通過COM口管理Linux服務器

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　　本文簡要地介紹了如何通過常見的COM口進行Linux服務器的控制台的擴展，具有實用性和簡易性，不受服務器網絡等條件的限制，可以方便地管理實際生產環境中的Linux服務器。

　　說到管理Linux服務器，大家會有很多種不同的辦法：鍵盤+顯示器、通過網絡登陸、基於WEB的工具、X系統下的圖形工具等等，這些方法用在普通的服務器或者自己 的PC服務器上是沒有任何問題的，但是要管理一台24X7模式的服務器，確保在任何情況下都能直接快捷地管理到服務器，就不是那麼容易了。

　　對比以上說到的幾種方式：

X系統下的圖形工具。這當然是界面很友好的方式了，而且X系統也可以通過網絡擴展到遠程，但網絡畢竟不是這麼可靠，如果服務器的網絡癱瘓了，你正好需要遠程解決網絡的問題，那該怎麼做？

基於WEB的工具。這種方式的界面也是相當友好，如webadmin，但是由於安全方面的問題，這些工具是不會安裝在真正重要的服務器上的，另外這種方式也受限於網絡；

通過網絡登陸。這是常用的辦法，一般服務器會對信賴的遠程站點開放SSH服務，以便維護人員可以遠程登陸進行日常維護，這是很安全的，但很不幸它還是基於網絡的，當然也受限於網絡；

鍵盤+顯示器。這是最保險的辦法，筆者都建議使用這種最保險的辦法，但是很不幸這也是有缺陷的，就是有很多服務器都不配備顯示器和鍵盤，就算有，也只是安裝系統時使用，一旦投入生產運行就不再使用顯示器和鍵盤了。

　　其實對於UNIX/Linux系統的服務器，可以通過COM口即串行口來擴展系統的控制台，作為另外的途徑管理服務器。

　　CONSOLE，即控制台，是系統輸出管理信息的字符輸出設備，這些管理信息是由內核產生，比如系統日志、告警信息等。Linux下默認的控制台就是鍵盤和顯示器，而一些老式的SUN、HP、IBM服務器則使用串行口接Text Terminal[1]（字符終端,如著名的DEC的VT100）作為控制台，這也是這次將要介紹的方式。

　　字符終端在大型機時代用得比較多，一個大型機通常聯接許多終端，每個終端沒有處理能力，只是簡單地用鍵盤輸入和從屏幕輸出結果，處理過程都是由大型機完成。字符終端屏幕多為黑白字符型的，不具備圖形顯示功能。這裡介紹的Text Terminal和大型機的終端是一樣的，只不過市場上早就沒有新的終端設備了，現在都是通過應用程序模擬一個終端，叫虛擬終端，如WINDOWS的超級終端就是常用的一個虛擬終端程序，在管理工作站上用打開超級終端（使用正確的速率），就相當於一個終端了。

　　這種通過串行口實行CONSOLE功能是廣泛使用的，如CISCO的路由器，都是通過這種方式進行設備的管理，小小的一條CONSOLE線就相當於一台PC的顯示器加鍵盤，這無疑為路由器省下了許多不必要的配件，而事實上部分CISCO的設備就是一台PC，如思科PIX515防火牆，只要你插上一塊PCI的顯卡到PCI槽，接上顯示器，按下PIX的開關，你就可以看到一台BX主板、奔騰II代350MHZ處理器、128M內存電腦的啟動信息，和一台普通電腦啟動是沒有任何區別的。當PIX完成自檢後，控制台就轉到CONSOLE口上了，而那個RJ45接口的CONSOLE口，其實就是一個COM口，只是接口形式不是9針D形口而己。

　　現在可以明確我們需要做的工作了：使用管理工作站的虛擬終端程序模擬一個字符終端設備，通過COM口對COM口的形式將Linux的CONSOLE重定向到該虛擬終端，以實現從虛擬終端控制Linux服務器。步驟如下：

　　1、制作交叉線

　　兩台電腦要用COM口互聯起來需要一種"NULL MODEM CABLE"，"NULL MODEM CABLE"直譯過來大致是"交叉MODEM線"，和網線的交叉線意思相近，這是用來"背靠背"聯接兩個DTE設備的，兩頭都是9針D型母接頭，分別插入管理工作站和服務器的COM口中，為了方便標識建議都接第一個COM口。這種線可以自己制作，也可以去電腦城買，最方便的是有CISCO的標准CONSOLE線加RJ45轉9針D型母接頭的轉接頭(部件號74-0495-01)，可以直接使用。自己制作可以參考以下的線序：

縮寫 引腳定義 方向 引腳定義 RxD Receive Data 2 <---- 3 TxD Transmit Data TxD Transmit Data 3 ----> 2 RxD Receive Data +--> 6 DSR Data Set Ready DTR Data Terminal Ready 4 --+--> 1 DCD Carrier Detect GND Signal Ground 5 <----> 5 GND Signal Ground DCD Carrier Detect 1 <--+ DSR Data Set Ready 6 <--+-- 4 DTR Data Terminal Ready RTS Request To Send 7 ----> 8 CTS Clear To Send CTS Clear To Send 8 <---- 7 RTS Request To Send RI Ring Indicator 9 (not used)

　　制作時需要把Txd與Rxd、CTS與RTS、GND與GND、DTR與DSR&DCD交叉相聯，DSR&DCD表示這兩個引腳串聯在一起作為一個引腳信號。更多的詳細介紹參見Serial-HOWTO[3]。

　　2、測試聯通性

　　管理工作站和服務器接上交叉線後，可以簡單地來測試一下這條線是否起作用。在管理工作站上用超級終端新建一個聯接，速率9600，8數據位，1停止位，無奇偶校驗位，無硬件"Flow control"；在服務器上echo '1'>/dev/ttyS0(需要ROOT權限)，在管理工作站超級終端裡觀察是否能收到數字1，如果能收到就表明聯接無問題。如果不能收到則要在服務器上檢查一下各信號引腳是否正確，使用命令"statserial /dev/ttyS0"可以查看當前串行口的狀態（在CABLE對端不接管理工作站時或者線序錯誤時DSR狀態為0），聯接狀態如下：

Device: /dev/ttyS0 Signal Name Pin（25） Pin（9） Direction (computer) Status Full Name ----- --- --- --------- ------ ----- FG 1 - - - Frame Ground TxD 2 3 out - Transmit Data RxD 3 2 in - Receive Data RTS 4 7 out 1 Request To Send CTS 5 8 in 0 Clear To Send DSR 6 6 in 1 Data Set Ready GND 7 5 - - Signal Ground DCD 8 1 in 0 Data Carrier Detect DTR 20 4 out 1 Data Terminal Ready RI 22 9 in 0 Ring Indicator

　　3、從POST開始

　　這是很多電腦都無法實現的功能，這主要取決於主板BIOS是否支持。POST（Power On Self Test）即我們通常說的自檢，我們可以看到系統的基本信息及檢查過程，當然也有可能有出錯的提示信息及相應的處理提示，有一些型號的服務器主板（如INTEL原裝NL440BX）可以將POST重定向到COM口，這樣我們可以接一個終端在COM口上便能看到POST過程，當然也可以通過終端操作，完全不需要鍵盤和顯示器。可惜一般情況下我們的主板並不支持這項功能，但是沒有關系，我們可以先設定好BIOS參數（Halt On 設置為None）忽略無關緊要的出錯信息，讓每次系統自檢都順利通過，這樣系統便能順利進入硬盤啟動了。

　　4、重定向GRUB

　　也許你有幾個系統（如FreeBSD），或者有新的內核需要進行測試，你可能希望通過COM口來選擇系統，將GRUB重定向到COM口也是可能的。我們在GRUB的manual頁[4]可以看到其支持seriral終端，在GRUB配置文件第一條Title的前面加入兩行如下：

serial --unit=0 --speed=38400
terminal serial console;

　　我們便能從接在COM口上的終端中看到GRUB的提示信息，通過上、下鍵選擇光帶就可以正確地進入各個系統了。LILO的用法類似，請參閱LILO的手冊頁。

　　5、重定向CONSOLE

　　為了能夠控制Linux服務器啟動過程，我們需要傳遞一些參數到Linux內核中，從serial-console[2]中我們可以看到只需要將console=ttyS0,9600傳遞到內核中就可以實現CONSOLE重定向到串口。當然9600的速度太慢，我們可以使用38400的速率，這樣顯示的速度就和啟動時顯示器上顯示的速度差不多了。我的服務器使用GRUB，所以我的/boot/grub/menu.lst文件中kernel語句如下：

kernel /vmlinuz-2.4.20-8 ro root=LABEL=/ console=tty0 console=ttyS0,38400;

　　現在重新啟動Linux服務器，打開超級終端，不出意外就能看到平時在顯示器上才看得到的啟動信息，當然你也可以按"i"鍵進入交互式的啟動模式，當然在不小心踢掉電源後也能輕松輸入"Y"進行文件系統檢測，是不是很好用？不過啟動完了系統後怎麼就停在那裡不動了？好像Linux很笨啊，它居然不知道我想從這裡登錄進系統？不要怪Linux，我們馬上就來解釋為什麼會這樣以及解決辦法。

　　6、開啟ttyS0登陸

　　其實Linux啟動時的信息都是由KERNEL顯示的，缺省情況下啟動完畢了後init再運行mingetty來提供6個虛擬終端來登陸系統，這可以在/etc/inittab文件中清楚地看到。其實login和內核是沒有關系的，所以如果只是在內核中加入參數使其能從COM口交互式地操作並不代表能從超級終端登錄系統，我們需要另外運行一個提供從串口登錄能力的程序，這個程序就是agetty，它是屬於util-Linux軟件包中的一員，大家可以參考其man手冊頁以獲得更多的信息，這些信息在其他的文檔[1][3]中也都提及到了。我在服務器的/etc/inittab文件中加了一行如下：

S0:2345:respawn:/sbin/agetty -L 38400 ttyS0;

　　這樣我們就能從超級終端登錄系統了，很好用吧。

　　7、一些經驗

　　使用ttyS0登錄還有一些小的竅門和經驗，以下是我的經驗：

　　COM口的傳輸距離有限制，普通的線纜只有15米的有效距離，建議使用5類雙絞線，可以擴展到50米仍能正常操作；

　　大家一般會想使用root從ttyS0登錄，但是默認的這是不行的，我們需要把該終端加入到文件/etc/securetty中，就是說終端ttyS0是安全的終端，可以使用root登錄；

　　如果服務器長時間開著的話，最好每次都使用exit退出該終端，因為如果不退出來的話，下次再登陸可能會出現輸入亂碼導致終端不可用等問題，而在登錄提示符下輸入亂碼則