电脑维护系统的开发

孙小芳　毛汝生　李诣　王虎林

摘要：随着电脑软件及硬件技术的不断发展，操作电脑也早已从DOS下的命令行操作方式变成了如Windows图形化的窗口操作方式。但伴随着电脑技术及网络技术的飞速发展，计算机病毒技术、黑客技术及木马技术也取得了很大的发展，这就使得电脑系统随时都有可能出现故障，甚至于瘫痪！在电脑成为我们学习、生活、娱乐中不可缺少的重要工具的今天，电脑系统的维护也就成为了我们经常要做的工作之一。该文主要介绍一下电脑维护系统的开发所用到的相关技术，希望对大家有所帮助。

关键词：WinPE；PXE；系统；维护

中图分类号：TP3 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2012）33-7893-03

随着电脑软硬件技术及网络技术的飞速发展，Internet就像空气一样渗入每一个国家、每一个行业、每一家公司、每一个家庭，在我们还来不及仔细思考的时候就来到我们的身边，进入了我们的生活，电脑也就成为了我们学习、生活、娱乐、办公中不可缺少的重要工具。学生获取知识的方法和手段也发生了巨大的变化，学生在校期间操作电脑的时间也越来越多。同时，学校办公的效率及质量也越来越多地依赖于电脑系统及电脑网络的稳定。但伴随着电脑技术及网络技术的飞速发展，计算机病毒技术、黑客技术及木马技术也取得了很大的发展，这就使得学生自备电脑和学校办公电脑系统随时都有可能出现故障，甚至于瘫痪，这将极大地影响到我们学习、生活、娱乐、办公的效率及质量！该文第一作者曾经担任过学校的网络管理员达八年之久，在工作和生活中经常会接到老师、职工家属及学生的求助电话，求助内容绝大多数都和电脑系统有关。在帮助他人解决问题的过程中，由于电脑硬件、软件、问题症状千差万别，我们深刻地体会到拥有一套电脑维护系统的重要性。故此，该文作者申报了2010年度的河南省教育厅自然科学研究计划项目，项目编号为2010C520017。经过这几年的开发、测试、完善，开发成果达到了申报书中的要求。下面就电脑维护系统的开发所涉及到的主要技术作一些说明，希望对大家有所帮助。

本电脑维护系统的开发包含单机版电脑维护系统开发及PXE网络版电脑维护系统开发二个部分，涉及到的关键技术有WinPE的制作、系统封装及部署、硬件识别及驱动集成、万能电脑Ghost系统镜像制作、电脑启动技术（含光盘启动、U盘启动及PXE网络启动）等。

在WinPE工具盘出现以前，电脑系统维护基本上是采用DOS工具，要求电脑有软盘驱动器，使用者对DOS程序命令参数有较深入的了解，并在命令行下进行，可操作性差，容易出错。在WinPE出现以后，电脑系统维护基本上都是在图形化的窗口下进行，通过“傻瓜式”的点击几下鼠标就可以进行电脑系统的维护操作，可操作性强，优势明显。

WinPE工具盘的全称应为“WindowsPreinstallationEnvironment工具盘”，即Windows预安装环境工具盘。以WinPE为平台集成各类维护工具而构建的电脑维护系统是电脑维护技术发展的前沿阵地，这种工具盘是基于Windows内核，不依赖硬盘上的操作系统，可以启动电脑，可以识别硬盘上的FAT32/NTFS格式分区，根据需要也可以集成网络组件、多媒体组件，最重要的是它具有图形界面，用户可以在熟悉的Windows环境下对硬盘上的Windows2000/XP/2003/Vista等操作系统进行维护操作。WinPE工具盘不仅可以对普通电脑进行系统维护，也可以对专业服务器进行系统维护。对于经常使用电脑的人员来说，在电脑病毒、木马日益狂虐的今天，掌握一定的基于WinPE的电脑系统维护技能是十分有必要的！

要获得WinPE工具盘，你可以先用BartsPEBuilder软件制作出WinPE工具盘的光盘镜像，然后按照需要修改并集成各类维护工具，最后用Nero软件将光盘镜像刻录成光盘。为了减小维护系统占用的大小，还可以用Window系统自带的压缩软件makecab.exe对光盘镜像进行压缩。经过这样的压缩处理，WinPE工具盘完全可以刻录到一张220MB的3寸小光盘上。由于该文作者开发的维护系统要兼顾PXE网络启动，故没有对WinPE镜像进行压缩处理。如果你嫌自己制作WinPE工具盘太麻烦的话，你也可以充分利用网络资源，下载一个现成的WinPE工具盘的光盘镜像并刻盘。

万能克隆有两种方法，一种是删除驱动直接克隆，一种是完全重新封装！早期的万能克隆采用的是删除驱动直接克隆！而完全重新封装，是在删除驱动之后，再进行重新封装，微软官方就是用完全重新封装的方法！本作品也是采用这种方法。

要制作万能电脑Ghost系统镜像，首先要安装好操作系统。操作系统的安装可以在真实的物理计算机上安装，也可以在虚拟机上安装，如VMware和MicrosoftVirtualPC。相比较而言，Vmware功能更加强大，但MicrosoftVirtualPC操作简单并且功能已经足够。为了保证兼容性，建议在虚拟机上进行实验，最终的成品Ghost镜像在真实的物理计算机上制作。

安装好操作系统及必要的应用软件后，可对系统作一系列系统优化和设置，如升级补丁、禁用系统还原、清理临时文件、删除垃圾文件、禁用部分系统服务等等，可查阅相关资料或者借助一些工具软件。如果想省事，可以不使用原版的微软系统安装盘而使用一些优化版或者精简版，当使用优化版或者精简版安装系统时，一定要注意系统的安全性。对系统作优化和设置后，就可以对系统进行封装前的准备工作，如启用“关闭WindowsUpdate设备驱动程序搜索”、忽略“设备驱动程序的代码签名”、转移部分文档的默认存放位置等。接下来要做的是删除硬件驱动。

1）更改计算机的电源属性AdvancedConfigurationPowerInterface（ACPI）为StandardPC，在硬件→设备管理器→计算机中，更新驱动→从列表或指定位置安装→不要搜索，我要自己选择要安装的驱动程序，当系统提示要重新启动电脑时，一定要点“否”！

2）更改IDEATA/ATAPI控制器，这一步是XP系统万能Ghost的关键步骤之一，如果这步不做，则Ghost到别的机器里根本无法正常运行，电脑会不断重启！因此为了适应现在各种不同的主板，必须将“IDE控制器”改为“标准双通道PCIIDE控制器”！

3）卸载其它驱动，注意卸载驱动是有顺序的。先卸载网络适配器，再通用串行总线控制器，再声音，视频游戏控制器，监视器，显示卡（如果出现显卡卸载后，还显示在硬件信息里是正常的，不是操作问题）。卸载时在硬件列表上按鼠标右键，点卸载就可以了。系统提示要重新启动，一律都点“否”。一般情况下是卸载到没有可卸载删除的硬件为止，这时在系统设备中会留下MicrocodeUpdateDevice、PCIbus、PlupandPlaySoftwareDeviceEnumerator三个。至此，删除驱动已经完成。提取检测电源需要的相关文件到系统SYSTEM32目录后，如果要克隆也可以，这就是早期克隆系统的制作方法。

硬件驱动删除完成后，就可以进行系统的重新封装了。系统重新封装可采用系统安装光盘自带的企业部署工具包DEPLOY.CAB里的Sysprep.exe，在封装时可以考虑集成各种硬件驱动，具体方法可查阅相关资料。封装完成后，就可以重新设置电脑启动顺序，用可以启动电脑的U盘或光盘启动电脑，用SymantecNortonGhost生成万能电脑Ghost系统镜像。在这里需要特别注意的是，在生成Ghost镜像前，千万不能启动硬盘上的操作系统，否则将前功尽弃，一切又将从头开始！

PXE（PrebootExecutionEnvironment，远程引导技术）是RPL（RemoteInitialProgramLoad，远程启动服务）的升级产品。它们的不同之处为：RPL是静态路由，PXE是动态路由。不难理解：RPL是根据网卡上的ID号加上其它的记录组成的一个帧向服务器发出请求，而服务器那里早已经有了这个ID数据，匹配成功则进行远程启动；PXE则是根据服务器端收到的工作站MAC地址（就是网卡号），使用DHCP服务给这个MAC地址分配一个IP地址，每次重新启动可能同一台工作站有与上次启动不同的IP，即动态分配地址。

PXE启动PE的主要方法有几种，其中的利用startrom.0加载ntldr不能启动原版的WINPE光盘映像，只能启动WINPE的内核，而且内核映像不能被压缩，启动后没有外置程序。如果想启动外置程序，需要把外置程序放到其他地方，或者加入到内核做成内置映像。但做成内置映像又会加大启动的内存消耗。这种方式需要修改ntldr和winnt.sif文件，还有可能需要修改内置映像文件，而img文件的扩容（用Winimage）却是一件很费事的事情。官方的memdisk支持ISO启动，不过启动后没有外置程序，如果想要加载外置程序，可以利用winvblock驱动，或者使用全内置的PE。PXE多引导管理器可以选择grub4dos或者pxelinux。grub4dos能够直接启动原版的WINPE光盘映像，PE的内核可以是img、iso或dsk的磁盘映像格式，支持多种启动方式。PXE的DHCP服务器软件主要有TFTPD32和HaneWINDHCP。由于TFTPD32稳定性欠佳，另外还要考虑U盘多启动方式支持，故本作品网络版采用HaneWINDHCP+Grub4dos+WINPE的启动方案。

当使用HaneWINDHCP作为PXE的DHCP时，要正确设置好IP及启动文件，否则无法将启动文件传送到客户机。本作品采用的配置文件如下，有兴趣的可以参考。

[客户端配置]

配置文件比较简单，就不对参数一一加以说明了。如有需要，可对配置文件加以修改。当客户机通过网络启动后，就可以通过点击程序菜单中的软件对系统进行维护了。该WinPE工具盘集成的软件主要包括：系统工具、系统备份/恢复工具、磁盘光盘工具、文件工具（含数据恢复）、系统检测、图形图像等，当然还可以集成更多工具。由于本系统侧重于维护，故网络支持采用外置方案，可以双击桌面上的“双击启用网络”进行网卡驱动程序的安装并自动获得IP等信息，然后就可以上网了。通过菜单中的一个专用快捷方式，就可以接受网络克隆了。本系统中的WinPE集成的软件功能的完成都是在视窗下进行，功能基本上涵盖了电脑系统维护的方方面面，所以该WinPE工具盘基本上是个万能的系统维护工具盘。

综上所述，本电脑维护系统包含WinPE、万能Ghost镜像和PXE网络启动三大部分，WinPE部分专门集成了各种电脑维护工具，万能Ghost镜像集成了各类常用办公软件、集成了系统安全补丁及众多硬件驱动程序，并针对我校的办公应用环境作了特别的处理。如果采用传统的电脑操作系统安装方式进行电脑系统安装，安装完操作系统补丁、硬件驱动和常用软件后，最快用时也在2小时以上。而采用本系统自带的万能Ghost镜像进行系统安装，即便是2004年的旧电脑用时也仅15分钟左右，并且无须再安装硬件驱动、常用软件及其其它配置操作，优势十分明显。PXE网络启动部分可以将本系统中的WinPE通过网络传输到支持PXE的电脑（绝大多数电脑都支持）内存中并自动运行，并且客户机还能接收网络克隆。

本系统已经取得的应用成果有：用WinPE帮助众多教师、教工家属、学生解决过众多难题，包括破解系统登录密码、数据恢复、清除病毒、硬件故障检测等；用本系统的万能Ghost镜像安装过我校的众多办公用台式电脑和教学用笔记本电脑，据不完全统计，数量有上百台之多。利用万能Ghost镜像制作技术，将我校CAD/CAM第一实训室电脑上的软件系统（28GB左右，安装十分复杂、费时）成功克隆到另外一个不同硬件配置的CAD/CAM第二实训室电脑上，大大减少了安装系统及软件的时间，并且两个机房不同硬件配置的电脑具有完全一样的软件应用环境。配合作者开发的另外一个处理部分专业软件网络对拷后不能使用的专用软件，使得CAD/CAM第二实训室能够提前投入教学。

本系统未来可能的应用除上面介绍的外，还有一个重要应用。如果在特定的地方部署了本电脑维护系统，当启动本电脑维护系统后（可以加入系统自动启动项），如果在GhoSrvLoader网络克隆设置向导的“服务器端高级设置”中将“当有999台客户机连接到服务器后自动开始网克”设为“1”并选择“网克完成后仍然接受客户机加入”，那么对于单位的负责电脑系统维护的人员来说简直就是上帝赐予的福音。因为维护故障电脑基本上不用自己再到现场，只要由故障电脑使用人员选择网络启动，简单点击几下鼠标，甚至连鼠标都不用点，一小会后电脑就能恢复正常工作，真正能做到“无人值守维护”。对于单位来说，甚至可以不用安排专门人员来负责本单位的电脑系统维护工作，在当今世界金融危机及人力用工成本不断攀升的大环境下，每个单位一年少说也能节省20000万的开支，社会经济效益显著。

该文第一作者从1988年开始接触个人电脑，以前口袋里总装着三张1.44MB的3.5寸小软盘用于维护电脑系统，后来不带软盘改带一张3寸220MB的小光盘，到如今只带一个多重启动的U盘了，甚至有时连U盘也不带，因为手机内存卡上也安装有多重启动的电脑维护系统！自从有了本系统，大家都有“手中有盘，心中不慌”的感觉，建议对电脑系统维护有兴趣的人员试一试。

参考文献：

[1]乌海，石健.WinPE-拯救系统的神仙草[J].电脑时空杂志，2008.

[2]顾超捷，周玉洁.基于WinPE启动的U盘量产技术研究与实现[J].信息技术杂志，2011.

[3]王艳逃，张喜来.利用Ghost制作万能系统恢复光盘[C].通化师范学院学报，2006.