[发明专利]基于操作系统网络驱动的无盘计算机启动方法

说明书

技术领域

本发明涉及在无盘计算机上加载和运行操作系统的方法。 

背景技术

通常情况下，计算机的操作系统加载和启动都采用基于磁盘的启动方式，也就是常说的“有盘启动”方式。在有盘启动方式中，计算机带有本地磁盘，启动时主板上的固件程序Firmware或基本输入输出系统BIOS(Basic Input Output System)直接从本地硬盘的引导区加载启动引导程序Bootloader，再由Bootloader加载和启动操作系统。然而，在许多应用领域计算机不带本地磁盘，这些无本地磁盘的计算机需要采用从远程服务器加载和运行操作系统的“无盘启动”方式。 

采用无盘启动方式具有维护简单、安全性高等特点，主要的应用领域包括：(1)证券、教育、网吧、酒店、KTV等领域：为了管理和维护方便，或是出于安全性的考虑，这些应用领域多采用无盘工作站的运行模式，无盘工作站需要采用无盘启动方式进行管理和运行；(2)高性能计算领域：在构建大规模高性能并行计算机系统时，由于无盘计算结点I/O接口少、结点机耗电量低、占用的空间小，这使得高性能计算机的结点机设计相对简单，系统组装密度高，管理和维护简单，因此高性能并行计算机系统的计算结点多为无盘结构，需要采用无盘启动方式。单个无盘工作站或无盘高性能计算结点机称为无盘计算机，在无盘计算机上最终启动的操作系统称为目标操作系统。 

在无盘启动方式中，由于计算机没有本地硬盘，因此其目标操作系统需要从远程服务器加载，即从远程服务器下载目标操作系统的映像，然后启动目标操作系统。为了实现无盘启动，无盘计算机必须提供可支持远程加载操作系统映像的网络设备驱动和通信协议。传统的基于PXE(Preboot eXecution Environment，远程预启动执行环境)标准的无盘计算机启动方法包括以下步骤： 

第一步、编写BIOS层的网络驱动和通信协议。针对无盘计算机的体系结构特点，编写BIOS层的网络驱动和通信协议，以支持远程操作系统加载。 

第二步、固化BIOS层的网络驱动和通信协议。将BIOS层的网络驱动和通信协议代 码通过硬件烧录器写入固化部件中。目前有两种实现方式，一是在网络通信控制卡NIC(Network Interface Controller)上设计远程启动固化部件，然后将BIOS层的网络驱动与通信协议写入远程启动固化部件；二是直接将BIOS层的网络驱动和通信协议写入BIOS固化部件中。 

第三步、配置服务器。在服务器上配置无盘启动所需的DHCP服务和文件传输服务，并放置目标操作系统映像： 

3.1准备无盘计算机启动所需的目标操作系统映像，具体内容由目标操作系统的类型及用户需求决定； 

3.2配置DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol，动态主机配置协议)服务，用于向无盘计算机动态分配IP地址； 

3.3配置文件传输服务，并在该服务的工作目录下放置目标操作系统映像。 

第四步、利用BIOS层的网络驱动和通信协议启动无盘计算机。完成前面的三个步骤后，每次启动无盘计算机，需要完成如下流程： 

4.1无盘计算机加电； 

4.2无盘计算机的Firmware或BIOS固件初始化硬件系统，并扫描网络设备； 

4.3如果网络驱动和通信协议固化在BIOS中，则从BIOS固化部件中加载BIOS层的网络驱动与通信协议，转步骤4.5； 

4.4如果网络驱动和通信协议固化在NIC的远程启动部件中，则从远程启动部件加载BIOS层的网络驱动和通信协议，转步骤4.5；否则，由于没有网络驱动和通信协议的支持，无盘计算机的远程启动失败，启动过程终止； 

4.5利用BIOS层通信协议与服务器通信，访问服务器上的DHCP服务，为无盘计算机获取一个IP地址； 

4.6下载目标操作系统映像：利用BIOS层通信协议访问服务器上的文件传输服务，下载目标操作系统映像至无盘计算机的内存中； 

4.7利用引导程序加载并启动目标操作系统，完成无盘计算机的启动。 

这种无盘启动方法依赖BIOS固件或NIC远程启动部件中的网络驱动和通信协议支 持，可称为基于BIOS网络驱动的无盘计算机启动方法。这种无盘计算机启动方法的关键是在加载目标操作系统之前，需要在BIOS层提供对网络驱动和相关通信协议的支持。在实际使用中，这种无盘启动方式存在如下缺陷：