CN111901143A - 一种pxe环境下异常问题诊断的方法及*** - Google Patents

一种pxe环境下异常问题诊断的方法及*** Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种PXE环境下异常问题诊断的方法及***，该方法包括：根据DHCP网络包和ARP网络包，构建当前PXE环境的网络拓扑；识别并追踪当前PXE环境中所有PXE Client的安装进度；在任一PXE Client的安装进度中，判断当前PXE环境中网络包是否处于异常状态；如果异常，判定任一PXE Client的安装出现故障；对故障进行报警；并保存安装信息并将安装信息输出至日志中。该***包括：网络拓扑构建模块、安装进度追踪模块、网络包异常判断模块、报警模块和安装信息处理模块。通过本申请，能够有效提高PXE安装问题的处理效率。

Description

一种PXE环境下异常问题诊断的方法及***
技术领域
本申请涉及预启动执行环境故障处理技术领域，特别是涉及一种PXE环境下异常问题诊断的方法及***。
背景技术
PXE(Preboot eXecution Environment，预启动执行环境)提供了一种使用网络接口启动计算机的机制，这种机制让计算机的启动可以不依赖本地数据存储设备或本地已安装的操作***。PXE分为Server(服务)端和Client(客户)端，通常PXE Server端会提供几十种乃至上百种不同版本操作***的自动化安装文件和配置，导致PXE Server的配置非常复杂。在复杂的配置中，当各种配置文件和启动路径当出现问题时，如何对异常问题进行分析是个重要的技术问题。
目前在PXE环境下对异常问题进行处理的方法，通常是只有PXE Client在安装时才会出现报错，然后由安装人员进行故障排查，最终确认哪个操作***PXE安装出现了问题。具体地，当PXE Client安装出现错误时，首先通知PXE Server管理员，检查对应操作***的PXE配置文件，检查对应操作***安装文件及路径存放，并检查网络及http服务状态，其次使用tcpdump命令进行手工抓包,保存.pcap文件，拷贝到Windows机器，使用wireshark工具打开并分析，最后定位出错原因并针对性修复。
然而，目前在PXE环境下对异常问题进行处理的方法，只能出现故障后才启动，从安装出现报错到获取故障排查结果，需要较长的时间，因此，对异常问题的处理效率较低。而且由于一个PXE Server需要支持几十个不同版本操作***的自动化安装，所以配置文件和路径非常复杂，每种操作***对应包含了不同的dhcp、http、ftp、tftp、启动菜单、启动文件等服务的基本配置。当出现问题时，排查起来非常复杂，导致故障排查效率较低。另外，当配置文件没有明显错误时，只能配置tcpdump进行网卡抓包，将抓取的所有网卡流量网络包保存成.pcap文件并将其拷贝到一台windows主机上，下载wireshark打开该文件并对网络流量包进行过滤、分析。由于PXE Server多处在非常复杂的网络环境下，大量底层网络包的流转会干扰和增加分析的困难度，使PXE网络问题定位过程耗时耗力，也会导致对异常问题的处理效率较低。
发明内容
本申请提供了一种PXE环境下异常问题诊断的方法及***，以解决现有技术中的故障处理方法耗时较多，处理效率较低的问题。
为了解决上述技术问题，本申请实施例公开了如下技术方案：
一种PXE环境下异常问题诊断的方法，所述方法包括：
根据DHCP网络包和ARP网络包，构建当前PXE环境的网络拓扑；
识别并追踪当前PXE环境中所有PXE Client的安装进度；
在任一PXE Client的安装进度中，判断当前PXE环境中网络包是否处于异常状态，所述网络包包括：DHCP网络包、ARP网络包、TFTP网络包和HTTP网络包；
如果异常，判定所述任一PXE Client的安装出现故障；
对所述故障进行报警；
保存安装信息并将所述安装信息输出至日志中，所述安装信息包括：所述任一PXEClient的IP地址、所请求的操作***版本、网络包错误代码以及所下载的文件名称字段。
可选地，所述根据DHCP网络包和ARP网络包，构建当前PXE环境的网络拓扑，包括：
利用pcap_lookupdev()函数获取当前正在使用的网卡；
利用got_packet函数，在所述网卡捕获DHCP网络包和ARP网络包；
根据所述DHCP网络包和ARP网络包，获取当前PXE环境中所有PXE Client的IP地址，定义为第一IP地址；
根据所述第一IP地址，解析形成网络地址分配表；
根据所述网络地址分配表，构建当前PXE环境的网络拓扑。
可选地，所述识别并追踪当前PXE环境中所有PXE Client的安装进度，包括：
判断libpcap函数库中是否有新的ARP寻址请求；
如果是，判定当前PXE环境中有新PXE Client的接入；
根据所述新的ARP寻址请求，DHCP服务器对所述新PXE Client分配IP地址，并将分配后的IP地址定义为第二IP地址；
实时监测所述第二IP地址的网络包；
通过过滤所述第二IP地址中TFTP网络包和HTTP网络包的Info信息，追踪所述新PXE Client的下载安装进度。
可选地，所述通过过滤所述第二IP地址中TFTP网络包和HTTP网络包的Info信息，追踪所述新PXE Client的下载安装进度，包括：
获取第二IP地址网络包中TFTP网络包的下载目标；
根据所述下载目标，确定新PXE Client的安装进度，所述安装进度包括：下载bootx64.efi阶段、下载default阶段、下载vmlinuxz阶段、下载initrd阶段、下载kickstart阶段以及下载镜像源软件包阶段。
可选地，所述网络包处于异常状态包括：
新PXE Client的网络包中出现错误代码；和/或，
在设定时间段内没有新的TFTP协议下载请求。
一种PXE环境下异常问题诊断的***，所述***内置于PXE Server中，所述***包括：
网络拓扑构建模块，用于根据DHCP网络包和ARP网络包，构建当前PXE环境的网络拓扑；
安装进度追踪模块，用于识别并追踪当前PXE环境中所有PXE Client的安装进度；
网络包异常判断模块，用于在任一PXE Client的安装进度中，判断当前PXE环境中网络包是否处于异常状态，所述网络包包括：DHCP网络包、ARP网络包、TFTP网络包和HTTP网络包，如果异常，判定所述任一PXE Client的安装出现故障；
报警模块，用于对所述故障进行报警；
安装信息处理模块，用于保存安装信息并将所述安装信息输出至日志中，所述安装信息包括：所述任一PXE Client的IP地址、所请求的操作***版本、网络包错误代码以及所下载的文件名称字段。
可选地，所述网络拓扑构建模块包括：
网卡获取单元，用于利用pcap_lookupdev()函数获取当前正在使用的网卡；
网络包捕获单元，用于利用got_packet函数，在所述网卡捕获DHCP网络包和ARP网络包；
IP地址获取单元，用于根据所述DHCP网络包和ARP网络包，获取当前PXE环境中所有PXE Client的IP地址，定义为第一IP地址；
解析单元，用于根据所述第一IP地址，解析形成网络地址分配表；
构建单元，用于根据所述网络地址分配表，构建当前PXE环境的网络拓扑。
可选地，所述安装进度追踪模块包括：
判断单元，用于判断libpcap函数库中是否有新的ARP寻址请求，如果是，判定当前PXE环境中有新PXE Client的接入；
IP地址分配单元，用于根据所述新的ARP寻址请求，对所述新PXE Client分配IP地址，并将分配后的IP地址定义为第二IP地址；
网络包监测单元，用于实时监测所述第二IP地址的网络包；
追踪单元，用于通过过滤所述第二IP地址中TFTP网络包和HTTP网络包的Info信息，追踪所述新PXE Client的下载安装进度。
可选地，所述追踪单元包括：
下载目标获取子单元，用于获取第二IP地址网络包中TFTP网络包的下载目标；
安装进度确定子单元，用于根据所述下载目标，确定新PXE Client的安装进度，所述安装进度包括：下载bootx64.efi阶段、下载default阶段、下载vmlinuxz阶段、下载initrd阶段、下载kickstart阶段以及下载镜像源软件包阶段。
本申请的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
本申请提供一种PXE环境下异常问题诊断的方法，该方法首先根据DHCP网络包和ARP网络包，构建当前PXE环境的网络拓扑；其次识别并追踪当前PXE环境中所有PXE Client的安装进度；然后在任一PXE Client的安装进度中，判断当前PXE环境中网络包的状态是否异常，如果异常，判定任一PXE Client的安装出现故障；最后对故障进行报警，并保存安装信息并将安装信息输出至日志中。本实施例通过搭建当前PXE环境的网络拓扑，实时监控PXE Client的接入情况，追踪PXE Client的安装进度，当PXE Client安装失败时，及时捕获PXE Client底层的网络包，并对安装信息进行保存和输出，便于对网络包返回状态及PXEClient安装失败原因进行分析，从而从网络底层直接定位出PXE的安装异常问题，避免对大批量的配置文件进行排查，能够大大提高PXE环境下异常问题的处理效率。而且，本实施例中能够在发生安装异常问题时，第一时间定位故障原因，而不是客户端已经出现故障后才逐一排查，有利于节省故障处理时间，提高故障处理效率。
本申请还提供一种PXE环境下异常问题诊断的***，该***包括：网络拓扑构建模块、安装进度追踪模块、网络包异常判断模块、报警模块和安装信息处理模块。该***内置于PXE Server中，通过安装进度追踪模块，能够实时监测新PXE Client的接入并自动追踪所有PXE Client的安装进度，利用网络包异常判断模块监测到安装异常时，启动报警模块和安装信息处理模块，对异常状态自动报警并保持底层网络包中关键请求错误信息和IP，从而能够从底层直接定位PXE安装过程中的异常问题。这种结构设计，能够避免对操作***中不同配置文件的排查，无需配置PXE Server TCPdump抓包工具以及windows网络协议分析环境，从而能够有效提高PXE安装问题的处理效率。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例所提供的一种PXE环境下异常问题诊断的方法的流程示意图；
图2为本申请实施例所提供的一种PXE环境下异常问题诊断的***的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
为了更好地理解本申请，下面结合附图来详细解释本申请的实施方式。
实施例一
参见图1，图1为本申请实施例所提供的一种PXE环境下异常问题诊断的方法的流程示意图。由图1可知，本实施例中PXE环境下异常问题诊断的方法主要包括如下过程：
S1：根据DHCP网络包和ARP网络包，构建当前PXE环境的网络拓扑。
具体地，步骤S1包括：
S11：利用pcap_lookupdev()函数获取当前正在使用的网卡。
PXE Server即PXE服务器，PXE Server作为DHCP的服务器，负责分发IP地址给所有的PXE Client，即PXE客户端。本实施例中利用pcap_lookupdev()函数获取当前的在用网卡。
S12：利用got_packet函数，在网卡捕获DHCP网络包和ARP网络包。
在部署PXE的Server环境下，编译并运行时，自动调用libpcap对网络包进行捕获，获取当前在用网卡并监听网络流量包中Protocol为ARP和DHCP的流量包。
S13：根据DHCP网络包和ARP网络包，获取当前PXE环境中所有PXE Client的IP地址，并将该IP地址定义为第一IP地址。
S14：根据第一IP地址，解析形成网络地址分配表。
S15：根据网络地址分配表，构建当前PXE环境的网络拓扑。
由以上步骤S11-S15可知，本实施例通过pcap_lookupdev()函数获取当前使用网卡，并在此网卡通过got_packet函数自动捕获DHCP和ARP网络包，根据DHCP和ARP网络包判断当前已分发和申请IP地址的客户端数量，以及与这些客户端对应的IP，解析形成网络地址分配表，最后根据网络地址分配表构建当前PXE环境的网络拓扑。
继续参见图1可知，构建网络拓扑之后，执行步骤S2：识别并追踪当前PXE环境中所有PXE Client的安装进度。
具体地，步骤S2包括如下过程：
S21：判断libpcap函数库中是否有新的ARP寻址请求。
如果libpcap函数库中有新的ARP寻址请求，执行步骤S22：判定当前PXE环境中有新PXE Client的接入。
否则，判定当前PXE环境中没有新PXE Client的接入。
S23：根据新的ARP寻址请求，DHCP服务器对新PXE Client分配IP地址，并将分配后的IP地址定义为第二IP地址。
本实施例中第二IP地址与新PXE Client所匹配。
S24：实时监测第二IP地址的网络包。
此处需要监测第二IP地址的所有网络包。
S25：通过过滤第二IP地址中TFTP网络包和HTTP网络包的Info信息，追踪新PXEClient的下载安装进度。
具体地，步骤S25又包括如下过程：
S251：获取第二IP地址网络包中TFTP网络包的下载目标。
S252：根据所述下载目标，判断新PXE Client的安装进度。
本实施例中的安装进度包括：下载bootx64.efi阶段、下载default阶段、下载vmlinuxz阶段、下载initrd阶段、下载kickstart阶段以及下载镜像源软件包阶段。
通过以上步骤S21-S25，能够实现对PXE Client的监控，也就是实时监测PXE服务状态。即：基于libpcap函数库，检索新Client的ARP网络包，当检测到新的DHCP请求后，将分配后的IP地址即第二IP地址，作为新PXE Client的IP地址，根据第二IP地址对新PXEClient进行追踪，并根据网络包中TFTP协议包的下载目标，确定当前安装步骤处于下载bootx64.efi/default/vmlinuxz/initrd/kickstart/镜像源软件包等阶段。
继续参见图1可知，识别并追踪当前PXE环境中所有PXE Client的安装进度后，执行步骤S3：在任一PXE Client的安装进度中，判断当前PXE环境中网络包的状态是否异常。
本实施例中的网络包包括：DHCP网络包、ARP网络包、TFTP网络包和HTTP网络包。
网络包处于异常状态包括：
第一种情况：新PXE Client的网络包中出现错误代码，或者，
第二种情况：在设定时间段内没有新的TFTP协议下载请求，或者，
第三种情况：新PXE Client的网络包中出现错误代码和在设定时间段内没有新的TFTP协议下载请求三种情况。
针对只有一个客户端的情况，网络包异常状态处于第一种情况或第二种情况时判定为网络包异常状态。针对多个客户端的情况，网络包异常状态可能还包括第三种情况，即：一个客户端出现新PXE Client的网络包中出现错误代码情况，而另一个客户端出现在设定时间段内没有新的TFTP协议下载请求，这些情况都判定为网络包处于异常状态。
如果当前PXE环境中网络包的状态异常，执行步骤S4：判定任一PXE Client的安装出现故障。如果当前PXE环境中网络包的状态正常，判定任一PXE Client的安装未出现故障。
当判定任一PXE Client的安装出现故障时，执行步骤S5和S6。其中步骤S5：对故障进行报警。
S6：保存安装信息并将安装信息输出至日志中。
其中，安装信息包括：任一PXE Client的IP地址、所请求的操作***版本、网络包错误代码以及所下载的文件名称字段。
由以上步骤S3-S6可知，对PXE Client的监控过程中，基于libpcap函数库检测标记为新PXE Client的网络包中，是否出现错误代码或状态异常的数据包，错误代码即ErrorCode，或者是否在设定时间段内没有新的TFTP协议下载请求，如果有这种情况，将异常情况的IP所匹配的PXE Client判定为状态异常的PXE Client，此时自动保存该IP地址以及当前所请求的文件名，，定位当前下载进度，保存在异常日志中，并向root用户自动发送mail提示信息，实现故障报警并为故障排查提供依据。
实施例二
在图1所示实施例的基础之上参见图2，图2为本申请实施例所提供的一种PXE环境下异常问题诊断的***的结构示意图。由图2可知，本实施例中PXE环境下异常问题诊断的***主要包括：网络拓扑构建模块、安装进度追踪模块、网络包异常判断模块、报警模块和安装信息处理模块。
其中，网络拓扑构建模块，用于根据DHCP网络包和ARP网络包，构建当前PXE环境的网络拓扑。安装进度追踪模块，用于识别并追踪当前PXE环境中所有PXE Client的安装进度。网络包异常判断模块，用于在任一PXE Client的安装进度中，判断当前PXE环境中网络包是否处于异常状态，网络包包括：DHCP网络包、ARP网络包、TFTP网络包和HTTP网络包，如果异常，判定任一PXE Client的安装出现故障。报警模块，用于对故障进行报警。安装信息处理模块，用于保存安装信息并将安装信息输出至日志中，安装信息包括：任一PXE Client的IP地址、所请求的操作***版本、网络包错误代码以及所下载的文件名称字段。
网络拓扑构建模块包括：网卡获取单元、网络包捕获单元、IP地址获取单元、解析单元和构建单元。其中，网卡获取单元，用于利用pcap_lookupdev()函数获取当前正在使用的网卡；网络包捕获单元，用于利用got_packet函数，在网卡捕获DHCP网络包和ARP网络包；IP地址获取单元，用于根据DHCP网络包和ARP网络包，获取当前PXE环境中所有PXEClient的IP地址，定义为第一IP地址；解析单元，用于根据第一IP地址，解析形成网络地址分配表；构建单元，用于根据网络地址分配表，构建当前PXE环境的网络拓扑。
安装进度追踪模块包括：判断单元、IP地址分配单元、网络包监测单元和追踪单元。其中，判断单元，用于判断libpcap函数库中是否有新的ARP寻址请求，如果是，判定当前PXE环境中有新PXE Client的接入；IP地址分配单元，用于根据新的ARP寻址请求，对新PXEClient分配IP地址，并将分配后的IP地址定义为第二IP地址；网络包监测单元，用于实时监测第二IP地址的网络包；追踪单元，用于通过过滤第二IP地址中TFTP网络包和HTTP网络包的Info信息，追踪新PXE Client的下载安装进度。
进一步地，追踪单元包括：下载目标获取子单元和安装进度确定子单元。其中，下载目标获取子单元，用于获取第二IP地址网络包中TFTP网络包的下载目标；安装进度确定子单元，用于根据下载目标，确定新PXE Client的安装进度，安装进度包括：下载bootx64.efi阶段、下载default阶段、下载vmlinuxz阶段、下载initrd阶段、下载kickstart阶段以及下载镜像源软件包阶段。
该实施例中PXE环境下异常问题诊断的***的工作原理和工作方法，在图1所示的实施例中已经详细阐述，在此不再赘述。
以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种PXE环境下异常问题诊断的方法，其特征在于，所述方法包括：
根据DHCP网络包和ARP网络包，构建当前PXE环境的网络拓扑；
识别并追踪当前PXE环境中所有PXE Client的安装进度；
在任一PXE Cl ient的安装进度中，判断当前PXE环境中网络包是否处于异常状态，所述网络包包括：DHCP网络包、ARP网络包、TFTP网络包和HTTP网络包；
如果是，判定所述任一PXE Cl ient的安装出现故障；
对所述故障进行报警；
保存安装信息并将所述安装信息输出至日志中，所述安装信息包括：所述任一PXEClient的IP地址、所请求的操作***版本、网络包错误代码以及所下载的文件名称字段。
2.根据权利要求1所述的一种PXE环境下异常问题诊断的方法，其特征在于，所述根据DHCP网络包和ARP网络包，构建当前PXE环境的网络拓扑，包括：
利用pcap_lookupdev()函数获取当前正在使用的网卡；
利用got_packet函数，在所述网卡捕获DHCP网络包和ARP网络包；
根据所述DHCP网络包和ARP网络包，获取当前PXE环境中所有PXE Client的IP地址，定义为第一IP地址；
根据所述第一IP地址，解析形成网络地址分配表；
根据所述网络地址分配表，构建当前PXE环境的网络拓扑。
3.根据权利要求1所述的一种PXE环境下异常问题诊断的方法，其特征在于，所述识别并追踪当前PXE环境中所有PXE Client的安装进度，包括：
判断libpcap函数库中是否有新的ARP寻址请求；
如果是，判定当前PXE环境中有新PXE Client的接入；
根据所述新的ARP寻址请求，DHCP服务器对所述新PXE Client分配IP地址，并将分配后的IP地址定义为第二IP地址；
实时监测所述第二IP地址的网络包；
通过过滤所述第二IP地址中TFTP网络包和HTTP网络包的Info信息，追踪所述新PXE Client的下载安装进度。
4.根据权利要求3所述的一种PXE环境下异常问题诊断的方法，其特征在于，所述通过过滤所述第二IP地址中TFTP网络包和HTTP网络包的Info信息，追踪所述新PXE Client的下载安装进度，包括：
获取第二IP地址网络包中TFTP网络包的下载目标；
根据所述下载目标，确定新PXE Client的安装进度，所述安装进度包括：下载bootx64.efi阶段、下载default阶段、下载vmlinuxz阶段、下载initrd阶段、下载kickstart阶段以及下载镜像源软件包阶段。
5.根据权利要求3所述的一种PXE环境下异常问题诊断的方法，其特征在于，所述网络包处于异常状态包括：
新PXE Client的网络包中出现错误代码；和/或，
在设定时间段内没有新的TFTP协议下载请求。
6.一种PXE环境下异常问题诊断的***，其特征在于，所述***内置于PXE Server中，所述***包括：
网络拓扑构建模块，用于根据DHCP网络包和ARP网络包，构建当前PXE环境的网络拓扑；
安装进度追踪模块，用于识别并追踪当前PXE环境中所有PXE Cl ient的安装进度；
网络包异常判断模块，用于在任一PXE Client的安装进度中，判断当前PXE环境中网络包是否处于异常状态，所述网络包包括：DHCP网络包、ARP网络包、TFTP网络包和HTTP网络包，如果异常，判定所述任一PXE Client的安装出现故障；
报警模块，用于对所述故障进行报警；
安装信息处理模块，用于保存安装信息并将所述安装信息输出至日志中，所述安装信息包括：所述任一PXE Client的IP地址、所请求的操作***版本、网络包错误代码以及所下载的文件名称字段。
7.根据权利要求6所述的一种PXE环境下异常问题诊断的***，其特征在于，所述网络拓扑构建模块包括：
网卡获取单元，用于利用pcap_lookupdev()函数获取当前正在使用的网卡；
网络包捕获单元，用于利用got_packet函数，在所述网卡捕获DHCP网络包和ARP网络包；
IP地址获取单元，用于根据所述DHCP网络包和ARP网络包，获取当前PXE环境中所有PXECl ient的IP地址，定义为第一IP地址；
解析单元，用于根据所述第一IP地址，解析形成网络地址分配表；
构建单元，用于根据所述网络地址分配表，构建当前PXE环境的网络拓扑。
8.根据权利要求6所述的一种PXE环境下异常问题诊断的***，其特征在于，所述安装进度追踪模块包括：
判断单元，用于判断l ibpcap函数库中是否有新的ARP寻址请求，如果是，判定当前PXE环境中有新PXE Cl ient的接入；
IP地址分配单元，用于根据所述新的ARP寻址请求，对所述新PXE Client分配IP地址，并将分配后的IP地址定义为第二IP地址；
网络包监测单元，用于实时监测所述第二IP地址的网络包；
追踪单元，用于通过过滤所述第二IP地址中TFTP网络包和HTTP网络包的Info信息，追踪所述新PXE Client的下载安装进度。
9.根据权利要求8所述的一种PXE环境下异常问题诊断的***，其特征在于，所述追踪单元包括：
下载目标获取子单元，用于获取第二IP地址网络包中TFTP网络包的下载目标；
安装进度确定子单元，用于根据所述下载目标，确定新PXE Client的安装进度，所述安装进度包括：下载bootx64.efi阶段、下载default阶段、下载vmlinuxz阶段、下载initrd阶段、下载kickstart阶段以及下载镜像源软件包阶段。
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