x86 架构测试方案

[ZCShou]

四、x86 架构测试方案

4.1 测试原理

x86 架构开发板的引导程序（BIOS）各厂家通常差别较大，但是，他们一般都支持 PXE 功能。我们通过 PXE 来实现测试固件的加载。

PXE 规范：描述了一个标准化的 客户端 ↔ 服务器 环境，通信过程使用的是 UDP/IP、DHCP、TFTP 等多个标准互联网协议。

4.2 PXE 服务端架构

┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
│                      x86 开发板                              │
│                  (PXE Client)                               │
└────────────────────┬────────────────────────────────────────┘
                     │
                     │ 1. DHCP Discover
                     │ 2. DHCP Offer (IP + TFTP Server)
                     │ 3. DHCP Request
                     │ 4. DHCP Ack
                     │
                     ▼
┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
│                      路由器                                  │
│                   (DHCP Relay)                              │
└────────────────────┬────────────────────────────────────────┘
                     │
                     ▼
┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
│                   测试服务器                                 │
│  ┌─────────────┐  ┌─────────────┐  ┌─────────────────────┐ │
│  │ DHCP Server │  │ TFTP Server │  │ 启动镜像            │ │
│  │ (dnsmasq)   │  │ (tftpd-hpa) │  │ - pxelinux.0        │ │
│  │             │  │             │  │ - kernel            │ │
│  │             │  │             │  │ - initrd            │ │
│  └─────────────┘  └─────────────┘  └─────────────────────┘ │
└─────────────────────────────────────────────────────────────┘

4.3 实施步骤

步骤 1：安装 DHCP 服务器

选项 A：使用 dnsmasq（推荐）

# 安装 dnsmasq
sudo apt-get update
sudo apt-get install dnsmasq

# 配置 dnsmasq
sudo vim /etc/dnsmasq.d/pxe.conf

配置文件内容：

# 监听接口
interface=eth0
bind-interfaces

# DHCP 配置
dhcp-range=192.168.1.50,192.168.1.150,12h
dhcp-option=3,192.168.1.1  # 网关
dhcp-option=6,8.8.8.8      # DNS

# PXE 启动配置
dhcp-boot=pxelinux.0,pxeserver,192.168.1.10
enable-tftp
tftp-root=/var/lib/tftpboot

选项 B：使用 ISC DHCP Server

# 安装 ISC DHCP Server
sudo apt-get install isc-dhcp-server

# 配置
sudo vim /etc/dhcp/dhcpd.conf

配置文件内容：

subnet 192.168.1.0 netmask 255.255.255.0 {
    range 192.168.1.50 192.168.1.150;
    option routers 192.168.1.1;
    option domain-name-servers 8.8.8.8;
    option subnet-mask 255.255.255.0;
    option broadcast-address 192.168.1.255;
    default-lease-time 600;
    max-lease-time 7200;

    # PXE 配置
    next-server 192.168.1.10;
    filename "pxelinux.0";
}

步骤 2：安装 TFTP 服务器

# 安装 tftpd-hpa
sudo apt-get install tftpd-hpa

# 配置
sudo vim /etc/default/tftpd-hpa

配置文件内容：

TFTP_USERNAME="tftp"
TFTP_DIRECTORY="/var/lib/tftpboot"
TFTP_ADDRESS=":69"
TFTP_OPTIONS="--secure"

创建 TFTP 根目录：

sudo mkdir -p /var/lib/tftpboot
sudo chmod -R 777 /var/lib/tftpboot

步骤 3：准备启动镜像

下载 PXELINUX：

# 下载 syslinux（包含 pxelinux.0）
wget https://kernel.org/pub/linux/utils/boot/syslinux/syslinux-6.03.tar.gz
tar -xzf syslinux-6.03.tar.gz

# 复制 pxelinux.0 到 TFTP 根目录
sudo cp syslinux-6.03/bios/core/pxelinux.0 /var/lib/tftpboot/
sudo cp syslinux-6.03/bios/com32/elflink/ldlinux/ldlinux.c32 /var/lib/tftpboot/

准备内核和 initrd：

# 复制 AxVisor 内核
sudo cp axvisor-image /var/lib/tftpboot/kernel

# 创建 initrd（如果需要）
sudo mkinitramfs -o /var/lib/tftpboot/initrd

创建 PXE 配置：

# 创建配置目录
sudo mkdir -p /var/lib/tftpboot/pxelinux.cfg

# 创建默认配置
sudo vim /var/lib/tftpboot/pxelinux.cfg/default

配置文件内容：

DEFAULT axvisor
LABEL axvisor
    KERNEL kernel
    APPEND console=ttyS0,115200n8 earlyprintk=ttyS0,115200n8 debug

步骤 4：配置网络

路由器配置：

1. 配置 DHCP Relay（如果 DHCP 服务器不在同一网段）
2. 确保 PXE 流量可以到达测试服务器

VLAN 配置（可选）：

# 创建 VLAN
sudo vconfig add eth0 100
sudo ifconfig eth0.100 192.168.1.10 up

步骤 5：启动服务

# 启动 DHCP 服务
sudo systemctl start dnsmasq
sudo systemctl enable dnsmasq

# 启动 TFTP 服务
sudo systemctl start tftpd-hpa
sudo systemctl enable tftpd-hpa

# 检查服务状态
sudo systemctl status dnsmasq
sudo systemctl status tftpd-hpa

步骤 6：测试验证

使用 QEMU 测试：

# 安装 QEMU
sudo apt-get install qemu-system-x86

# 测试 PXE 启动
qemu-system-x86_64 \
  -boot n \
  -net nic \
  -net user,tftp=/var/lib/tftpboot,bootfile=/pxelinux.0

使用真实硬件测试：

1. 将 x86 开发板连接到网络
2. 配置 BIOS 启动顺序为 Network First
3. 观察启动日志，确认固件加载成功

4.4 常见问题

问题 1：PXE 启动失败，提示 "TFTP open timeout"

• 检查 TFTP 服务是否运行：sudo systemctl status tftpd-hpa
• 检查防火墙：sudo ufw allow 69/udp
• 检查文件权限：ls -la /var/lib/tftpboot/

问题 2：DHCP 不分配 IP

• 检查 DHCP 服务是否运行：sudo systemctl status dnsmasq
• 检查网络连接：ping 192.168.1.10
• 查看日志：sudo journalctl -u dnsmasq -f

问题 3：不同 BIOS 的兼容性问题

• 尝试不同的 pxelinux 版本（pxelinux.0、pxelinux.1、gpxelinux.0）
• 检查 BIOS 的 PXE 实现（Intel/Realtek/其他）
• 调整 MTU 大小

4.5 自动化脚本示例

#!/bin/bash
# pxe-setup.sh - PXE 服务端一键部署脚本

set -e

echo "=== AxVisor x86 PXE 服务端部署脚本 ==="

# 检查权限
if [ "$EUID" -ne 0 ]; then
  echo "请使用 root 权限运行此脚本"
  exit 1
fi

# 安装依赖
echo "[1/5] 安装依赖包..."
apt-get update
apt-get install -y dnsmasq tftpd-hpa syslinux

# 配置 dnsmasq
echo "[2/5] 配置 DHCP 服务器..."
cat > /etc/dnsmasq.d/pxe.conf <<EOF
interface=eth0
bind-interfaces
dhcp-range=192.168.1.50,192.168.1.150,12h
dhcp-option=3,192.168.1.1
dhcp-option=6,8.8.8.8
dhcp-boot=pxelinux.0,pxeserver,192.168.1.10
enable-tftp
tftp-root=/var/lib/tftpboot
EOF

# 配置 TFTP
echo "[3/5] 配置 TFTP 服务器..."
sed -i 's|TFTP_DIRECTORY=".*"|TFTP_DIRECTORY="/var/lib/tftpboot"|' /etc/default/tftpd-hpa

# 准备启动镜像
echo "[4/5] 准备启动镜像..."
mkdir -p /var/lib/tftpboot/pxelinux.cfg
cp /usr/lib/PXELINUX/pxelinux.0 /var/lib/tftpboot/
cp /usr/lib/syslinux/modules/bios/ldlinux.c32 /var/lib/tftpboot/

# 创建默认配置
cat > /var/lib/tftpboot/pxelinux.cfg/default <<EOF
DEFAULT axvisor
LABEL axvisor
    KERNEL kernel
    APPEND console=ttyS0,115200n8
EOF

# 启动服务
echo "[5/5] 启动服务..."
systemctl restart dnsmasq
systemctl restart tftpd-hpa
systemctl enable dnsmasq
systemctl enable tftpd-hpa

echo "=== 部署完成 ==="
echo "请将 AxVisor 内核复制到 /var/lib/tftpboot/kernel"
echo "然后重启 x86 开发板进行测试"