Systemd-boot

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systemd-boot (旧名 gummiboot。ドイツ語で「ゴムボート」)は、 設定された EFI イメージを実行するシンプルな UEFI ブートマネージャーです。デフォルトのエントリは設定されたパターン (glob) または矢印キーで操作する画面上のメニューによって選択されます。systemd に含まれており、Arch システムにデフォルトでインストールされます。

systemd-boot は EFI 実行可能ファイル (EFISTUB、UEFI シェル、GRUB、Windows ブートマネージャ) のみを起動できることに注意してください。

サポートされているファイルシステム

systemd-boot はファイルシステムのサポートを ファームウェア から引き継ぎます (少なくとも FAT12、FAT16、FAT32) さらに、esp/EFI/systemd/drivers/ にある UEFI ドライバ を全てロードします。

インストール

systemd-boot は、base メタパッケージの依存関係である systemd パッケージとともに出荷されるため、追加のパッケージを手動でインストールする必要はありません。

EFI ブートマネージャのインストール

systemd-boot の EFI ブートマネージャをインストールする場合、まず UEFI モードでシステムが起動しているかどうか、UEFI 変数 が利用できるかどうか確かめてください。efivar --list コマンドを実行することでチェックできます。または、efivar がインストールされていない場合は、ls /sys/firmware/efi/efivars を実行してください (ディレクトリが存在する場合、システムは UEFI モードにブートされます)

このページでは ESP のマウントポイントを esp として表します (大抵の場合は /efi か /boot です) これは、システムのマウントポイントに chroot していることを前提としています。

bootctl(1) を使用して EFI システムパーティションに systemd-boot をインストールします:

# bootctl install

これにより、systemd-boot UEFI ブートマネージャーが ESP にコピーされ、その UEFI ブートエントリが作成され、UEFI ブート順序の最初に設定されます。

• x64 UEFI では、/usr/lib/systemd/boot/efi/systemd-bootx64.efi は esp/EFI/systemd/systemd-bootx64.efi と esp/EFI/BOOT/BOOTX64.EFI にコピーされます。
• IA32 UEFI では、/usr/lib/systemd/boot/efi/systemd-bootia32.efi は esp/EFI/systemd/systemd-bootia32.efi と esp/EFI/BOOT/BOOTIA32.EFI にコピーされます。

UEFI ブートエントリは "Linux Boot Manager" と呼ばれ、UEFI のビット数によって、ESP 上の EFI}systemd-bootx64.efi か EFI}systemd-bootia32.efi を指します。

ノート:

• bootctl install を実行すると、systemd-boot は ESP を /efi,/boot,/boot/efi に配置しようとします。esp を別の場所に設定するには、--esp-path=esp オプションを渡す必要があります。(詳細は bootctl(1) § OPTIONS を参照)
• systemd-boot をインストールすると既存の esp/EFI/BOOT/BOOTX64.EFI は上書きされます。(または、esp/EFI/BOOT/BOOTIA32.EFI の IA32 UEFI)、例えば Microsoft 版のファイルなどです。

インストールを完了するには、systemd-boot を設定します。

XBOOTLDR を使用したインストール

カーネルと initramfs を ESP から分離するために、"Linux extended boot" タイプ (XBOOTLDR) の別の /boot パーティションを作成することができます。これは、既存の ESP が小さすぎる Windows と Arch のデュアルブート 時に特に役立ちます。

通常どおり ESP を作成し、同じ物理ドライブに XBOOTLDR 用の別のパーティションを作成します。XBOOTLDR のパーティションタイプ GUID は "bc13c2ff-59e6-4262-a352-b275fd6f7172 である必要があります。XBOOTLDR パーティションのサイズは、インストールする全てのカーネルを収納できる 十分な大きさが必要です。

ノート:

• systemd-boot は、 ESP の場合のようにファイルシステムチェックを行いません。 したがって、他のファイルシステムを使用することは可能ですが、 UEFI 実装が起動中にそれを読み取ることができる場合に限ります。
• "fast boot" モードが有効の場合、UEFI ファームウェアは ESP 以外のパーティションのロードをスキップすることがあります。これにより、システム起動 が XBOOTLDR パーティション上のエントリを見つけられなくなる可能性があります。XBOOTLDRを使用するには、"fast boot" を無効にする必要があります。
• XBOOTLDR パーティションは、system-boot が認識できるように ESP と同じ物理ディスク上になければならない場合があります。

インストール中に、ESP を /mnt/efi にマウントし、 boot を /mnt/boot にマウントします。

chroot になったら、次のコマンドを使用します:

# bootctl --esp-path=/efi --boot-path=/boot install

インストールを完了するには systemd-boot を設定します。

EFI ブートマネージャの更新

systemd-boot の新しいバージョンがある場合は、ユーザーが任意でブートマネージャを再インストールできます。手動で実行することも、pacman フックを使用して更新を自動的にトリガすることもできます。その後、2つのアプローチについて説明します。

ノート: ブートマネージャーはスタンドアロン EFI 実行可能ファイルで、任意のバージョンを使用してシステムをブートできます (pacman は systemd-boot 自体ではなく、systemd-boot インストーラーのみをインストールするため、部分的な更新は適用されません。) ただし、新しいバージョンでは新しい機能が追加されたりバグが修正されたりする可能性があるため、いずれにしても更新することをお勧めします。

手動で更新

bootctl を使用して systemd-boot を更新:

# bootctl update

ノート: bootctl install と同様に、systemd-bootは ESP を /efi、/boot、/boot/efi に配置しようとします。esp を別の場所に設定するには、--esp-path=esp オプションを渡す必要があります。

自動で更新

systemd サービス

バージョン 250 以降、systemd には systemd-boot-update.service が同梱されています。このサービスを 有効 にすると、次回の起動時にブートローダーが更新されます。

警告: セキュアブート を有効にしている場合、アップデート後にブートローダに署名する必要があります。その方法の例は以下の pacman フック を見て下さい。

ヒント: bootctl install と bootctl update は .efi ファイルよりも先に /usr/lib/systemd/boot/efi/ 配下の .efi.signed ファイルを検索します。/usr/lib/systemd/boot/efi/ 配下の .efi.signed ブートローダーにより、systemd-boot-update.service はセキュアブート署名ツールを起動せずにブートローダを更新できます。(詳細は bootctl(1) § SIGNED .EFI FILES を参照してください。)

Pacman フック

systemd-boot-pacman-hook^AUR パッケージは systemd がアップグレードされる度に実行される pacman フックを追加します。

systemd-boot-pacman-hook をインストールするのではなく、次のファイルを /etc/pacman.d/hooks/ に手動で配置することをお勧めします:

/etc/pacman.d/hooks/95-systemd-boot.hook

[Trigger]
Type = Package
Operation = Upgrade
Target = systemd

[Action]
Description = Gracefully upgrading systemd-boot...
When = PostTransaction
Exec = /usr/bin/systemctl restart systemd-boot-update.service

セキュアブート を有効にしている場合は、パッケージのアップグレードのたびにブートマネージャーに自動的に署名する pacman フックを追加するとよいでしょう:

/etc/pacman.d/hooks/80-secureboot.hook

[Trigger]
Operation = Install
Operation = Upgrade
Type = Path
Target = usr/lib/systemd/boot/efi/systemd-boot*.efi

[Action]
Description = Signing systemd-boot EFI binary for Secure Boot
When = PostTransaction
Exec = /bin/sh -c 'while read -r i; do sbsign --key /path/to/keyfile.key --cert /path/to/certificate.crt "$i"; done;'
Depends = sh
Depends = sbsigntools
NeedsTargets

/path/to/keyfile.key と /path/to/certificate.crt をそれぞれ署名鍵と証明書に置き換えてください。このフックのより良い理解については、sbsign(1) を参照してください。

ヒント: sbctl を使用している場合、データベースに登録されているファイルの再登録は /usr/share/libalpm/hooks/zz-sbctl.hook で提供されているフックを使って自動的に行われます。ブートチェインに必要なファイルを最初に登録することを忘れないでください。

設定

ローダー設定

ローダーの設定は esp/loader/loader.conf ファイルに保存されます。詳細は、loader.conf(5) § OPTIONS を参照してください。

ローダーの設定例を以下に示します:

esp/loader/loader.conf

default  arch.conf
timeout  4
console-mode max
editor   no

ヒント:

• systemd-boot はインデント用のタブを受け入れません。代わりにスペースを使用してください。
• default と timeout はブートメニューで変更することができ、変更した場合は EFI 変数として保存されます。上記のオプションよりも優先して設定されます。
• ​bootctl set-default "" を使用すると、 default オプションに優先して EFI 変数をクリアできます。
• 基本的なローダーの設定ファイルは /usr/share/systemd/bootctl/loader.conf に存在します。
• timeout 0 を設定している場合、Space を押すことでブートメニューにアクセスできます。
• 基本的なローダー設定ファイルは、/usr/share/systemd/bootctl/loader.conf にあります。
• ブートローダー(エントリ選択中)が歪んで表示される場合や、誤った解像度が使用されている場合は、console-mode を auto(最適な解像度を選択するためのヒューリスティックスを使用)、keep(ファームウェアが提供する解像度を維持)、または 2(最初の非 UEFI 標準解像度を選択しようと試みる)に設定してみることができます。

ローダーの追加

bootctl は esp/loader/entries/*.conf からブートメニューのアイテムを検索します – 各ファイルにそれぞれひとつだけローダーを記述してください。利用可能なオプション:

• title – オペレーティングシステムの名前。必須。
• version – カーネルバージョン、同じ title のエントリが複数存在する場合にのみ表示されます。任意。
• machine-id – /etc/machine-id のマシン識別子、title と version が同じエントリが複数存在する場合にのみ表示されます。任意。
• efi – 起動する EFI プログラム、ESP (/boot) からの相対パス。例: /vmlinuz-linux。このオプションか linux (下を参照) のどちらか一方が必須です。
• options – EFI プログラムに渡すコマンドラインオプションまたはカーネルパラメータ。任意ですが、Linux を起動する場合 initrd=efipath と root=dev が最低限必要になります。

Linux を起動する場合、efi と options を使う代わりに以下のオプションが使用できます:

• linux と initrd で ESP の適切なファイルの相対パスを指定します。例: /vmlinuz-linux。この値は自動で efi path と options initrd=path に翻訳されます – この文法は利便性のためにサポートされており機能に違いはありません。

arch_os というラベルが付いたパーティションから Arch を起動して Intel CPU のマイクロコードをロードするローダーファイルの例:

esp/loader/entries/arch.conf

title   Arch Linux
linux   /vmlinuz-linux
initrd  /intel-ucode.img
initrd  /initramfs-linux.img
options root="LABEL=arch_os" rw

esp/loader/entries/arch-fallback.conf

title   Arch Linux (fallback initramfs)
linux   /vmlinuz-linux
initrd  /intel-ucode.img
initrd  /initramfs-linux-fallback.img
options root="LABEL=arch_os" rw

bootctl は自動的に "Windows Boot Manager" (/EFI/Microsoft/Boot/Bootmgfw.efi), "EFI Shell" (/shellx64.efi), "EFI Default Loader" (/EFI/BOOT/bootx64.efi) をチェックします。また、/EFI/Linux にカーネルファイルが存在しないかもチェックされます。これらが検出された場合、自動的に適切なエントリが生成されます (auto-windows, auto-efi-shell, auto-efi-default)。これらのエントリを手動でローダー設定する必要はありません。ただし、(rEFInd など) 他の EFI アプリケーションは自動検出されないため、Linux カーネルを起動するには、手動で設定してエントリを作成する必要があります。

ノート:

• Windows とデュアルブートする場合、Windows のデフォルトオプションである高速スタートアップを無効にすることを強く推奨します。
• 必要な場合は initrd で Intel のマイクロコードをロードしてください。例はマイクロコード#systemd-boot を参照。
• blkid -s PARTUUID -o value /dev/sdxY コマンドを使うことで root パーティションの PARTUUID を確認できます。x はデバイス文字、Y はパーティション番号に置き換えて下さい。確認するのは root パーティションだけで大丈夫です。esp は確認する必要がありません。

ヒント:

• 設定済みのブートエントリは bootctl list コマンドで確認できます。
• サンプルエントリファイルが /usr/share/systemd/bootctl/arch.conf に存在します。
• LVM, LUKS, dm-crypt などで必要なカーネルパラメータについてはそれぞれのページを確認してください。

EFI シェルや他の EFI アプリ

EFI シェル と 他のEFIアプリケーション を ESP にインストールした場合は、次のスニペットを使用できます。

ノート: efi 行のファイルパスパラメータは、"esp" マウントポイントを基準にしています。 /boot にマウントされていて、EFI バイナリが /boot/EFI/xx.efi と /boot/yy.efi にある場合は、次のようになります。 パラメータをそれぞれ efi/EFI/xx.efi および efi/yy.efi として指定します。

カスタム UEFI シェルローダーのロード例:

esp/loader/entries/uefi-shell-v1-x86_64.conf

title  UEFI Shell x86_64 v1
efi    /EFI/shellx64_v1.efi

esp/loader/entries/uefi-shell-v2-x86_64.conf

title  UEFI Shell x86_64 v2
efi    /EFI/shellx64_v2.efi

別のディスクから起動

systemd-boot は ESP や XBOOTLDR パーティション以外のパーティションからバイナリを起動することはできませんが、外部スクリプトを実行して起動することは可能です。

まず、edk2-shell をインストールする必要があります。(使用するインタプリタ) をインストールし、EFI シェル (上記で説明) を使用して、map コマンドで FS alias (例: HD0a66666a2) と保存先の EFI ファイルのフルパス (例:EFIMicroBoot\Bootmgfw.efi) を控えておきます。

その後、'exit' コマンドを使用して、Linux にブートバックし、新しいエントリを作成することができます。 これを行うには、まずマウントポイント esp のルートに、FS alias、コロン、EFI パスを含む .nsh ファイル名を作成する必要があります(例)

esp/windows.nsh

HD0a66666a2:EFI\Microsoft\Boot\Bootmgfw.efi

このファイルを作成したら、スクリプトを実行するためのローダーエントリの作成に進むことができます。

esp/loader/entries/windows.conf

title  Windows
efi     /shellx64.efi
options -nointerrupt -noconsolein -noconsoleout windows.nsh

efi パスが esp パーティション内の edk2-shell がコピーされた場所と一致し、オプションの最後の引数が esp パーティションのルート内の .nsh ファイル名と一致することが重要です。また、edk2-shell の EFI ファイルを移動して、 systemd-boot のエントリ自動作成を回避できることにも注意してください。

EFI ファームウェア・セットアップの起動

EFI ブート用に設定されたほとんどのシステムファームウェアは、UEFI ファームウェアセットアップでブートするために独自の efibootmgr エントリを追加します。

ハイバネーション

サスペンドとハイバネートの記事を参照してください。

パスワードで保護されたカーネルパラメータエディタ

password 設定オプションをサポートしている systemd-boot-password^AUR をインストールすることもできます。sbpctl generate を使ってオプションで指定する値を生成できます。

systemd-boot-password は以下のコマンドでインストールしてください:

# sbpctl install esp

カーネルパラメータを編集する前にパスワードの入力が求められるようになります。

ヒントとテクニック

ブートメニューで使用できるキー

ブートメニューで使用できるキー割り当てについては、systemd-boot(7) § KEY BINDINGS を参照してください。

再起動後の起動対象を選択する

ブートマネージャーは systemctl コマンドに統合されており、再起動後に起動させるオプションを選択できます。例えば、カスタムカーネルのエントリファイルが esp/loader/entries/arch-custom.conf にあるとき、次のようにするとデフォルト設定はそのままにカスタムカーネルが起動します:

$ systemctl reboot --boot-loader-entry=arch-custom

マザーボードのファームウェアを起動させるときは次のようにします:

$ systemctl reboot --firmware-setup

Unified Kernel Image を使う

systemd-boot は esp/EFI/Linux/ 内の unified kernel image を検索します。 unified kernel image はカーネル、initrd、カーネルのコマンドライン、/etc/os-release およびスプラッシュスクリーンを単一ファイルに格納したもので、セキュアブート のための署名が容易に可能です。

作成するには、カーネルコマンドラインを指定した上で次のようにします:

$ objcopy \
    --add-section .osrel="/usr/lib/os-release" --change-section-vma .osrel=0x20000 \
    --add-section .cmdline="kernel-command-line.txt" --change-section-vma .cmdline=0x30000 \
    --add-section .splash="/usr/share/systemd/bootctl/splash-arch.bmp" --change-section-vma .splash=0x40000 \
    --add-section .linux="vmlinuz-file" --change-section-vma .linux=0x2000000 \
    --add-section .initrd="initrd-file" --change-section-vma .initrd=0x3000000 \
    "/usr/lib/systemd/boot/efi/linuxx64.efi.stub" "linux.efi"

作成した linux.efi を 署名 することもできます。

linux.efi を esp/EFI/Linux/ にコピーしてください。

Grml on ESP

ノート: 以下の手順は、Grml 専用ではありません。​若干の調整で他のソフト (例: SystemRescueCD) のインストールも可能です。

Grml ​は、システム管理とレスキュー用のソフトウェアを集めた小さなライブシステムです。

​Grml を ESP にインストールするには、カーネル vmlinuz、 initramfs initrd.img、 圧縮イメージ grml64-small.squashfs を iso ファイルから ESP にコピーするだけです。そのためには、まず [1] ファイルをダウンロードして(マウントポイントは以降 mnt と表記される) ファイルをマウントします。​カーネルと initramfs は mnt/boot/grml6 small/ にあり、圧縮されたイメージは mnt/live/grml64-small/ にあります。

​次に、Grml 用のディレクトリを ESP に作成します:

# mkdir -p esp/grml

​上記のファイルをコピーします:

# cp mnt/boot/grml64small/vmlinuz esp/grml
# cp mnt/boot/grml64small/initrd.img esp/grml
# cp mnt/live/grml64-small/grml64-small.squashfs esp/grml

​最後のステップで、システムブートローダー用のエントリを作成します。 esp/loader/entries 次の内容の grml.conf ファイルを作成します:

esp/loader/entries/grml.conf

title   Grml Live Linux
linux   /grml/vmlinuz
initrd  /grml/initrd.img
options apm=power-off boot=live live-media-path=/grml/ nomce net.ifnames=0

​使用可能なブートオプションの概要については、 cheatcode for Grml

BIOS システムでの systemd-boot

ブートローダーの仕様 に従う BIOS システム用のブートローダーが必要な場合は、 BIOS システムで systemd-boot を押してサービスを開始できます。 Clover ブートローダーは BIOS システムからの起動をサポートし、シミュレートされた EFI 環境を提供します。

トラブルシューティング

BIOS モードで起動後にインストール

警告: こちらの起動方法は推奨されません。

BIOS モードで OS を起動したいときも systemd-boot をインストールすることは可能です。ただし、起動時に systemd-boot の EFI ファイルを実行するようにファームウェアを設定する必要があります:

• EFI シェルを使用する。
• ファームウェアのインターフェイスから起動時にロードされる EFI ファイルを設定する。

設定できる場合、インストールは簡単です: EFI シェルやファームウェアの設定インターフェイスを開いて、マシンのデフォルトの EFI ファイルを esp/EFI/systemd/systemd-bootx64.efi (32ビット環境の場合 systemd-bootia32.efi) に変更してください。

ノート: Dell の Latitude シリーズなどでは、EFI ブートを設定するために必要な全てがファームウェアのインターフェイスに揃っており、EFI シェルではコンピュータの ROM に書き込みを行えません。

efibootmgr を使って手動エントリを追加する

bootctl install コマンドが失敗した場合、efibootmgr ユーティリティを使って EFI ブートエントリを手動で作成することができます:

# efibootmgr -c -d /dev/sdX -p Y -l "\EFI\systemd\systemd-bootx64.efi" -L "Linux Boot Manager"

/dev/sdXY は EFI システムパーティションに置き換えてください。

ノート: EFI イメージのパスでは区切り文字としてバックスラッシュ (\) を使用します。

Windows の bcdedit を使用した手動入力

何らかの理由で Windows から EFI ブートエントリを作成する必要がある場合は、管理者プロンプトから次のコマンドを使用してください。

# bcdedit /copy {bootmgr} /d "Linux Boot Manager"
# bcdedit /set {guid} path \EFI\systemd\systemd-bootx64.efi

{guid} を最初のコマンドによってリターンされた ID に置き換えます。これをデフォルトのエントリとして設定するには:

# bcdedit /default {guid}

Windows をアップグレードした後にメニューが表示されない

Unified Extensible Firmware Interface#Windows によってブート順序が変わってしまうを見てください。

Windows BitLocker TPM ロック解除のサポートを追加

BitLocker による回復キーの要求を停止するには、次の行を loader.conf に追加します。

esp/loader/loader.conf

reboot-for-bitlocker yes

これにより、BootNext UEFI 変数が設定され、BitLocker が回復キーを必要とせずに Windows ブートマネージャー がロードされます。これは 1 回限りの変更であり、systemd-boot がデフォルトのブートローダーのままです。Windows が自動検出された場合は、エントリとして指定する必要はありません。

これは実験的な機能なので、必ず loader.conf(5) を参照してください。

参照

• https://www.freedesktop.org/wiki/Software/systemd/systemd-boot/
• https://github.com/systemd/systemd/tree/master/src/boot/efi
• https://bbs.archlinux.org/viewtopic.php?id=254374
• https://systemd.io/BOOT_LOADER_SPECIFICATION/