[发明专利]一种网络启动sBOOT协议设计与实现

说明书

一、技术领域

本发明涉及计算机系统远程引导、BIOS、iSCSI网络存储等技术，属于网络启动协议技术领域的创新。本发明完整地设计了针对计算机WINDWOS和LINUX操作系统的网络远程引导协议并进行了实现。

二、背景技术

PXE(Preboot Execution Environment)是INTEL推出的可用于无盘、有盘联网的网络协议。使用PXE功能，首先要求客户端网卡的支持，其次，在服务器端也要有支持此协议的网管软件。在远程启动过程中，客户端通过PXE(存放于主板或者网卡上的BIOS ROM中)向服务器发生请求，要求服务器分配一个IP地址，再用TFTP(Trivial File Transfer Protocol/小文件传输协议)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。

iSCSI协议就是一个在网络上封包和解包的过程，在网络的一端，数据包被封装成包括TCP/IP头、iSCSI识别包和SCSI数据三部分内容，传输到网络另一端时，这三部分内容分别被顺序地解开。iSCSI系统发出一个SCSI命令，命令被封装到第四层的信息包中并发送。接收方从信息包中抽取SCSI命令并执行，然后把返回的SCSI命令和数据封装到IP信息包中，并将它们发回到发送方。系统抽取数据或命令，并把它们传回SCSI子系统。所有这一切的完成都无需用户干预，而且对终端用户是完全透明的。

三、发明内容

本发明针对操作系统远程引导，提供了新型的网络启动协议sBOOT，并进行了完整实现。

当客户机启动后，其网卡上的Boot Rom会广播一个引导请求帧FIND，该帧中包含有客户机的网卡MAC地址，server端远程启动服务收到客户机广播的FIND帧后，根据帧中所带的客户机网卡MAC地址，检查授权配置中是否有该卡号的配置记录：如果不存在这个记录，引导过程不能继续；如果存在此客户机的记录，远程启动服务发送一个FOUND帧，同样，这个帧中包含了服务器的网卡MAC地址，然后就调用BOOTP(boot protocol/启动协议)或者DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol/动态主机配置协议，分配给客户机端的机器名字、IP地址、服务器端的IP地址以及启动时的映像文件等。

客户机收到第一个响应后，则发送一个请求帧给第一个响应的远程启动服务器，以请求传送启动所需的文件。

当远程启动服务器收到客户机请求帧后，会根据其授权配置中的客户机记录查找对应的启动映像文件，并发送给客户机一个回应帧，通过TFTP将客户机所需的启动文件传送给客户机。

客户机接收到完整的启动映像文件后，就开始执行文件中的启动程序，将执行点转向启动映像程序的入口，启动客户机。

以上是标准PXE引导过程，之后就是操作系统的引导和加载，不同的OS有不同的引导方式，但均可以从磁盘加载。本发明设计采用sBOOT协议引导操作系统，引导过程为启动映像文件对客户机网卡加载iSCSI协议栈，并传送IP SAN网络磁盘配置信息，客户机通过iSCSI协议将服务器端的一个授权TARGET映射为本地SCSI虚拟磁盘，然后从虚拟磁盘启动，继续引导操作系统。

引导过程参考图1所示。

sBOOT协议规程说明如下：

①当客户机向一个iSCSItarget设备发出访问请求时，sBOOT应用程序通过系统调用访问文件系统；

②文件系统解释这个I/O命令，分析I/O命令所在的设备和地址，然后将请求发送给SCSI上层驱动程序；

③SCSI上层驱动程序将相应的I/O命令转换为SCSI命令，并发送给sBOOT iSCSI Initiator；

④sBOOT iSCSI Initiator将SCSI命令封装打包，通过网络发送到sBOOT iSCSI Target模块；

⑤sBOOT iSCSl Target模块收到iSCSI命令包后，将iSCSI命令包中的SCSI命令发送给SCSI底层驱动程序；

⑥由SCSI底层驱动程序完成I/O请求，将数据按原路径返回给用户。

启动流程参考图2所示。

四、附图说明

图1网络启动引导过程

图2系统启动流程

五、具体实施方式