elsif option arch-type = 00:00 {
        # Legacy BIOS 클라이언트
        filename "pxelinux.0";
    }

    # 특정 MAC 주소에 고정 IP 할당
    host server01 {
        hardware ethernet 00:11:22:33:44:55;
        fixed-address 192.168.1.50;
        filename "pxelinux.0";
    }
}

dnsmasq PXE 설정 예제

# /etc/dnsmasq.conf - dnsmasq PXE 부팅 설정 (DHCP + TFTP 통합)

# DHCP 범위
dhcp-range=192.168.1.100,192.168.1.200,255.255.255.0,12h

# 내장 TFTP 서버 활성화
enable-tftp
tftp-root=/var/lib/tftpboot

# PXE 아키텍처별 부트파일 분기
# tag:x86PC  = BIOS (arch 0)
# tag:EFI_x64 = UEFI x64 (arch 7)
# tag:EFI_AA64 = UEFI ARM64 (arch 11)
dhcp-match=set:x86PC,option:client-arch,0
dhcp-match=set:EFI_x64,option:client-arch,7
dhcp-match=set:EFI_AA64,option:client-arch,11

dhcp-boot=tag:x86PC,pxelinux.0
dhcp-boot=tag:EFI_x64,grubx64.efi
dhcp-boot=tag:EFI_AA64,grubaa64.efi

# ProxyDHCP 모드 (기존 DHCP 서버가 있을 때)
# dhcp-range=192.168.1.0,proxy
# pxe-service=x86PC,"PXE Boot",pxelinux
# pxe-service=X86-64_EFI,"PXE Boot UEFI",grubx64.efi

# iPXE 체인로딩: 일반 PXE는 iPXE를 로드, iPXE는 스크립트를 로드
dhcp-match=set:ipxe,175  # iPXE sends option 175
dhcp-boot=tag:!ipxe,undionly.kpxe
dhcp-boot=tag:ipxe,http://192.168.1.10/boot.ipxe

# DHCP 로깅
log-dhcp

ProxyDHCP 메커니즘

ProxyDHCP 핵심 포인트:
- 기존 DHCP 서버의 IP 할당을 방해하지 않음
- ProxyDHCP는 yiaddr=0.0.0.0으로 응답 (IP를 할당하지 않음)
- PXE 클라이언트는 두 응답을 모두 수신하여 병합
- ProxyDHCP는 port 67 (broadcast) 또는 port 4011 (unicast) 사용
- dnsmasq의 dhcp-range=...,proxy 옵션으로 간단히 구성 가능

DHCP 옵션 바이너리 인코딩

DHCP 옵션은 TLV(Type-Length-Value) 형식으로 인코딩됩니다. PXE 관련 옵션의 실제 바이트 구조를 이해하면 패킷 분석과 트러블슈팅에 도움됩니다.

BOOTP vs DHCP vs PXE 패킷 비교

세 프로토콜은 동일한 패킷 구조를 공유하지만, 사용하는 필드와 옵션이 다릅니다:

/* BOOTP와 DHCP의 옵션 영역 차이 */

/* BOOTP: 64바이트 vendor-specific 영역 (RFC 951) */
struct bootp_packet {
    /* ... 공통 필드 ... */
    uint8_t  vend[64];    /* vendor-specific area */
};
/* 매우 제한적: 서브넷 마스크, 게이트웨이 정도만 전달 가능 */

/* DHCP: 가변 길이 옵션 영역 (RFC 2131) */
struct dhcp_packet {
    /* ... 공통 필드 (BOOTP와 동일) ... */
    uint8_t  options[];   /* 가변 길이, magic cookie 0x63825363로 시작 */
};
/* Magic Cookie 다음에 TLV 형식 옵션이 이어짐:
 * [Type:1B][Length:1B][Value:N bytes] ...
 * 마지막에 0xFF(End) 옵션
 *
 * PXE 확장:
 * - Option 60: "PXEClient:Arch:NNNNN:UNDI:MMMMMM"
 * - Option 93: 2바이트 아키텍처 코드 (0=BIOS, 7=x64UEFI, 11=ARM64)
 * - Option 94: UNDI 버전 (major.minor)
 * - Option 97: 1바이트 타입 + 16바이트 UUID (SMBIOS)
 * - Option 175: iPXE 캡슐화 옵션
 */

TFTP 프로토콜 심화

TFTP 개요

TFTP(Trivial File Transfer Protocol, RFC 1350)는 PXE의 기본 파일 전송 프로토콜입니다. UDP 기반으로 매우 단순하지만, 그만큼 한계가 있습니다.

TFTP 패킷 타입

/* TFTP 패킷 타입 (RFC 1350) */
#define TFTP_RRQ   1   /* Read Request  - 파일 읽기 요청 */
#define TFTP_WRQ   2   /* Write Request - 파일 쓰기 요청 (PXE에서 미사용) */
#define TFTP_DATA  3   /* Data          - 데이터 블록 전송 */
#define TFTP_ACK   4   /* Acknowledgment - 데이터 수신 확인 */
#define TFTP_ERROR 5   /* Error         - 오류 메시지 */
#define TFTP_OACK  6   /* Option ACK    - 옵션 협상 응답 (RFC 2347) */

/* RRQ/WRQ 패킷 구조 */
struct tftp_rrq {
    uint16_t opcode;     /* 1 (RRQ) */
    char     filename[]; /* NUL 종료 문자열, 예: "pxelinux.0\0" */
    char     mode[];     /* "octet\0" (바이너리 모드) */
    /* 이하 옵션들 (RFC 2347): "blksize\0" "1468\0" "tsize\0" "0\0" */
};

/* DATA 패킷 구조 */
struct tftp_data {
    uint16_t opcode;     /* 3 (DATA) */
    uint16_t block;      /* 블록 번호 (1부터 시작) */
    uint8_t  data[];     /* 데이터 (최대 blksize 바이트) */
};
/* 마지막 블록: data 길이 < blksize → 전송 완료 */

TFTP 확장 옵션 (RFC 2347-2349)

TFTP 서버 구성

# tftpd-hpa 설치 및 설정 (Debian/Ubuntu)
sudo apt install tftpd-hpa

# /etc/default/tftpd-hpa
TFTP_USERNAME="tftp"
TFTP_DIRECTORY="/var/lib/tftpboot"
TFTP_ADDRESS=":69"
TFTP_OPTIONS="--secure --create --verbose --blocksize 1468"

# 디렉토리 구조
/var/lib/tftpboot/
├── pxelinux.0              # BIOS NBP (SYSLINUX 패키지)
├── lpxelinux.0             # BIOS NBP + HTTP 지원
├── ldlinux.c32             # SYSLINUX 필수 모듈
├── libutil.c32             # SYSLINUX 유틸리티
├── menu.c32                # 텍스트 메뉴 모듈
├── vesamenu.c32            # 그래픽 메뉴 모듈
├── libcom32.c32            # COM32 라이브러리
├── grubx64.efi             # UEFI x64 NBP
├── grubaa64.efi            # UEFI ARM64 NBP
├── shimx64.efi             # Secure Boot shim
├── undionly.kpxe           # iPXE chainload 이미지
├── ipxe.efi                # iPXE UEFI 이미지
├── pxelinux.cfg/           # PXELINUX 설정 디렉토리
│   ├── default             # 기본 설정 파일
│   ├── C0A80164            # IP 기반 (192.168.1.100 = C0A80164)
│   └── 01-00-11-22-33-44-55  # MAC 기반 설정
├── grub/                   # GRUB 네트워크 설정
│   └── grub.cfg
├── vmlinuz                 # Linux 커널
├── initrd.img              # initramfs
└── images/                 # OS 설치 이미지
    ├── ubuntu/
    ├── rhel/
    └── debian/

# TFTP 서비스 시작
sudo systemctl enable --now tftpd-hpa

# 방화벽 설정
sudo firewall-cmd --add-service=tftp --permanent
sudo firewall-cmd --reload

TFTP 윈도우 크기별 전송 비교

RFC 7440의 windowsize 옵션은 TFTP 성능에 극적인 영향을 줍니다. 윈도우 크기가 1(기본)이면 매 블록마다 ACK를 기다려야 하지만, 윈도우 크기를 늘리면 여러 블록을 연속 전송할 수 있습니다.

# TFTP 서버별 windowsize 설정

# tftpd-hpa: windowsize 직접 지원 안함 (blksize만 가능)
# → 대안: atftpd 또는 dnsmasq 사용

# atftpd: windowsize 및 멀티캐스트 지원
sudo apt install atftpd
# /etc/default/atftpd
OPTIONS="--daemon --port 69 --tftpd-timeout 300 \
  --retry-timeout 5 --maxthread 100 \
  --bind-address 0.0.0.0 \
  --logfile /var/log/atftpd.log \
  --windowsize 64 --blksize 1468 \
  /var/lib/tftpboot"

# dnsmasq: TFTP windowsize 지원 (v2.87+)
# /etc/dnsmasq.d/tftp.conf
enable-tftp
tftp-root=/var/lib/tftpboot
# blksize는 지원하지만 windowsize는 클라이언트 협상에 의존

# iPXE 클라이언트의 TFTP 옵션 협상
# iPXE는 자동으로 blksize=1468, windowsize를 협상
# PXE ROM은 보통 blksize=512, windowsize=1만 지원

# 성능 측정 방법
# 서버에서 전송 속도 모니터링
sudo tcpdump -i eth0 -c 100 port 69 -w /tmp/tftp.pcap
# Wireshark에서 Statistics → I/O Graphs로 처리량 확인

UNDI 드라이버와 PXE ROM

UNDI 개요

UNDI(Universal Network Driver Interface)는 PXE 스펙에서 정의한 NIC 하드웨어 추상화 계층입니다. NBP가 특정 NIC 드라이버 없이도 네트워크 I/O를 수행할 수 있게 합니다.

PXE Option ROM 구조

/* PCI Option ROM 헤더 (BIOS) */
struct option_rom_header {
    uint16_t signature;     /* 0x55AA - ROM 시그니처 */
    uint8_t  rom_size;      /* ROM 크기 (512바이트 단위) */
    uint8_t  init_entry[4]; /* 초기화 엔트리 포인트 (JMP 명령) */
    uint8_t  reserved[17];  /* 예약 */
    uint16_t pci_data_ptr;  /* PCI Data Structure 오프셋 */
    uint16_t pnp_header_ptr;/* PnP Expansion Header 오프셋 */
};

/* PXE ROM 초기화 흐름 (16-bit Real Mode):
 *
 * 1. BIOS가 PCI 버스를 스캔하여 NIC의 Option ROM BAR 발견
 * 2. ROM을 메모리 C000h-DFFFFh 영역에 매핑
 * 3. signature 0x55AA 확인 후 init_entry 호출
 * 4. PXE ROM이 UNDI 드라이버 설치
 * 5. INT 1Ah (PCI BIOS) 연결, INT 18h/19h 부팅 벡터 후킹
 * 6. BIOS 부팅 순서에서 네트워크 부팅 선택 시:
 *    → PXE Base Code 시작 → DHCP → TFTP → NBP 실행
 */

PXE API 호출 메커니즘

; NBP에서 PXE API 호출 예제 (16-bit Real Mode Assembly)
; PXE API는 !PXE 또는 PXENV+ 구조체를 통해 호출

; !PXE 구조체 찾기 (ES:BX에 전달됨)
; BX = !PXE 구조체의 오프셋

; PXENV_TFTP_READ_FILE 호출 예제
mov bx, PXENV_TFTP_READ_FILE   ; 함수 번호: 0x0023
mov di, tftp_read_params        ; 파라미터 구조체 오프셋
push ds
push di
push bx
call far [pxe_entry_point]      ; !PXE EntryPointSP
add sp, 6
; AX = 반환값 (0 = 성공)

; 파라미터 구조체
tftp_read_params:
    .status:     dw 0            ; 반환 상태
    .filename:   times 128 db 0  ; 파일명
    .buffersize: dd 0            ; 버퍼 크기
    .bufferaddr: dd 0            ; 버퍼 세그먼트:오프셋
    .serverip:   dd 0            ; 서버 IP
    .gatewayip:  dd 0            ; 게이트웨이 IP
    .mcastip:    dd 0            ; 멀티캐스트 IP
    .tftpport:   dw 69           ; TFTP 포트
    .tftpblksize: dw 512         ; 블록 크기

PXE 리얼 모드 메모리 맵

BIOS PXE 부팅 시 16-bit 리얼 모드의 메모리 레이아웃은 NBP 개발과 트러블슈팅에 핵심적인 정보입니다. PXE ROM, UNDI 드라이버, NBP 각각이 특정 메모리 영역을 사용합니다.

/* !PXE 구조체 (PXE 2.1 Spec) - NBP가 PXE API에 접근하는 핵심 */
struct pxe_t {
    uint8_t  Signature[4];       /* "!PXE" */
    uint8_t  StructLength;       /* 구조체 크기 */
    uint8_t  StructCksum;        /* 체크섬 (전체 합=0) */
    uint8_t  StructRev;          /* 구조체 리비전 */
    uint8_t  reserved1;
    SEGOFF16 UNDIROMID;          /* UNDI ROM ID 구조체 포인터 */
    SEGOFF16 BaseROMID;          /* BC ROM ID 구조체 포인터 */
    SEGOFF16 EntryPointSP;       /* API 진입점 (스택 파라미터) */
    SEGOFF16 EntryPointESP;      /* API 진입점 (확장 스택) */
    SEGOFF16 StatusCallout;      /* 콜아웃 함수 포인터 */
    uint8_t  reserved2;
    uint8_t  SegDescCnt;         /* 세그먼트 디스크립터 수 */
    SEGSEL   FirstSelector;      /* UNDI 코드/데이터 세그먼트 */
    /* ... 세그먼트 디스크립터들 ... */
};

/* PXENV+ 구조체 (하위 호환용, PXE 2.0 이전) */
struct pxenv_plus {
    uint8_t  Signature[6];       /* "PXENV+" */
    uint16_t Version;            /* PXE 버전 (예: 0x0201) */
    uint8_t  Length;
    uint8_t  Checksum;
    SEGOFF16 RMEntry;            /* 리얼 모드 API 진입점 */
    uint32_t PMOffset;           /* 프로텍티드 모드 오프셋 */
    uint16_t PMSelector;         /* 프로텍티드 모드 셀렉터 */
    uint16_t StackSeg;           /* 스택 세그먼트 */
    uint16_t StackSize;          /* 스택 크기 */
    /* ... */
};

/* NBP에서 !PXE 구조체 탐색 순서:
 * 1. ES:BX 레지스터 확인 (BIOS가 전달)
 * 2. "!PXE" 시그니처 검증
 * 3. 실패 시 "PXENV+" 탐색 (0x9FC00~0xA0000)
 * 4. 체크섬 검증 (전체 바이트 합 = 0)
 */

PXELINUX 부트로더

PXELINUX 개요

PXELINUX는 SYSLINUX 프로젝트의 일부로, PXE 환경에서 가장 널리 사용되는 NBP입니다.

설정 파일 탐색 순서

PXELINUX는 다음 순서로 설정 파일을 탐색합니다 (첫 번째 발견 파일 사용):

클라이언트 정보:
  UUID:  b8945908-d6a6-41a9-611d-74a6ab80b83d
  MAC:   01-88-99-aa-bb-cc-dd
  IP:    192.168.1.100 (hex: C0A80164)

PXELINUX 설정 파일 탐색 순서:
  1. pxelinux.cfg/b8945908-d6a6-41a9-611d-74a6ab80b83d   ← UUID
  2. pxelinux.cfg/01-88-99-aa-bb-cc-dd                    ← MAC (01- 접두사)
  3. pxelinux.cfg/C0A80164                                 ← 전체 IP (hex)
  4. pxelinux.cfg/C0A8016                                  ← IP 앞 7자리
  5. pxelinux.cfg/C0A801                                   ← IP 앞 6자리
  6. pxelinux.cfg/C0A80                                    ← IP 앞 5자리
  7. pxelinux.cfg/C0A8                                     ← 서브넷 (Class B)
  8. pxelinux.cfg/C0A                                      ← 앞 3자리
  9. pxelinux.cfg/C0                                       ← 앞 2자리
 10. pxelinux.cfg/C                                        ← 앞 1자리
 11. pxelinux.cfg/default                                  ← 기본 설정

→ 이 메커니즘으로 호스트별/서브넷별/전체 기본 설정을 계층적으로 관리할 수 있습니다.

PXELINUX 설정 파일 예제

# /var/lib/tftpboot/pxelinux.cfg/default

# 전역 설정
DEFAULT vesamenu.c32        # 그래픽 메뉴 사용
PROMPT 0                    # 자동 메뉴 진입
TIMEOUT 300                 # 30초 타임아웃 (1/10초 단위)
ONTIMEOUT local             # 타임아웃 시 로컬 부팅

# 메뉴 테마
MENU TITLE PXE Boot Menu
MENU BACKGROUND pxelinux.cfg/splash.png
MENU COLOR border  30;44  #40ffffff #a0000000 std
MENU COLOR title   1;36;44 #9033ccff #a0000000 std
MENU COLOR sel     7;37;40 #e0ffffff #20ffffff all

# 로컬 디스크 부팅
LABEL local
    MENU LABEL Boot from ^Local Disk
    MENU DEFAULT
    LOCALBOOT 0

# Ubuntu 24.04 LTS 설치
LABEL ubuntu2404
    MENU LABEL ^Ubuntu 24.04 LTS Install
    KERNEL images/ubuntu/vmlinuz
    INITRD images/ubuntu/initrd
    APPEND root=/dev/ram0 ramdisk_size=1500000 ip=dhcp url=http://192.168.1.10/ubuntu-24.04-live-server-amd64.iso autoinstall ds=nocloud-net;s=http://192.168.1.10/autoinstall/

# RHEL 10 계열 설치 (Kickstart)
LABEL rhel10
    MENU LABEL ^RHEL 10 Kickstart Install
    KERNEL images/rhel/vmlinuz
    INITRD images/rhel/initrd.img
    APPEND inst.repo=http://192.168.1.10/rhel10/ inst.ks=http://192.168.1.10/ks/rhel10.cfg ip=dhcp

# Debian 13 설치 (Preseed)
LABEL debian13
    MENU LABEL ^Debian 13 Trixie Netinstall
    KERNEL images/debian/linux
    INITRD images/debian/initrd.gz
    APPEND auto=true priority=critical url=http://192.168.1.10/preseed/debian13.cfg interface=auto vga=788

# 디스크리스 리눅스 (NFS Root)
LABEL diskless
    MENU LABEL ^Diskless Linux (NFS Root)
    KERNEL vmlinuz-diskless
    INITRD initrd-diskless.img
    APPEND root=/dev/nfs nfsroot=192.168.1.10:/exports/diskless,vers=4,tcp ip=dhcp rw

# Memtest86+
LABEL memtest
    MENU LABEL ^Memtest86+
    KERNEL memtest86+

# iPXE 체인로딩
LABEL ipxe
    MENU LABEL ^iPXE Advanced Boot
    KERNEL ipxe.lkrn
    APPEND dhcp && chain http://192.168.1.10/boot.ipxe

PXELINUX COM32 모듈

GRUB 네트워크 부팅

GRUB PXE 개요

GRUB2는 UEFI 환경에서 가장 널리 사용되는 네트워크 부트로더입니다. PXELINUX보다 기능이 풍부하고 UEFI Secure Boot를 지원합니다.

GRUB 네트워크 설정

# /var/lib/tftpboot/grub/grub.cfg - GRUB 네트워크 부팅 설정

set default=0
set timeout=30

# 변수 설정
set pxe_server="192.168.1.10"
set nfs_server="192.168.1.10"

# 메뉴 테마
loadfont unicode
set gfxmode=auto
insmod all_video
insmod gfxterm
terminal_output gfxterm

menuentry "Boot from Local Disk" {
    exit
}

menuentry "Ubuntu 24.04 LTS Install" {
    linux (tftp)/$pxe_server/images/ubuntu/vmlinuz \
        ip=dhcp \
        url=http://$pxe_server/ubuntu-24.04-live-server-amd64.iso \
        autoinstall ds=nocloud-net\;s=http://$pxe_server/autoinstall/
    initrd (tftp)/$pxe_server/images/ubuntu/initrd
}

menuentry "RHEL 10 Kickstart Install" {
    linuxefi (tftp)/images/rhel/vmlinuz \
        inst.repo=http://$pxe_server/rhel10/ \
        inst.ks=http://$pxe_server/ks/rhel10.cfg \
        ip=dhcp
    initrdefi (tftp)/images/rhel/initrd.img
}

menuentry "Diskless Linux (NFS Root)" {
    linux (tftp)/vmlinuz-diskless \
        root=/dev/nfs \
        nfsroot=$nfs_server:/exports/diskless,vers=4,tcp \
        ip=dhcp rw
    initrd (tftp)/initrd-diskless.img
}

menuentry "iPXE Chainload" {
    chainloader (tftp)/ipxe.efi
}

GRUB EFI 네트워크 이미지 빌드

# GRUB UEFI 네트워크 부트 이미지 생성
# 필요한 모듈을 포함한 standalone EFI 이미지

# x86_64 UEFI
grub-mknetdir --net-directory=/var/lib/tftpboot --subdir=/grub

# 또는 수동으로 standalone 이미지 생성
grub-mkimage -O x86_64-efi \
    -o grubx64.efi \
    -p '(tftp)/grub' \
    -d /usr/lib/grub/x86_64-efi \
    efinet tftp http net normal linux linuxefi \
    all_video boot configfile echo part_gpt part_msdos \
    search search_fs_uuid search_label reboot halt

# ARM64 UEFI
grub-mkimage -O arm64-efi \
    -o grubaa64.efi \
    -p '(tftp)/grub' \
    -d /usr/lib/grub/arm64-efi \
    efinet tftp http net normal linux \
    all_video boot configfile echo

# Secure Boot을 사용할 경우 shim 체인로딩
# shimx64.efi → grubx64.efi 순서로 로드
cp /usr/lib/shim/shimx64.efi.signed /var/lib/tftpboot/shimx64.efi
cp /usr/lib/grub/x86_64-efi-signed/grubnetx64.efi.signed /var/lib/tftpboot/grubx64.efi

iPXE 고급 부팅

iPXE 개요

iPXE는 gPXE의 후속 프로젝트로, 레거시 PXE의 한계를 극복한 오픈소스 네트워크 부트 펌웨어입니다.

iPXE 체인로딩 전략

체인로딩 바이너리 선택

iPXE 스크립트 예제

#!ipxe
# boot.ipxe - iPXE 메인 부팅 스크립트

# 변수 설정
set boot-server http://192.168.1.10
set menu-timeout 30000
set submenu-timeout ${menu-timeout}

# 네트워크 초기화
dhcp || goto netboot_failed
echo IP: ${ip} / Gateway: ${gateway} / DNS: ${dns}

# 아키텍처 감지
iseq ${platform} efi && goto efi_boot ||
goto bios_boot

:efi_boot
set boot-prefix ${boot-server}/efi
goto start

:bios_boot
set boot-prefix ${boot-server}/bios
goto start

:start
menu iPXE Boot Menu - ${ip}
item --gap --             -- OS Installation --
item ubuntu               Ubuntu 24.04 LTS
item rhel                 RHEL 10 계열
item debian               Debian 13 Trixie
item --gap --             -- Utilities --
item diskless             Diskless Linux (NFS)
item iscsi                iSCSI SAN Boot
item memtest              Memtest86+
item --gap --             -- Other --
item shell                iPXE Shell
item reboot               Reboot
item exit                 Exit to BIOS/UEFI
choose --default ubuntu --timeout ${menu-timeout} selected
goto ${selected}

:ubuntu
kernel ${boot-server}/images/ubuntu/vmlinuz
initrd ${boot-server}/images/ubuntu/initrd
imgargs vmlinuz ip=dhcp url=${boot-server}/iso/ubuntu-24.04.iso autoinstall ds=nocloud-net;s=${boot-server}/autoinstall/
boot || goto failed

:rhel
kernel ${boot-server}/images/rhel/vmlinuz
initrd ${boot-server}/images/rhel/initrd.img
imgargs vmlinuz inst.repo=${boot-server}/rhel10/ inst.ks=${boot-server}/ks/rhel10.cfg ip=dhcp
boot || goto failed

:debian
kernel ${boot-server}/images/debian/linux
initrd ${boot-server}/images/debian/initrd.gz
imgargs linux auto=true priority=critical url=${boot-server}/preseed/debian13.cfg interface=auto
boot || goto failed

:diskless
kernel ${boot-server}/vmlinuz-diskless
initrd ${boot-server}/initrd-diskless.img
imgargs vmlinuz-diskless root=/dev/nfs nfsroot=192.168.1.10:/exports/diskless,vers=4 ip=dhcp rw
boot || goto failed

:iscsi
# iSCSI SAN 부팅
set iscsi-server 192.168.1.20
set iscsi-target iqn.2024-01.com.example:storage.lun0
sanhook iscsi:${iscsi-server}::::${iscsi-target} || goto failed
# iSCSI LUN에서 부팅
sanboot iscsi:${iscsi-server}::::${iscsi-target} || goto failed

:memtest
chain ${boot-server}/memtest86+.bin || goto failed

:shell
echo iPXE Shell. Type 'exit' to return to menu.
shell
goto start

:reboot
reboot

:exit
exit

:failed
echo Boot failed. Retrying in 5 seconds...
sleep 5
goto start

:netboot_failed
echo Network initialization failed!
echo Falling back to local boot...
sleep 3
exit 1

iPXE 고급 스크립팅

#!ipxe
# advanced-boot.ipxe - 고급 기능 데모

# === 환경 변수 활용 ===
echo Platform: ${platform}      # pcbios 또는 efi
echo BuildArch: ${buildarch}    # i386 또는 x86_64 또는 arm64
echo MAC: ${mac}                # xx:xx:xx:xx:xx:xx
echo Serial: ${serial}          # 시리얼 번호
echo UUID: ${uuid}              # SMBIOS UUID
echo Manufacturer: ${manufacturer}
echo Product: ${product}
echo Chip: ${chip}              # NIC 칩셋

# === 조건 분기 ===
# MAC 주소 기반 분기
iseq ${mac} 00:11:22:33:44:55 && goto special_host ||

# 서브넷 기반 분기
isset ${netX/gateway} && goto has_gateway || goto no_gateway

# 제조사 기반 분기
iseq ${manufacturer} "Dell Inc." && set vendor dell ||
iseq ${manufacturer} "HP" && set vendor hp ||
iseq ${manufacturer} "Lenovo" && set vendor lenovo ||
set vendor generic

# === HTTPS + 인증 ===
set cert-server https://pxe.example.com
# 클라이언트 인증서 (빌드 시 내장)
# imgfetch ${cert-server}/cert/${uuid}.pem

# === 동적 메뉴 (서버에서 생성) ===
# 서버가 MAC/UUID/arch에 따라 동적 스크립트 생성
chain ${cert-server}/api/boot?mac=${mac:hexhyp}&arch=${buildarch}&uuid=${uuid}&platform=${platform} ||
echo Dynamic menu failed, falling back...

# === VLAN 태깅 ===
# vcreate --tag 100 net0
# dhcp net0-100

# === 루프와 재시도 ===
set retry-count 0
:retry_loop
inc retry-count
iseq ${retry-count} 5 && goto give_up ||
echo Attempt ${retry-count} of 5...
dhcp && goto dhcp_ok ||
sleep 2
goto retry_loop

:dhcp_ok
echo DHCP succeeded on attempt ${retry-count}

:give_up
echo All retry attempts exhausted.

iPXE 빌드와 커스터마이징

# iPXE 소스 빌드

# 의존성 설치
sudo apt install build-essential liblzma-dev isolinux \
     mtools mkisofs syslinux perl

# 소스 클론
git clone https://github.com/ipxe/ipxe.git
cd ipxe/src

# === 기본 빌드 ===
# BIOS용 PXE chainload 이미지 (UNDI 재사용)
make bin/undionly.kpxe

# BIOS용 standalone 이미지 (내장 드라이버 사용)
make bin/ipxe.pxe

# UEFI용 이미지
make bin-x86_64-efi/ipxe.efi

# ARM64 UEFI용
make bin-arm64-efi/ipxe.efi

# === 내장 스크립트와 함께 빌드 ===
cat > embed.ipxe << 'SCRIPT'
#!ipxe
dhcp
chain http://192.168.1.10/boot.ipxe
SCRIPT
make bin/undionly.kpxe EMBED=embed.ipxe

# === 빌드 옵션 커스터마이징 ===
# config/general.h 에서 기능 활성화/비활성화
# DOWNLOAD_PROTO_HTTPS  - HTTPS 지원
# DOWNLOAD_PROTO_NFS    - NFS 지원
# IMAGE_SCRIPT          - 스크립트 지원
# NET_PROTO_IPV6        - IPv6 지원
# CONSOLE_CMD           - 콘솔 명령
# VLAN_CMD              - VLAN 명령
# NSLOOKUP_CMD          - DNS 조회 명령
# PING_CMD              - 핑 명령

# HTTPS 활성화 빌드
cat > custom_config.h << 'EOF'
#define DOWNLOAD_PROTO_HTTPS
#define IMAGE_TRUST_CMD
#define CERT_CMD
#define CONSOLE_CMD
#define NSLOOKUP_CMD
#define PING_CMD
#define VLAN_CMD
EOF
make bin/undionly.kpxe EMBED=embed.ipxe CONFIG=custom_config

# === USB/ISO 이미지 생성 ===
make bin/ipxe.usb      # USB 부팅 이미지
make bin/ipxe.iso      # CD/DVD ISO 이미지
make bin/ipxe.lkrn     # Linux 커널 형식 (GRUB/PXELINUX에서 로드 가능)

Etherboot → gPXE → iPXE 계보

iPXE의 역사를 이해하면 다양한 레거시 환경에서 만나는 네트워크 부팅 소프트웨어의 관계를 파악할 수 있습니다.

Netboot.xyz — iPXE 기반 인터넷 부팅

# Netboot.xyz 설정 (가장 간단한 PXE 구성법)

# 1. Netboot.xyz 이미지 다운로드
wget https://boot.netboot.xyz/ipxe/netboot.xyz.kpxe     # BIOS용
wget https://boot.netboot.xyz/ipxe/netboot.xyz.efi       # UEFI용

# TFTP에 배치
cp netboot.xyz.kpxe /var/lib/tftpboot/
cp netboot.xyz.efi /var/lib/tftpboot/

# 2. dnsmasq 설정
dhcp-match=set:bios,option:client-arch,0
dhcp-match=set:efi64,option:client-arch,7
dhcp-boot=tag:bios,netboot.xyz.kpxe
dhcp-boot=tag:efi64,netboot.xyz.efi

# 이것만으로 Ubuntu, Debian, CentOS, Fedora, Arch, FreeBSD,
# Windows PE, Memtest86+, SystemRescue, DBAN 등
# 수십 가지 OS를 네트워크에서 직접 설치 가능!

# 3. 자체 호스팅 Netboot.xyz (Docker)
docker run -d --name netbootxyz \
  -p 3000:3000 \         # 웹 관리 인터페이스
  -p 69:69/udp \          # TFTP
  -p 8080:80 \            # HTTP 부팅 파일
  -v /data/netboot:/config \
  ghcr.io/netbootxyz/netbootxyz

UEFI PXE & HTTP Boot

UEFI PXE vs Legacy PXE

UEFI HTTP Boot 설정

# UEFI HTTP Boot를 위한 DHCP 설정 (ISC DHCPd)
# DHCP Option 60에 "HTTPClient"가 포함된 요청 처리

class "httpclients" {
    match if substring (option vendor-class-identifier, 0, 10) = "HTTPClient";

    # HTTP Boot URI를 BOOTP file 필드로 전달
    if option client-arch = 00:10 {
        # x64 UEFI HTTP Boot
        filename "http://192.168.1.10/boot/shimx64.efi";
    } elsif option client-arch = 00:13 {
        # ARM64 UEFI HTTP Boot
        filename "http://192.168.1.10/boot/shimaa64.efi";
    }
}

# dnsmasq 설정
# HTTP Boot 클라이언트에 HTTP URL 제공
dhcp-match=set:HTTPClient,option:vendor-class,HTTPClient
dhcp-boot=tag:HTTPClient,"http://192.168.1.10/boot/shimx64.efi"

# === nginx HTTP Boot 서버 ===
# /etc/nginx/sites-available/pxe
server {
    listen 80;
    server_name pxe.example.com;

    root /var/www/pxeboot;
    autoindex on;

    # EFI 바이너리 MIME 타입
    types {
        application/efi efi;
    }

    location /boot/ {
        alias /var/lib/tftpboot/;
    }

    location /images/ {
        alias /var/www/pxeboot/images/;
    }

    location /iso/ {
        alias /var/www/pxeboot/iso/;
    }

    # iPXE 동적 스크립트 (PHP/Python 백엔드)
    location /api/boot {
        proxy_pass http://127.0.0.1:8080;
    }
}

# === HTTPS HTTP Boot (TLS) ===
server {
    listen 443 ssl;
    server_name pxe.example.com;

    ssl_certificate /etc/ssl/certs/pxe.crt;
    ssl_certificate_key /etc/ssl/private/pxe.key;
    ssl_protocols TLSv1.2 TLSv1.3;

    root /var/www/pxeboot;
    # ... (동일한 location 설정)
}

HTTP Boot의 DHCP 규칙

UEFI 2.11 기준으로 HTTP Boot 클라이언트는 PXEClient가 아니라 HTTPClient라는 Vendor Class를 사용합니다. DHCPv4에서는 Boot URI를 file 필드나 Option 67로 받을 수 있고, DHCPv6에서는 RFC 5970의 OPTION_BOOTFILE_URL(59)을 사용합니다.

UEFI PXE Vendor Class 식별

리눅스 커널 네트워크 부팅 파라미터

ip= 파라미터

커널이 부팅 시 네트워크를 설정하는 핵심 파라미터입니다. initramfs 안의 네트워크 설정과는 별개로, 커널 자체에 내장된 네트워크 초기화 코드(net/ipv4/ipconfig.c)가 처리합니다.

ip= 파라미터 형식:
  ip=<client-ip>:<server-ip>:<gw-ip>:<netmask>:<hostname>:<device>:<autoconf>:<dns0-ip>:<dns1-ip>:<ntp0-ip>

예시:
  ip=dhcp                                         # 모든 NIC에서 DHCP
  ip=192.168.1.100::192.168.1.1:255.255.255.0:myhost:eth0:off
  ip=::::myhost:eth0:dhcp                          # eth0에서 DHCP, 호스트명 지정
  ip=192.168.1.100::192.168.1.1:255.255.255.0::eth0:off:8.8.8.8:8.8.4.4

autoconf 값:
  dhcp   - DHCP만 사용
  bootp  - BOOTP만 사용
  rarp   - RARP만 사용
  both   - BOOTP와 RARP 모두 시도
  on     - DHCP, BOOTP, RARP 모두 시도
  off    - 정적 설정 (나머지 필드에서 IP 가져옴)
  any    - 사용 가능한 모든 프로토콜 시도

nfsroot= 파라미터

nfsroot= 파라미터 형식:
  nfsroot=[server-ip:]root-dir[,nfs-options]

예시:
  nfsroot=192.168.1.10:/exports/diskless,vers=4,tcp
  nfsroot=/exports/diskless,nfsvers=3,rsize=8192,wsize=8192
  nfsroot=192.168.1.10:/exports/diskless,nolock,tcp

주요 NFS 마운트 옵션:
  vers=4 / nfsvers=3  - NFS 버전 지정
  tcp / udp           - 전송 프로토콜
  rsize=N / wsize=N   - 읽기/쓰기 버퍼 크기
  nolock              - NLM 락 비활성화 (diskless에서 권장)
  ro / rw             - 읽기 전용/읽기 쓰기

네트워크 부팅 관련 전체 커널 파라미터

커널 소스: net/ipv4/ipconfig.c

/* net/ipv4/ipconfig.c - 커널 네트워크 자동 설정 핵심 코드 */

/* ip= 파라미터 파싱 */
static int __init ic_proto_name(char *name)
{
    if (!strcmp(name, "on") || !strcmp(name, "any"))
        return IC_BOOTP | IC_RARP;
    if (!strcmp(name, "off") || !strcmp(name, "none"))
        return 0;
    if (!strcmp(name, "dhcp"))
        return IC_BOOTP | IC_USE_DHCP;
    if (!strcmp(name, "bootp"))
        return IC_BOOTP;
    if (!strcmp(name, "rarp"))
        return IC_RARP;
    if (!strcmp(name, "both"))
        return IC_BOOTP | IC_RARP;
    return IC_BOOTP | IC_RARP;
}

/* DHCP/BOOTP 패킷 수신 처리 */
static void __init ic_bootp_recv(struct sk_buff *skb,
                                  struct net_device *dev)
{
    struct bootp_pkt *b = (struct bootp_pkt *)skb->data;

    /* 트랜잭션 ID 확인 */
    if (b->xid != ic_dev_xid)
        goto drop;

    /* IP 주소 할당 */
    ic_myaddr = b->your_ip;   /* yiaddr → 클라이언트 IP */
    ic_servaddr = b->server_ip; /* siaddr → TFTP 서버 */
    ic_gateway = b->relay_ip;   /* giaddr → 게이트웨이 */

    /* DHCP 옵션 파싱 */
    ic_do_bootp_ext(b->exten, skb->len - sizeof(*b));
    /* ... rootpath, hostname, DNS 등 추출 ... */
}

/* NFS 루트 마운트 (fs/nfs/nfsroot.c) */
static int __init nfs_root_setup(char *line)
{
    /* nfsroot=server:/path,options 파싱 */
    ROOT_DEV = Root_NFS;  /* root=/dev/nfs 효과 */
    /* ... */
}

NFS Root 디스크리스 부팅

디스크리스 부팅 개요

디스크리스(diskless) 부팅은 로컬 디스크 없이 네트워크 파일시스템을 루트로 사용하는 부팅 방식입니다. 씬 클라이언트, 클러스터 노드, 임베디드 시스템에서 널리 사용됩니다.

NFS 서버 설정

# NFS 서버 설정 (Ubuntu/Debian)
sudo apt install nfs-kernel-server

# 디스크리스 루트 파일시스템 준비
sudo mkdir -p /exports/diskless

# debootstrap으로 최소 rootfs 생성 (Debian stable: trixie)
sudo debootstrap --arch=amd64 trixie /exports/diskless \
    http://deb.debian.org/debian

# 또는 기존 시스템 복사
# sudo rsync -axHAX --exclude='/proc/*' --exclude='/sys/*' \
#     --exclude='/dev/*' --exclude='/tmp/*' / /exports/diskless/

# NFS 내보내기 설정
# /etc/exports
/exports/diskless   192.168.1.0/24(rw,sync,no_subtree_check,no_root_squash)
/exports/base       192.168.1.0/24(ro,sync,no_subtree_check)
/exports/overlay    192.168.1.0/24(rw,sync,no_subtree_check,no_root_squash)

# NFS 서비스 재시작
sudo exportfs -arv
sudo systemctl restart nfs-kernel-server

# 방화벽 (NFS v4: TCP 2049만 필요)
sudo firewall-cmd --add-service=nfs --permanent
sudo firewall-cmd --reload

디스크리스 클라이언트 rootfs 설정

# /exports/diskless/etc/fstab - 디스크리스 클라이언트용
# NFS root는 커널이 자동 마운트하므로 여기서는 추가 마운트만
proc            /proc   proc    defaults    0   0
sysfs           /sys    sysfs   defaults    0   0
tmpfs           /tmp    tmpfs   defaults    0   0
tmpfs           /run    tmpfs   defaults    0   0
tmpfs           /var/log tmpfs  defaults    0   0

# /exports/diskless/etc/network/interfaces
auto lo
iface lo inet loopback

# DHCP (커널 ip=dhcp로 이미 설정되지만, 사용자 공간에서도 필요)
auto eth0
iface eth0 inet dhcp

# 커널 및 initramfs 생성 (NFS root 지원 포함)
# chroot /exports/diskless
# apt install linux-image-amd64 initramfs-tools

# /exports/diskless/etc/initramfs-tools/initramfs.conf
MODULES=netboot
BOOT=nfs

# initramfs 재생성
# update-initramfs -u

# TFTP에 커널/initrd 복사
sudo cp /exports/diskless/boot/vmlinuz-* /var/lib/tftpboot/vmlinuz-diskless
sudo cp /exports/diskless/boot/initrd.img-* /var/lib/tftpboot/initrd-diskless.img

OverlayFS 디스크리스 구성

# initramfs 안에서 OverlayFS 설정하는 스크립트
# /exports/diskless/etc/initramfs-tools/scripts/init-bottom/overlay

#!/bin/sh
# NFS를 lower로, tmpfs를 upper로 사용하는 OverlayFS
# 재부팅 시 모든 변경 사항 초기화됨

PREREQ=""
prereqs() { echo "$PREREQ"; }
case $1 in prereqs) prereqs; exit 0;; esac

. /scripts/functions

# tmpfs 생성 (writable layer)
mkdir -p /overlay
mount -t tmpfs tmpfs /overlay -o size=2G
mkdir -p /overlay/upper /overlay/work

# OverlayFS 마운트
# ${rootmnt}는 NFS로 마운트된 read-only rootfs
mkdir -p /overlay/merged
mount -t overlay overlay /overlay/merged \
    -o lowerdir=${rootmnt},upperdir=/overlay/upper,workdir=/overlay/work

# rootfs 교체
mkdir -p /overlay/merged/nfs-root
mount --move ${rootmnt} /overlay/merged/nfs-root
mount --move /overlay/merged ${rootmnt}

exit 0

iSCSI SAN 부팅

iSCSI 부팅 개요

iSCSI(Internet Small Computer Systems Interface)는 SCSI 명령을 TCP/IP로 전달하는 프로토콜입니다. PXE/iPXE로 초기 부팅 후 iSCSI LUN을 루트 디바이스로 사용하면, 로컬 디스크와 거의 동일한 블록 레벨 I/O 성능을 얻을 수 있습니다.

iSCSI Target 서버 설정

# targetcli를 사용한 iSCSI target 설정 (Linux LIO)
sudo apt install targetcli-fb

# LVM 또는 파일 기반 LUN 생성
sudo lvcreate -L 50G -n client-A vg0
# 또는: dd if=/dev/zero of=/var/lib/iscsi/client-A.img bs=1M count=51200

sudo targetcli

# targetcli 내부 명령:
/> backstores/block create client-A /dev/vg0/client-A
/> iscsi/ create iqn.2024-01.com.example:storage
/> iscsi/iqn.2024-01.com.example:storage/tpg1/luns/ create /backstores/block/client-A
/> iscsi/iqn.2024-01.com.example:storage/tpg1/acls/ create iqn.2024-01.com.example:client-A

# CHAP 인증 설정
/> iscsi/iqn.2024-01.com.example:storage/tpg1/acls/iqn.2024-01.com.example:client-A/ set auth userid=client-A
/> iscsi/iqn.2024-01.com.example:storage/tpg1/acls/iqn.2024-01.com.example:client-A/ set auth password=secret123

# 포털 설정 (기본 0.0.0.0:3260)
/> iscsi/iqn.2024-01.com.example:storage/tpg1/portals/ create 10.0.0.1

/> saveconfig
/> exit

iPXE iSCSI 부팅 스크립트

#!ipxe
# iscsi-boot.ipxe

dhcp
set iscsi-server 10.0.0.1
set iscsi-port 3260
set iscsi-target iqn.2024-01.com.example:storage
set iscsi-initiator iqn.2024-01.com.example:${mac:hexhyp}

# iSCSI 연결 및 SAN 부팅
set root-path iscsi:${iscsi-server}::${iscsi-port}:1:${iscsi-target}
sanhook ${root-path} || goto failed
sanboot ${root-path} || goto failed

:failed
echo iSCSI boot failed!
shell

대규모 프로비저닝 시스템

프로비저닝 도구 비교

Kickstart 자동 설치 예제 (RHEL 10 계열)

# /var/www/pxeboot/ks/rhel10.cfg - Kickstart 파일
# RHEL 10 계열 무인 설치

# 설치 소스
url --url="http://192.168.1.10/rhel10/"
repo --name="AppStream" --baseurl="http://192.168.1.10/rhel10/AppStream/"

# 시스템 설정
text
lang en_US.UTF-8
keyboard us
timezone Asia/Seoul --utc
rootpw --iscrypted $6$rounds=656000$salt$hash...
selinux --enforcing
firewall --enabled --ssh
services --enabled=sshd

# 네트워크
network --bootproto=dhcp --device=link --activate --hostname=server01.example.com

# 디스크 파티셔닝
zerombr
clearpart --all --initlabel
autopart --type=lvm --fstype=xfs

# BIOS/UEFI 공용 예시: 위치를 MBR로 고정하지 않음
bootloader --append="crashkernel=auto"

# 패키지
%packages
@^minimal-environment
vim-enhanced
tmux
open-iscsi
nfs-utils
%end

# 설치 후 스크립트
%post --log=/root/ks-post.log
# SSH 키 배포
mkdir -p /root/.ssh
curl -o /root/.ssh/authorized_keys http://192.168.1.10/keys/admin.pub
chmod 600 /root/.ssh/authorized_keys

# 설치 상태 등록
primary_ip=$(hostname -I | awk '{print $1}')
curl -X POST http://192.168.1.10/api/register \
    -d "hostname=$(hostname)&ip=${primary_ip}"
%end

# 설치 완료 후 재부팅
reboot

cloud-init / Autoinstall 예제 (Ubuntu)

# /var/www/pxeboot/autoinstall/user-data
# Ubuntu 24.04 LTS Autoinstall 설정

#cloud-config
autoinstall:
  version: 1

  locale: en_US.UTF-8
  keyboard:
    layout: us

  network:
    version: 2
    ethernets:
      id0:
        match:
          driver: e1000*
        dhcp4: true

  storage:
    layout:
      name: lvm

  identity:
    hostname: ubuntu-server
    username: admin
    password: "$6$rounds=656000$..."

  ssh:
    install-server: true
    authorized-keys:
      - ssh-ed25519 AAAA... admin@example.com

  packages:
    - vim
    - tmux
    - nfs-common
    - open-iscsi

  late-commands:
    # 첫 부팅 시 로컬 디스크에서 부팅하도록 설정
    - curtin in-target --target=/target -- efibootmgr -o 0001
    # 설치 후 알림
    - "curl -X POST http://192.168.1.10/api/installed?host=$(hostname)"

배포판별 자동설치 실무 메모

Secure PXE Boot

PXE 보안 위협과 대응

Secure PXE Boot Chain

Secure PXE Boot 구성 절차

# 1. MOK (Machine Owner Key) 생성
openssl req -new -x509 -newkey rsa:2048 -keyout MOK.key -out MOK.crt \
    -days 3650 -nodes -subj "/CN=PXE Boot Signing Key"

# 2. GRUB EFI 서명
sbsign --key MOK.key --cert MOK.crt --output grubx64.efi.signed grubx64.efi

# 3. 커널 서명
sbsign --key MOK.key --cert MOK.crt --output vmlinuz.signed vmlinuz

# 4. Shim에 MOK 등록 (각 클라이언트에서 1회)
# shimx64.efi가 처음 부팅 시 MokManager로 진입
# → MOK.cer(DER 형식) 등록
openssl x509 -in MOK.crt -outform der -out MOK.cer

# 5. TFTP에 배치
cp shimx64.efi.signed /var/lib/tftpboot/shimx64.efi
cp grubx64.efi.signed /var/lib/tftpboot/grubx64.efi
cp vmlinuz.signed /var/lib/tftpboot/vmlinuz

# 6. iPXE HTTPS 빌드 (CA 인증서 내장)
cd ipxe/src
make bin-x86_64-efi/ipxe.efi EMBED=boot.ipxe \
    TRUST=/etc/ssl/certs/ca-certificates.crt \
    CERT=client.crt PRIVKEY=client.key

# 7. 네트워크 보안
# 802.1X RADIUS 인증 (PXE 전 네트워크 접근 제어)
# DHCP Snooping: 신뢰할 수 있는 포트만 DHCP 응답 허용
# Dynamic ARP Inspection: ARP 스푸핑 방지

IPv6 PXE 부팅

IPv6 PXE 개요

IPv6에서는 BOOTP의 siaddr/file 모델보다 URL 기반 전달이 더 중요해집니다. UEFI는 IPv6 환경에서 netboot6(PXE over DHCPv6 + MTFTP)와 HTTP Boot를 모두 정의하며, DHCPv6 옵션 집합(RFC 5970)을 통해 부트 URI와 아키텍처 정보를 전달합니다.

DHCPv6 부트 옵션 세트

# ISC DHCPv6 PXE 설정
# /etc/dhcp/dhcpd6.conf

subnet6 2001:db8::/64 {
    range6 2001:db8::100 2001:db8::200;

    # PXE 부트파일 URL (DHCPv6 Option 59)
    option dhcp6.bootfile-url "tftp://[2001:db8::1]/grubx64.efi";

    # HTTP Boot
    # option dhcp6.bootfile-url "http://[2001:db8::1]/boot/shimx64.efi";
}

# dnsmasq IPv6 PXE
dhcp-range=::100,::200,constructor:eth0,ra-names,slaac,64,12h
dhcp-option=option6:bootfile-url,"tftp://[2001:db8::1]/grubx64.efi"

멀티캐스트 부팅과 성능 최적화

멀티캐스트 TFTP

동일한 이미지를 수백 대의 서버에 동시에 전송해야 할 때, 유니캐스트 TFTP는 심각한 병목이 됩니다. 멀티캐스트를 사용하면 네트워크 대역폭을 절약하면서 대규모 동시 배포가 가능합니다.

전송 프로토콜별 성능 비교

테스트 환경: 100MB vmlinuz + 50MB initrd, 1Gbps 네트워크

┌──────────────────────┬──────────────┬─────────────────┬──────────────────┐
│ 프로토콜             │ 단일 클라이언트│ 10대 동시       │ 100대 동시       │
├──────────────────────┼──────────────┼─────────────────┼──────────────────┤
│ TFTP (512B blk)      │ ~120초       │ ~1200초 (직렬)  │ 사실상 불가      │
│ TFTP (1468B blk)     │ ~25초        │ ~250초          │ ~2500초          │
│ TFTP (1468B, win=64) │ ~8초         │ ~80초           │ ~800초           │
│ HTTP (nginx)         │ ~2초         │ ~3초            │ ~15초            │
│ HTTPS (nginx)        │ ~3초         │ ~5초            │ ~20초            │
│ 멀티캐스트 TFTP      │ ~25초        │ ~30초           │ ~40초            │
│ UDPcast              │ ~3초         │ ~5초            │ ~10초            │
└──────────────────────┴──────────────┴─────────────────┴──────────────────┘
* 실제 성능은 네트워크 환경, 서버 성능에 따라 크게 다를 수 있음

nginx PXE 서버 최적화

# /etc/nginx/conf.d/pxe-optimized.conf
server {
    listen 80;
    server_name pxe.example.com;
    root /var/www/pxeboot;

    # 동시 접속 최적화
    keepalive_timeout 30;
    keepalive_requests 100;

    # sendfile + tcp_nopush로 커널 수준 최적화
    sendfile on;
    tcp_nopush on;
    tcp_nodelay on;

    # 대용량 파일 전송 최적화
    directio 4m;          # 4MB 이상 파일은 DirectIO
    aio threads;          # 비동기 I/O
    output_buffers 2 1m;  # 출력 버퍼

    # 바이트 범위 요청 (iPXE가 사용)
    max_ranges 1;

    # 캐싱 헤더
    location ~* \.(efi|img|vmlinuz|iso)$ {
        expires 1h;
        add_header Cache-Control "public, no-transform";
    }

    # 접속 제한 (DoS 방지)
    limit_conn_zone $binary_remote_addr zone=pxe:10m;
    limit_conn pxe 10;
}

UDPcast 멀티캐스트 배포

UDPcast는 대규모 동시 이미지 배포에 최적화된 멀티캐스트/브로드캐스트 도구입니다. PXE + iPXE와 결합하여 수백 대의 서버에 동시에 디스크 이미지를 전송할 수 있습니다.

# UDPcast 설치 및 사용

# 서버 설치 (Debian/Ubuntu)
sudo apt install udpcast

# === 1. 디스크 이미지 멀티캐스트 전송 ===

# 송신측 (서버): 디스크 이미지 전송
udp-sender --file /images/ubuntu-golden.img \
    --mcast-addr 239.1.1.1 \
    --portbase 9000 \
    --min-receivers 10 \      # 최소 10대 수신 대기 후 시작
    --max-wait 60 \            # 최대 60초 대기
    --blocksize 1456 \         # 블록 크기 (MTU 최적화)
    --fec 8x8/64 \             # Forward Error Correction
    --autostart 30 \           # 30초 후 자동 시작
    --log /var/log/udpcast.log

# 수신측 (클라이언트): initrd 안에서 실행
udp-receiver --mcast-addr 239.1.1.1 \
    --portbase 9000 \
    --file /dev/sda \          # 직접 디스크에 기록
    --nosync                    # 완료 시 sync 생략 (빠른 재부팅)

# === 2. 파이프를 통한 실시간 압축 전송 ===

# 송신측
lz4 -c /dev/sda | udp-sender --pipe "cat" \
    --mcast-addr 239.1.1.1 --portbase 9000 --min-receivers 5

# 수신측
udp-receiver --pipe "lz4 -d > /dev/sda" \
    --mcast-addr 239.1.1.1 --portbase 9000

# === 3. iPXE 스크립트에서 UDPcast 연동 ===
# initrd에 udp-receiver를 포함시키고, 커널 파라미터로 멀티캐스트 주소 전달
# imgargs vmlinuz ip=dhcp udpcast_addr=239.1.1.1 udpcast_port=9000

atftpd 멀티캐스트 TFTP

# atftpd: 멀티캐스트 TFTP 서버 (RFC 2090)
sudo apt install atftpd

# /etc/default/atftpd 설정
USE_INETD=false
OPTIONS="--daemon --port 69 \
  --tftpd-timeout 300 \
  --retry-timeout 5 \
  --maxthread 200 \
  --bind-address 0.0.0.0 \
  --verbose 5 \
  --logfile /var/log/atftpd.log \
  --mtftp 239.1.1.1,1758 \
  --mtftp-port 1758 \
  /var/lib/tftpboot"

# 멀티캐스트 TFTP 동작 원리:
# 1. 첫 번째 클라이언트가 RRQ 전송
# 2. 서버가 멀티캐스트 그룹으로 DATA 전송 시작
# 3. 이후 클라이언트들은 진행 중인 멀티캐스트 스트림에 합류
# 4. 놓친 블록은 유니캐스트로 재요청
# 주의: PXE ROM이 MTFTP를 지원해야 함 (많은 ROM이 미지원)

sudo systemctl restart atftpd

DHCP 릴레이와 다중 서브넷

DHCP 릴레이 개요

PXE 클라이언트의 DHCPDISCOVER는 브로드캐스트이므로, 라우터를 넘어갈 수 없습니다. 다중 서브넷 환경에서는 DHCP 릴레이 에이전트(ip helper-address)가 필요합니다.

# Cisco/Juniper 라우터 DHCP Relay 설정

# Cisco IOS
interface GigabitEthernet0/1
 description Subnet-A
 ip address 192.168.1.1 255.255.255.0
 ip helper-address 10.0.0.1

interface GigabitEthernet0/2
 description Subnet-B
 ip address 192.168.2.1 255.255.255.0
 ip helper-address 10.0.0.1

# Linux DHCP Relay Agent
sudo apt install isc-dhcp-relay

# /etc/default/isc-dhcp-relay
SERVERS="10.0.0.1"
INTERFACES="eth1 eth2"
OPTIONS="-a"  # Agent Information (Option 82) 추가

sudo systemctl enable --now isc-dhcp-relay

# ISC DHCP 서버: 서브넷별 설정
# giaddr로 클라이언트 서브넷 식별
subnet 192.168.1.0 netmask 255.255.255.0 {
    range 192.168.1.100 192.168.1.200;
    option routers 192.168.1.1;
    next-server 10.0.0.1;
    filename "pxelinux.0";
}

subnet 192.168.2.0 netmask 255.255.255.0 {
    range 192.168.2.100 192.168.2.200;
    option routers 192.168.2.1;
    next-server 10.0.0.1;
    filename "pxelinux.0";
}

DHCP Option 82 (Relay Agent Information)

DHCP Option 82(RFC 3046)는 릴레이 에이전트가 DHCP 패킷에 추가하는 정보로, 클라이언트가 연결된 물리적 위치(스위치 포트, VLAN)를 DHCP 서버에 알려줍니다. 대규모 PXE 환경에서 자동 프로비저닝에 핵심적입니다.

DHCP Option 82 구조 (RFC 3046):
┌──────────────────────────────────────────────────────┐
│ Option 82 (Relay Agent Information)                  │
│  Type: 82 (0x52), Length: variable                   │
│                                                       │
│  Sub-option 1: Circuit ID (물리적 포트 식별)          │
│    - 스위치명 + 포트 번호                             │
│    - 예: "Gi0/1" (GigabitEthernet 0/1)              │
│    - 예: "Ethernet1/0/24" (스택 스위치)              │
│                                                       │
│  Sub-option 2: Remote ID (원격 장비 식별)            │
│    - 릴레이 에이전트(스위치)의 MAC 또는 식별자        │
│    - 예: "00:1A:2B:3C:4D:5E" (스위치 MAC)           │
│                                                       │
│  Sub-option 5: Link Selection (선택적)               │
│    - DHCP 서버가 사용할 서브넷 지정                   │
│  Sub-option 6: Subscriber ID (선택적)                │
│    - 가입자 식별 (ISP 환경)                          │
└──────────────────────────────────────────────────────┘

활용 시나리오:
- 스위치 포트 기반 자동 프로비저닝: "Gi0/1에 연결된 서버 → Web 프로파일"
- 랙/위치 기반 IP 할당: 포트 정보로 물리적 위치 파악
- 보안 감사: 어떤 포트에서 DHCP 요청이 왔는지 추적

# ISC DHCP에서 Option 82 활용 예제

# Option 82 서브옵션 정의
option agent.circuit-id code 1 = text;
option agent.remote-id code 2 = text;

# Circuit ID 기반 PXE 프로파일 자동 할당
class "rack1-servers" {
    # 랙1의 스위치 포트 Gi0/1~Gi0/24에서 온 요청
    match if substring(option agent.circuit-id, 0, 4) = "Gi0/";
}

# 클래스별 다른 부트 파일/OS 프로파일 할당
pool {
    allow members of "rack1-servers";
    range 192.168.1.100 192.168.1.124;
    next-server 10.0.0.1;
    filename "profiles/rack1/pxelinux.0";
}

# Cisco 스위치에서 Option 82 설정
# ip dhcp snooping
# ip dhcp snooping vlan 100
# ip dhcp snooping information option    ← Option 82 삽입 활성화
# interface GigabitEthernet0/1
#  ip dhcp snooping trust                ← DHCP 서버 쪽 포트

트러블슈팅

일반적인 문제와 해결

디버깅 도구와 명령어

# === DHCP 트래픽 캡처 ===
# tcpdump로 DHCP 패킷 모니터링
sudo tcpdump -i eth0 -vvv port 67 or port 68 or port 4011

# Wireshark 필터
# bootp || dhcp || tftp

# === TFTP 테스트 ===
# TFTP 클라이언트로 직접 파일 요청
tftp 192.168.1.10
tftp> get pxelinux.0
tftp> quit

# curl로 TFTP 테스트
curl tftp://192.168.1.10/pxelinux.0 -o /tmp/pxelinux.0

# === DHCP 서버 로그 ===
# ISC DHCP
sudo journalctl -u isc-dhcp-server -f

# dnsmasq
sudo journalctl -u dnsmasq -f
# 또는 dnsmasq --log-dhcp 옵션

# === TFTP 서버 로그 ===
sudo journalctl -u tftpd-hpa -f

# === iPXE 디버깅 ===
# iPXE 쉘에서 직접 디버깅
iPXE> dhcp net0
iPXE> show net0/ip
iPXE> show net0/netmask
iPXE> show net0/gateway
iPXE> show net0/dns
iPXE> nslookup pxe.example.com
iPXE> ping 192.168.1.10
iPXE> imgfetch tftp://192.168.1.10/pxelinux.0
iPXE> chain http://192.168.1.10/boot.ipxe

# === NFS 디버깅 ===
# NFS 마운트 테스트
sudo mount -t nfs 192.168.1.10:/exports/diskless /mnt -o vers=4,tcp
ls /mnt/

# NFS 서버 내보내기 확인
showmount -e 192.168.1.10

# rpcinfo (NFS v3)
rpcinfo -p 192.168.1.10

# === iSCSI 디버깅 ===
# iSCSI target 탐색
iscsiadm -m discovery -t sendtargets -p 10.0.0.1:3260

# iSCSI 로그인
iscsiadm -m node -T iqn.2024-01.com.example:storage -p 10.0.0.1 --login

# 세션 확인
iscsiadm -m session -P 3

# === 커널 네트워크 부팅 디버깅 ===
# 커널 커맨드 라인에 추가:
# ip=dhcp debug loglevel=7

# 시리얼 콘솔로 부팅 로그 확인:
# console=ttyS0,115200n8

PXE 패킷 분석 예제

# tcpdump 출력 예제: 정상적인 PXE 부팅 시퀀스

# 1. DHCPDISCOVER
12:00:00.001 IP 0.0.0.0.68 > 255.255.255.255.67: BOOTP/DHCP, Request
  Client-Ethernet-Address 00:11:22:33:44:55
  Vendor-Class: PXEClient:Arch:00000:UNDI:002001
  Parameter-Request: Subnet-Mask(1), Router(3), DNS(6), Domain(15),
    TFTP-Server(66), Boot-File(67), Vendor-Class(60), Client-Arch(93)

# 2. DHCPOFFER
12:00:00.005 IP 192.168.1.1.67 > 192.168.1.100.68: BOOTP/DHCP, Reply
  Your-IP: 192.168.1.100
  Server-IP: 192.168.1.10      ← TFTP 서버
  Boot-File: pxelinux.0        ← NBP 파일명

# 3. DHCPREQUEST + DHCPACK (생략)

# 4. TFTP RRQ
12:00:00.050 IP 192.168.1.100.2070 > 192.168.1.10.69: TFTP, RRQ "pxelinux.0"
  octet blksize 1468 tsize 0

# 5. TFTP OACK + DATA
12:00:00.051 IP 192.168.1.10.41234 > 192.168.1.100.2070: TFTP, OACK
  blksize=1468 tsize=42780
12:00:00.052 IP 192.168.1.100.2070 > 192.168.1.10.41234: TFTP, ACK block 0
12:00:00.053 IP 192.168.1.10.41234 > 192.168.1.100.2070: TFTP, DATA block 1
  ... (29 더 많은 DATA 블록) ...

# 6. PXELINUX가 설정 파일 요청
12:00:01.100 IP 192.168.1.100.2071 > 192.168.1.10.69: TFTP, RRQ
  "pxelinux.cfg/01-00-11-22-33-44-55"      ← MAC 기반 설정 시도
12:00:01.101 IP 192.168.1.10.69 > 192.168.1.100.2071: TFTP, ERROR
  code=1 File not found                     ← 없으면 다음 시도

12:00:01.102 IP 192.168.1.100.2072 > 192.168.1.10.69: TFTP, RRQ
  "pxelinux.cfg/C0A80164"                   ← IP 기반 시도
12:00:01.103 IP 192.168.1.10.69 > 192.168.1.100.2072: TFTP, ERROR
  code=1 File not found

12:00:01.104 IP 192.168.1.100.2073 > 192.168.1.10.69: TFTP, RRQ
  "pxelinux.cfg/default"                    ← 기본 설정
12:00:01.105 IP 192.168.1.10.41235 > 192.168.1.100.2073: TFTP, DATA block 1
  ... (설정 파일 전송) ...

# 7. 커널 + initrd 다운로드
12:00:02.000 IP 192.168.1.100.2074 > 192.168.1.10.69: TFTP, RRQ "vmlinuz"
  ... (대용량 전송) ...
12:00:10.000 IP 192.168.1.100.2075 > 192.168.1.10.69: TFTP, RRQ "initrd.img"
  ... (대용량 전송) ...

실전 구성 예제

최소 PXE 서버 구성 (5분 설정)

#!/bin/bash
# minimal-pxe-setup.sh - dnsmasq 기반 최소 PXE 서버 설정

set -e

PXE_IFACE="eth0"
PXE_IP="192.168.1.10"
PXE_RANGE="192.168.1.100,192.168.1.200"
TFTP_ROOT="/var/lib/tftpboot"

# 1. 패키지 설치
sudo apt update
sudo apt install -y dnsmasq pxelinux syslinux-common

# 2. TFTP 디렉토리 구성
sudo mkdir -p ${TFTP_ROOT}/pxelinux.cfg

# SYSLINUX 파일 복사
sudo cp /usr/lib/PXELINUX/pxelinux.0 ${TFTP_ROOT}/
sudo cp /usr/lib/syslinux/modules/bios/{ldlinux.c32,menu.c32,libutil.c32,vesamenu.c32,libcom32.c32} ${TFTP_ROOT}/

# 3. dnsmasq 설정
sudo tee /etc/dnsmasq.d/pxe.conf << EOF
# PXE 서버 설정
interface=${PXE_IFACE}
bind-interfaces

# DHCP
dhcp-range=${PXE_RANGE},255.255.255.0,12h
dhcp-option=option:router,${PXE_IP}
dhcp-option=option:dns-server,8.8.8.8

# TFTP
enable-tftp
tftp-root=${TFTP_ROOT}

# PXE
dhcp-boot=pxelinux.0

# 로깅
log-dhcp
log-facility=/var/log/dnsmasq-pxe.log
EOF

# 4. 기본 메뉴 설정
sudo tee ${TFTP_ROOT}/pxelinux.cfg/default << 'EOF'
DEFAULT menu.c32
PROMPT 0
TIMEOUT 300
MENU TITLE PXE Boot Menu

LABEL local
    MENU LABEL Boot from Local Disk
    MENU DEFAULT
    LOCALBOOT 0
EOF

# 5. 서비스 시작
sudo systemctl disable --now systemd-resolved 2>/dev/null || true
sudo systemctl enable --now dnsmasq

echo "PXE 서버 준비 완료!"
echo "커널/initrd를 ${TFTP_ROOT}/에 복사하고 pxelinux.cfg/default를 편집하세요."

전체 스택 구성 (DHCP + TFTP + HTTP + NFS)

#!/bin/bash
# full-pxe-stack.sh - 프로덕션급 PXE 서버 전체 스택

# === 1. dnsmasq (DHCP + TFTP + ProxyDHCP) ===
sudo tee /etc/dnsmasq.d/pxe-full.conf << 'EOF'
# DHCP
dhcp-range=192.168.1.100,192.168.1.200,255.255.255.0,12h
dhcp-option=option:router,192.168.1.1
dhcp-option=option:dns-server,8.8.8.8,8.8.4.4

# TFTP
enable-tftp
tftp-root=/var/lib/tftpboot

# 아키텍처별 자동 분기
dhcp-match=set:bios,option:client-arch,0
dhcp-match=set:efi64,option:client-arch,7
dhcp-match=set:efiaa64,option:client-arch,11
dhcp-match=set:ipxe,175

# iPXE 체인로딩
dhcp-boot=tag:bios,tag:!ipxe,undionly.kpxe
dhcp-boot=tag:efi64,tag:!ipxe,ipxe.efi
dhcp-boot=tag:efiaa64,tag:!ipxe,ipxe-arm64.efi
dhcp-boot=tag:ipxe,http://192.168.1.10/boot.ipxe

log-dhcp
EOF

# === 2. nginx (HTTP 부팅 서버) ===
sudo tee /etc/nginx/sites-available/pxe << 'EOF'
server {
    listen 80;
    server_name pxe.example.com 192.168.1.10;
    root /var/www/pxeboot;
    autoindex on;

    sendfile on;
    tcp_nopush on;

    location /boot/ {
        alias /var/lib/tftpboot/;
    }
}
EOF
sudo ln -sf /etc/nginx/sites-available/pxe /etc/nginx/sites-enabled/
sudo systemctl reload nginx

# === 3. NFS 서버 ===
echo "/exports/diskless 192.168.1.0/24(rw,sync,no_subtree_check,no_root_squash)" \
    | sudo tee -a /etc/exports
sudo exportfs -arv

# === 4. iPXE 메인 스크립트 ===
sudo tee /var/www/pxeboot/boot.ipxe << 'IPXE'
#!ipxe
set boot-url http://192.168.1.10
menu Network Boot Menu
item ubuntu    Ubuntu 24.04 LTS Install
item diskless  Diskless Linux
item local     Local Boot
choose --default local --timeout 30000 target && goto ${target} || goto local

:ubuntu
kernel ${boot-url}/images/ubuntu/vmlinuz ip=dhcp autoinstall ds=nocloud-net;s=${boot-url}/autoinstall/
initrd ${boot-url}/images/ubuntu/initrd
boot

:diskless
kernel ${boot-url}/vmlinuz-diskless root=/dev/nfs nfsroot=192.168.1.10:/exports/diskless,vers=4 ip=dhcp rw
initrd ${boot-url}/initrd-diskless.img
boot

:local
exit
IPXE

QEMU/KVM PXE 테스트 환경

QEMU/KVM을 사용하면 물리 서버 없이도 PXE 부팅을 테스트할 수 있습니다. QEMU에는 iPXE ROM이 내장되어 있어 별도 설치 없이 네트워크 부팅이 가능합니다.

# === 1. 기본 QEMU PXE 부팅 (가장 간단) ===
# QEMU의 내장 iPXE ROM으로 PXE 부팅
# -boot n: 네트워크 부팅 우선
qemu-system-x86_64 \
    -m 2048 \
    -boot n \
    -nic user,tftp=/var/lib/tftpboot,bootfile=pxelinux.0 \
    -nographic  # 시리얼 콘솔 모드

# === 2. 브리지 네트워크 + 실제 PXE 서버 ===
# 실제 네트워크의 DHCP/PXE 서버에 연결
sudo qemu-system-x86_64 \
    -m 4096 \
    -cpu host -enable-kvm \
    -boot order=n \
    -device virtio-net-pci,netdev=br0,mac=52:54:00:12:34:56 \
    -netdev bridge,id=br0,br=virbr0 \
    -drive file=test-disk.qcow2,format=qcow2,if=virtio \
    -vnc :1

# === 3. UEFI PXE 부팅 테스트 ===
# OVMF (Open Virtual Machine Firmware) 사용
sudo apt install ovmf
qemu-system-x86_64 \
    -m 4096 \
    -cpu host -enable-kvm \
    -bios /usr/share/OVMF/OVMF_CODE.fd \
    -boot order=n \
    -device virtio-net-pci,netdev=net0 \
    -netdev bridge,id=net0,br=virbr0 \
    -drive file=test-uefi.qcow2,format=qcow2,if=virtio

# === 4. iPXE ROM 커스텀 빌드로 교체 ===
# 커스텀 iPXE ROM을 QEMU에서 사용
cd ipxe/src
make bin/8086100e.rom EMBED=embed.ipxe  # Intel e1000 ROM
qemu-system-x86_64 \
    -m 2048 \
    -boot n \
    -device e1000,netdev=net0,romfile=bin/8086100e.rom \
    -netdev bridge,id=net0,br=virbr0

# === 5. 내부 DHCP 없이 테스트 (user 모드) ===
# QEMU user-mode 네트워킹으로 간단 테스트
qemu-system-x86_64 \
    -m 2048 \
    -boot n \
    -nic user,model=virtio-net-pci,\
tftp=/var/lib/tftpboot,\
bootfile=pxelinux.0,\
dhcpstart=10.0.2.100

# === 6. libvirt/virsh로 PXE VM 생성 ===
virt-install \
    --name pxe-test \
    --ram 4096 \
    --vcpus 2 \
    --disk size=20,format=qcow2 \
    --network bridge=virbr0,model=virtio \
    --pxe \
    --boot network,hd \
    --os-variant ubuntu24.04 \
    --graphics vnc

# === 7. 디버깅: QEMU 모니터에서 네트워크 확인 ===
# Ctrl+Alt+2 로 QEMU 모니터 진입
# (qemu) info network         # 네트워크 장치 목록
# (qemu) info pci             # PCI 장치 (NIC 확인)
# (qemu) hostfwd_add tcp::5555-:22  # SSH 포트 포워딩

Preseed 자동 설치 예제 (Debian 13)

# /var/www/pxeboot/preseed/debian13.cfg
# Debian 13 Trixie 무인 설치 (Preseed)

# 로케일 및 키보드
d-i debian-installer/locale string en_US.UTF-8
d-i keyboard-configuration/xkb-keymap select us

# 네트워크
d-i netcfg/choose_interface select auto
d-i netcfg/get_hostname string debian-server
d-i netcfg/get_domain string example.com

# 미러 (로컬 미러 사용 시)
d-i mirror/country string manual
d-i mirror/http/hostname string 192.168.1.10
d-i mirror/http/directory string /debian
d-i mirror/http/proxy string

# 시간대
d-i time/zone string Asia/Seoul
d-i clock-setup/utc boolean true
d-i clock-setup/ntp boolean true

# 파티셔닝 (UEFI + GPT, 전체 디스크 LVM)
d-i partman-efi/non_efi_system boolean true
d-i partman-partitioning/choose_label select gpt
d-i partman-partitioning/default_label string gpt
d-i partman-auto/method string lvm
d-i partman-lvm/device_remove_lvm boolean true
d-i partman-md/device_remove_md boolean true
d-i partman-lvm/confirm boolean true
d-i partman-lvm/confirm_nooverwrite boolean true
d-i partman-auto/choose_recipe select atomic
d-i partman-partitioning/confirm_write_new_label boolean true
d-i partman/choose_partition select finish
d-i partman/confirm boolean true
d-i partman/confirm_nooverwrite boolean true

# 루트 비밀번호 (해시)
d-i passwd/root-password-crypted password $6$rounds=656000$...

# 사용자 계정
d-i passwd/user-fullname string Admin User
d-i passwd/username string admin
d-i passwd/user-password-crypted password $6$rounds=656000$...

# 패키지
d-i pkgsel/include string openssh-server vim tmux nfs-common open-iscsi
tasksel tasksel/first multiselect standard, ssh-server
d-i pkgsel/upgrade select full-upgrade
popularity-contest popularity-contest/participate boolean false

# 부트로더 (GRUB)
d-i grub-installer/only_debian boolean true
d-i grub-installer/bootdev string default

# 설치 완료 후
d-i finish-install/reboot_in_progress note
d-i preseed/late_command string \
    mkdir -p /target/root/.ssh; \
    wget -O /target/root/.ssh/authorized_keys http://192.168.1.10/keys/admin.pub; \
    chmod 600 /target/root/.ssh/authorized_keys; \
    in-target systemctl enable ssh

Raspberry Pi 네트워크 부팅

# Raspberry Pi 4는 UEFI가 아닌 자체 네트워크 부팅 메커니즘 사용
# BCM2711 SoC의 부트 ROM이 직접 DHCP + TFTP 수행

# 1. Raspberry Pi의 시리얼 번호 확인
# Pi에서: cat /proc/cpuinfo | grep Serial
# 예: Serial : 00000000abcd1234 → 마지막 8자리: abcd1234

# 2. TFTP 디렉토리 구조 (시리얼 번호 기반)
/var/lib/tftpboot/
├── abcd1234/           # Pi 시리얼 번호
│   ├── start4.elf      # GPU 펌웨어
│   ├── fixup4.dat      # GPU 메모리 수정
│   ├── bcm2711-rpi-4-b.dtb
│   ├── config.txt      # 부팅 설정
│   ├── cmdline.txt     # 커널 커맨드 라인
│   └── kernel8.img     # ARM64 커널
└── overlays/           # DT 오버레이

# 3. config.txt (네트워크 루트)
cat > /var/lib/tftpboot/abcd1234/config.txt << 'EOF'
arm_64bit=1
kernel=kernel8.img
initramfs initrd.img followkernel
EOF

# 4. cmdline.txt
echo "console=serial0,115200 console=tty1 root=/dev/nfs \
nfsroot=192.168.1.10:/exports/pi-root,vers=4,tcp ip=dhcp rw \
rootwait" > /var/lib/tftpboot/abcd1234/cmdline.txt

# 5. dnsmasq 설정 (Pi 전용)
# Pi는 Vendor Class를 보내지 않으므로, MAC 또는 태그로 분기
dhcp-host=dc:a6:32:xx:xx:xx,set:rpi
dhcp-boot=tag:rpi,abcd1234/start4.elf
pxe-service=0,"Raspberry Pi Boot"

Windows WDS/MDT 참고

Windows 배포 서비스 (WDS)

Windows Deployment Services(WDS)는 Microsoft의 PXE 기반 OS 배포 솔루션입니다. 리눅스 PXE 환경과의 호환성을 이해하는 것이 중요합니다.

Linux + Windows 듀얼 PXE 환경

# iPXE 스크립트로 Linux/Windows 선택
#!ipxe

menu Dual Boot PXE Menu
item linux    Linux Installation
item windows  Windows Installation (WDS)
choose --default linux --timeout 20000 target && goto ${target}

:linux
chain http://192.168.1.10/linux-boot.ipxe

:windows
# WDS 서버로 체인로딩
# iPXE가 WDS의 wdsnbp.com을 로드하여 Windows 설치 시작
set next-server 192.168.1.20  # WDS 서버
chain tftp://${next-server}/boot/x64/wdsnbp.com

리눅스 커널 소스 분석

네트워크 부팅 관련 커널 소스 파일

네트워크 부팅 관련 커널 설정

# make menuconfig에서 네트워크 부팅에 필요한 옵션

# Networking → Networking options
CONFIG_IP_PNP=y              # IP: kernel level autoconfiguration
CONFIG_IP_PNP_DHCP=y         # IP: DHCP support
CONFIG_IP_PNP_BOOTP=y        # IP: BOOTP support
CONFIG_IP_PNP_RARP=y         # IP: RARP support

# File systems → Network File Systems
CONFIG_NFS_FS=y              # NFS client support (built-in, NOT module!)
CONFIG_NFS_V3=y              # NFS client support for NFS version 3
CONFIG_NFS_V4=y              # NFS client support for NFS version 4
CONFIG_ROOT_NFS=y            # Root file system on NFS

# Block devices → Network block devices
CONFIG_BLK_DEV_NBD=m         # Network Block Device
CONFIG_ISCSI_TCP=m           # iSCSI Initiator over TCP/IP

# 네트워크 드라이버 (부팅에 사용하는 NIC는 built-in 필수!)
CONFIG_E1000E=y              # Intel(R) PRO/1000 PCI-Express
CONFIG_IGB=y                 # Intel(R) 82575/82576 PCI-Express
CONFIG_IXGBE=y               # Intel(R) 10GbE PCI Express
CONFIG_MLX5_CORE=y           # Mellanox ConnectX
CONFIG_R8169=y               # Realtek RTL8169
CONFIG_BNX2X=y               # Broadcom NetXtreme II 10Gb

# initramfs 사용 시 NFS/iSCSI를 모듈로 컴파일해도 됨
# 단, initramfs에 해당 모듈을 포함해야 함

커널 IP 자동 설정 흐름

/* net/ipv4/ipconfig.c - 커널 네트워크 자동 설정 전체 흐름 */

/*
 * 호출 순서:
 * start_kernel()
 *   → kernel_init()
 *     → kernel_init_freeable()
 *       → do_basic_setup()
 *       → prepare_namespace()
 *         → ip_auto_config()      ← ip= 파라미터 처리
 *         → mount_root()           ← root= 파라미터 처리
 *           → nfs_root_setup()     ← root=/dev/nfs 시
 */

static int __init ip_auto_config(void)
{
    /* 1. 네트워크 인터페이스 탐색 */
    ic_open_devs();  /* 모든 이더넷 디바이스 열기 */

    /* 2. DHCP/BOOTP/RARP 중 활성화된 프로토콜로 IP 설정 */
    if (ic_enable) {
        /* DHCP 패킷 송신 */
        ic_bootp_init();

        /* 응답 대기 (최대 ~60초) */
        ic_dynamic();

        /* IP, 게이트웨이, DNS, NFS root path 등 설정 */
        ic_setup_if();     /* 인터페이스 IP 설정 */
        ic_setup_routes(); /* 라우팅 테이블 설정 */
    }

    /* 3. 결과 출력 */
    pr_info("IP-Config: Complete:\n");
    pr_info("     device=%s, hwaddr=%pM, ipaddr=%pI4, "
            "mask=%pI4, gw=%pI4\n",
            ic_dev->name, ic_dev->dev_addr,
            &ic_myaddr, &ic_netmask, &ic_gateway);
    pr_info("     host=%s, domain=%s, nis-domain=%s\n",
            utsname()->nodename, ic_domain, utsname()->domainname);
    pr_info("     bootserver=%pI4, rootserver=%pI4, rootpath=%s\n",
            &ic_servaddr, &root_server_addr, root_server_path);

    return 0;
}

클라우드 & 베어메탈 PXE 패턴

클라우드 환경의 PXE 부팅

퍼블릭 클라우드의 베어메탈 서비스와 프라이빗 클라우드 인프라에서 PXE는 서버 프로비저닝의 핵심 메커니즘입니다.

클라우드 베어메탈 iPXE 커스텀 부팅 예제

# Equinix Metal 스타일: 사용자 제공 iPXE 스크립트로 커스텀 OS 부팅
#!ipxe

# 서버의 메타데이터 조회 (클라우드 API에서 제공)
# Equinix Metal은 metadata.packet.net 제공
# chain https://metadata.packet.net/ipxe?uuid=${uuid}&mac=${mac}

# 또는 직접 스크립트 작성:
set base-url https://my-pxe-server.example.com

# 호스트 메타데이터 기반 분기
chain ${base-url}/api/v1/boot?uuid=${uuid}&serial=${serial}&mac=${mac:hexhyp} || goto fallback

:fallback
# Flatcar Container Linux 부팅 (CoreOS 후속)
set coreos-url https://stable.release.flatcar-linux.net/amd64-usr/current
kernel ${coreos-url}/flatcar_production_pxe.vmlinuz \
    flatcar.first_boot=1 \
    flatcar.config.url=${base-url}/ignition/${uuid}.json \
    ip=dhcp
initrd ${coreos-url}/flatcar_production_pxe_image.cpio.gz
boot

// Ignition 설정 예제 (Flatcar/CoreOS 자동 프로비저닝)
// /var/www/pxeboot/ignition/default.json
{
  "ignition": { "version": "3.4.0" },
  "storage": {
    "filesystems": [{
      "device": "/dev/sda1",
      "format": "ext4",
      "path": "/",
      "wipeFilesystem": true
    }]
  },
  "systemd": {
    "units": [{
      "name": "docker.service",
      "enabled": true
    }]
  },
  "passwd": {
    "users": [{
      "name": "core",
      "sshAuthorizedKeys": ["ssh-ed25519 AAAA... admin@example.com"],
      "groups": ["docker", "sudo"]
    }]
  }
}

OpenStack Ironic PXE 배포 흐름

# OpenStack Ironic 베어메탈 노드 등록 및 배포

# 1. 노드 등록
openstack baremetal node create \
    --driver ipmi \
    --driver-info ipmi_address=10.0.0.100 \
    --driver-info ipmi_username=admin \
    --driver-info ipmi_password=secret \
    --driver-info deploy_kernel=file:///var/lib/ironic/ipa-kernel \
    --driver-info deploy_ramdisk=file:///var/lib/ironic/ipa-ramdisk \
    --property cpus=32 --property memory_mb=65536 \
    --property local_gb=500

# 2. 포트(NIC) 등록
openstack baremetal port create \
    --node  \
    00:11:22:33:44:55  # PXE 부팅용 MAC 주소

# 3. 이미지 기반 배포
openstack baremetal node deploy  \
    --instance-info image_source= \
    --instance-info root_gb=50

# Ironic이 자동으로:
# 1) IPMI로 서버 전원 ON
# 2) PXE 부팅 → IPA 로드
# 3) IPA가 이미지 다운로드 → 디스크 기록
# 4) PXE에서 로컬 부팅으로 전환
# 5) 서버 재부팅 → OS 가동

흔한 실수

표준 및 공식 문서

PXE는 구현 편차가 큰 분야라서 블로그 글보다 표준 문서와 공식 구현 문서를 같이 보는 편이 안전합니다. 아래 문서들은 이 페이지를 보강하면서 직접 대조한 기준 자료입니다.

• RFC 2131 — DHCP 본체 사양
• RFC 2132 — DHCP Options and BOOTP Vendor Extensions. Option 66/67 해석 근거
• RFC 4578 — PXE 관련 DHCP 옵션(Option 93/94/97) 정의
• RFC 5970 — DHCPv6 부트 옵션(59/60/61/62) 정의
• RFC 7440 — TFTP windowsize 옵션
• IANA Processor Architecture Types — 최신 아키텍처 코드 레지스트리
• UEFI 2.11: Network Protocols — PXE Base Code, netboot6, HTTP Boot 규정
• iPXE 공식 DHCP 가이드 — BIOS/UEFI 체인로딩 패턴
• iPXE 공식 Chainloading 가이드 — undionly.kpxe, ipxe.efi, snponly.efi 선택 기준
• iPXE Crypto 문서 — HTTPS/TLS, 인증서, 암호 알고리즘 지원 범위
• Linux kernel nfsroot 문서 — root=/dev/nfs, nfsroot=, ip= 구문
• RHEL 10 Kickstart 문서 — PXE / UEFI HTTP Boot에서 inst.ks= 사용법
• RHEL 10 Kickstart 생성 문서 — ksvalidator -v RHEL10 검증 흐름
• Ubuntu Autoinstall Quick Start — user-data, meta-data, ds=nocloud-net 전달 방식
• Ubuntu Autoinstall Reference — 24.04 이후 최상위 autoinstall: 및 스키마 검증 규칙
• Ubuntu Server Netboot 문서 — UEFI/BIOS PXE에서 live server installer 부팅 절차
• Debian stable 릴리스 정보 — 2026-03-07 기준 stable이 Debian 13 (trixie)임을 확인
• Debian Installer Preseed 가이드 — preseed/url, auto=true, priority=critical 커널 인자
• Debian example-preseed / EFI 가이드 — UEFI용 GPT/EFI partman 옵션 예시

관련 문서

이 주제와 관련된 다른 문서를 더 깊이 이해하고 싶다면 다음을 참고하세요.

• 부팅 과정 (Boot Process) — BIOS/UEFI 부팅 흐름, GRUB, iPXE 부트로더
• UEFI — UEFI 프로토콜 모델, HTTP Boot, Secure Boot
• Secure Boot 심화 — Shim, MOK, 서명 체인
• 네트워킹 개요 — 리눅스 네트워크 스택 기초
• 네트워크 디바이스 드라이버 — NIC 드라이버 구조
• 이더넷 — 이더넷 프레임, MAC 주소
• RAM 디스크 — initramfs, initrd
• OpenBIOS — 오픈소스 펌웨어
• NAPI — 네트워크 인터럽트 처리