基于PXE的无盘W indow s XP在计算机实验室的应用

杨 剀，黄玲玲，阳小华

（南华大学 计算机科学与技术学院，湖南 衡阳 421001）

基于PXE的无盘W indow s XP在计算机实验室的应用

杨 剀，黄玲玲，阳小华

（南华大学 计算机科学与技术学院，湖南 衡阳 421001）

高校计算机实验室管理与维护的核心是保证系统软件和应用软件的正常使用。目前计算机实验室广泛采用硬盘还原卡来保护计算机系统，本文分析其优势以及带来的问题，并提出在计算机实验室采用基于PXE的无盘W indows XP启动有盘工作站的“无盘”与“有盘”相结合的管理方式，不仅可以很好地解决使用还原卡保护系统带来的问题，并且系统安装与升级、管理与维护非常方便，大大减少实验室维护工作量。

PXE；无盘W indowsXP；计算机实验室；有盘工作站

[1]叙述了实验室机房设备管理、机房制度和设备维护，并阐述了硬盘还原卡的选择和使用；参考文献[2]提出制度与技术并行的管理模式。为了保护系统和硬盘数据不被破坏，参考文献[1]和参考文献[2]中均提到采用硬盘还原卡技术，这也是目前计算机实验室广泛采取的一种计算机系统保护方式。通过还原卡可以防止硬盘数据（主要是系统分区）被修改，包括学生的恶意操作和病毒的攻击。另外，还原卡还可以实现一对多的网络同传，降低实验室系统安装与维护工作量。但是，用还原卡对系统进行维护在实际使用中还存在一些问题：

（1）密码问题。一般的还原卡都有密码设置，由于各类还原卡的初始密码都非常简单，如果实验室管理员疏忽和上机学员“恶意攻击”，很容易造成密码丢失或被改动，这将给维护工作带来极大的不便，有时甚至要报告还原卡厂商维修。

（2）硬件配置不一致问题。还原卡的网络同传功能要求发射端和接收端的硬件配置与型号完全一致，否则将会带来严重的后果。譬如主板或硬盘型号不同的计算机网络同传后，所有接收端的计算机将无法启动，此时若无法设置还原卡参数，那么就只能报还原卡厂商维修了。还原卡对于非法操作而引起的故障难以避免，比如强行断电最容易损坏硬盘，轻则丢失数据，重则造成物理损坏，不得不更换硬件，硬件更换容易造成硬件配置与型号与原来的配置和型号不一致，从而无法进行网络同传。特别是在旧机房中，这种硬件配置与型号不一致现象极为普遍。

（3）还原卡病毒也可使还原卡完全失去作用。计算机实验室中的电脑系统故障很多都是由于系统硬盘软件或应用软件被破坏造成的，通常使用还原卡进行系统备份与恢复来消除故障。若学生操作的计算机上不安装系统软件和应用软件，而把所有的软件安装在服务器上，通过服务器启动工作站的方式，这样可以防止学生有意或无意对系统的破坏。因此本文提出在计算机实验室采用基于PXE的无盘Windows XP启动有盘工作站的“无盘”与“有盘”相结合的管理方式，不仅可以很好地解决以上提出的问题，而且系统安装与升级、管理与维护非常方便，实验室管理员工作量大大地减少。

二、PXE简介

PXE（PrebootExecuteEnvironment，远程引导技术）是由Intel公司开发的最新技术，是RIPL（Remote Initial Program Load，远程启动服务）的技术升级。它工作于Client／Server的网络模式，支持工作站通过网络从远端服务器下载映像，并由此支持来自网络操作系统的启动过程。其启动过程中，终端要求服务器分配IP地址，再用TFTP（Trivial File Transfer Protocol）或MTFTP（Multicast Trivial File Transfer Protocol）协议下载一个启动软件包到本机内存中并执行，由这个启动软件包完成终端基本软件设置，从而引导预先安装在服务器中的终端操作系统。

三、PXE无盘W indows XP启动有盘工作站的管理方式

通常计算机实验室在使用硬盘还原卡的过程中，每台计算机都必须安装系统及需要使用的各种软件，将硬盘空间划分为若干个分区，一般只对系统盘进行保护，设置为每次还原，而对于非系统盘，根据具体情况设置为不还原或每月固定日期还原。这样既保护了系统，又能保存学生的实验结果及一些重要的文件。为了减少每台计算机系统各种软件安装的工作量，目前采用了GHOST克隆母盘的方式，即先在一台机上安装所需的操作系统、应用软件，并设置好所需各方面参数，运行检验无误后，以此机的硬盘为母盘，用GHOST软件作为桥梁克隆到别的机器的硬盘上；若实验室中所有计算机的硬件配置完全一致，也可采用还原卡的网络同传功能完成软件的安装。

基于PXE的无盘Windows XP启动不要求计算机的硬件配置完全一致，也不需要在每台计算机上安装各种软件，只需要在一台计算机上安装所需要所有的系统软件和应用软件，并将这台计算机作为服务器，网络上的工作站都无须安装软件，由服务器控制和管理整个实验室计算机工作站的正常启动和运行。这就是无盘启动的涵义。无盘启动并不意味着每台工作站一定要求没有硬盘，该技术完全适用于有硬盘的工作站，故本文提出基于PXE的无盘Windows XP启动有盘工作站的 “无盘”与“有盘”相结合的管理方式：从服务器控制工作站工作的角度而言，工作站是“无盘”的；从工作站本身的硬件配置而言，工作站是“有盘”的，并且工作站的硬盘可以完全供学生使用，用于保存学生的实验数据和重要文件。学生还可以根据具体的需要在工作站安装各种学习软件，进行个性化的学习，满足学生多种需求，这一点对开放式收费机房很重要。服务器对工作站完全支配，可以定期对工作站硬盘数据进行拷贝、清除等操作。

1.PXE无盘W indowsXP的安装

要想安全稳定地运行无盘Windows XP必须要有一个稳定的网络环境，可以根据网络规模和要求选择合适的网络拓扑结构构建计算机网络，如图所示是一个典型的组网布线图。下面以锐起无盘XP为例详细讲述无盘Windows XP的安装。

（1）安装主服务器

1）将Windows 2003企业版安装在服务器的C盘，并且所有分区都采用NTFS格式；

2）配置好 TCP／IP协议，将服务器的 IP地址设为“192.168.1.254”，子网掩码“255.255.255.0”；其他均按默认方式进行安装。须注意的是，务必留出足够的空间以容纳无盘系统的磁盘映像文件、工作站临时文件以及还原点文件，并且这些文件所在的磁盘格式必须为NTFS；

3）在服务器上以默认方式安装锐起XP3.1的服务器端程序；

4）启动锐起的无盘管理器；

5）单击工具栏上的磁盘管理新增磁盘，添加一个名称为“system”的磁盘。

（2）加入模板工作站

打开锐起无盘管理器后单击新增按钮，新增名称为“WKS001”的模板工作站、输入模板工作站网卡MAC地址、IP地址、子网掩码、网关、工作站目录，并设置工作站磁盘“system”。单击确定按钮后，管理器里面会自动显示刚添加的工作站信息。添加完工作站后，然后在服务端管理器选中刚加入的模板工作站信息，单击“超级用户”按钮，选择磁盘“system”。

（3）安装模板工作站

1）准备一台有盘客户机，作为模板工作站，在C盘下安装好WinXP系统，并且C盘采用NTFS格式分区；

2）添加必要的网络组件和TCP／IP协议，指定工作站IP“192.168.1.1”，子网掩码“255.255.255.0”，如果安装的是WinXP系统，还必须删除“Qo S计划任务服务”；

3）在有盘客户机上以默认方式安装锐起XP3.1的客户端程序。

安装结束后，会弹出“参数设定”对话框，输入服务器的IP地址“192.168.1.254”后按“确定”按钮。

（4）分区格式化网络磁盘

将模板工作站重新启动，计算机找到SCSI控制器，安装完成后，重启；须注意的是，在这里找到新硬件后需要连续重启2次；然后单击“开始”—“控制面版”—“管理工具”—“计算机管理”—单击“磁盘管理”，出现设置动态磁盘向导，单击“取消”；此时可以看到两个磁盘，分别是磁盘0和磁盘1，其中磁盘0就是你工作站的硬盘，磁盘1，实际上就是虚拟硬盘，就是在服务器上创建的硬盘。

（5）进行分区格式化操作

右击磁盘1，选“磁盘初始化”并将其换为“基本磁盘”初始化后，进行分区及格式化。分区及格式化时要分成NTFS格式。此时打开我的电脑可看到新增的盘符，如“本地磁盘（D：）”。

（6）上传客户机系统

格式化网络磁盘后，运行客户端的“锐起无盘XP上传工具”，软件会自动检查硬盘中的系统和网络磁盘，并确定需要上传的源盘和目标盘，按默认，单击“开始”上传。

（7）网络启动模板工作站

上传结束后将客户机正常关机，移除硬盘，设置COMS启动为网络启动，再次开启，客户机应能正常启动，进入操作系统;验证工作站能在无盘状态下正常启动后关机，然后在服务端管理器内将该工作站设回普通用户。

（8）加入其他工作站

打开无盘管理器，单击工具栏上的选项设置按钮，设置工作站加入方式为全自动添加工作站，选择参照模板工作站。然后依次开启其他无盘工作站，设置为网络启动，这些工作站应能正常启动，进入操作系统。服务端管理器主界面里也应能自动显示出这些无盘工作站的信息。

（9）安装应用软件

首先将一台工作站设为超级用户，然后再在该工作站上安装应用软件（如：Office2003，VB，VC等），最后安装完成之后将该工作站设为普通用户即可。此时其他无盘工作站上就能使用此次安装的应用软件了。

2.PXE无盘W indowsXP的测试与维护

笔者在南华大学计算机实验室采用百兆网络组建了40台工作站PXE无盘Windows XP。经过一个学期的使用和测试，网络系统运行稳定流畅，40台机器同时启动平均用时1分31秒，单台启动仅需28秒。为了使计算机启动速度加快，可采用千兆网。由于该系统的所有工作站受服务器集中控制，若服务器故障则会引起全网瘫痪，所以需要使用备用服务器以防服务器故障。

基于PXE的无盘Windows XP启动有盘工作站的管理方式的维护实际上相当简单，只在服务器上即可完成对工作站系统的更新与维护。由于基于这种技术的无盘网络系统比较稳定，所以一般来说很长时间系统都不会出问题，所以维护的工作相对就少得多了，因此实验室软件维护量大大减少，要维护的主要是硬件。硬件故障主要是网络故障、鼠标故障、电源故障、CPU风扇故障、内存和显卡故障。具体的硬件故障诊断与排除本书不作赘述，参考文献[2]。另外，该无盘网络中可兼容多种不同硬件类型，网络扩展性极强，整个系统升级极其方便简单，能让使用年限较长、配置低的计算机得到很好的利用，延长了计算机的使用寿命。

四、结束语

计算机房中系统维护的核心问题是保证系统软件和应用软件的正常使用，节省庞大的维护费用，并减少管理员的工作量。[3]基于PXE的无盘Windows XP将需要的系统软件和应用软件安装在服务器上，学生没有权限删除和修改，保证系统软件和应用软件的正常使用。目前基于PXE的无盘网络引导速度快、性能稳定，保证工作站的高速启动和运行，即保证了计算机实验室良好的运行速度和稳定性。有盘工作站最大限度地满足了学生基本的使用和个性化学习。最重要的是采用这种管理方式进行管理，系统维护和升级方便，极大地降低了实验室维护工作量，提高实验室的管理效率。☉

参考文献：

[1]刘云等.实验机房设备的管理与维护[J].实验技术与管理,2003:115-119.

[2]陶星名等.高校计算机实验室管理与维护探讨[J].实验技术与管理,2007:142-144.

[3]储德军等.计算机实验室系统维护方法比较[J].实验科学与技术,2005(3)：96-98.

(编辑：杨馥红)

G434

B

1673-8454（2011）01-0086-03

一、引言

高校计算机实验室是学校信息技术教学主要场所，承担了大量的计算机系列课程实验教学工作，良好的实验教学环境是顺利进行教学的重要保证。目前高校计算机实验室面向广大学生开放，具有使用人数多、使用频率高的特点，计算机不光要承受长时间连续正常运作的压力，并且要承受学生在学习和使用过程中对计算机软硬件的损坏以及病毒的攻击。因此，如何有效地利用现有资源对计算机实验室进行升级、管理和维护，保证计算机实验室良好的运行速度和稳定性，是广大计算机实验管理人员面临的问题。