【LPIC入門 101.2】Linuxでのシステムのブート

LPIC入門 101.2のLinuxでのシステムのブートについてまとめました。

【Linuxの起動】電源投入～スクリプト実行

コンピュータを起動し、使用可能状態になるまでのシーケンスは以下のとおりです。

①コンピュータの電源投入
②マザーボードのファームウェア(BIOS/UEFI)の起動
- POST(Power On Self Test：ハードウェア診断と初期化)を実行する。
- 起動ドライブ（SSD、HDD、CD-ROMなど）を探索し、ファーストブートドライブとして起動する。
- BIOSの場合、ブートドライブの先頭ブロック（MBR:Master Boot Record）に書き込まれた第1ステージ・ブートローダをメモリにロードし、ブートストラップローダ(MBR領域にあるプログラム)に制御を移す。
③第1ステージ・ブートローダが動作
- 「/boot」パーティションから第2ステージ・ブートローダーをメモリにロード。
④第2ステージ・ブートローダが動作
- カーネルの選択画面を表示し、選択されたカーネルのカーネルバイナリーファイル(/boot/vmlinuz-バージョン)を第2ステージ・ブートローダが「/boot」ディレクトリ内から見つけてロードする。
⑤カーネルの動作
- メモリの初期化など、pci情報などからハードウェアの初期設定を実施し、メモリにロードされている「initrd」をマウントする。
⑥initrd (カーネルプロセス)
- ルートファイルシステムを読み取り専用でマウントし、「/sbin/init」プログラムを実行。
⑦init (カーネルプロセス)
- Linux上で動くすべてのプログラムは、initプログラムから実行される(PIDは必ず1となる)。そのため、「initはすべてのプロセスの親である」と表現される。
⑧/etc/inittab (initプロセス)
- initが起動すると「/etc/inittab」を読み込むす。
- 「/etc/rc.d/rc.sysinit」スクリプトを実行。
⑨rcスクリプト (initプロセス)
- rcはRun Controlの略。
- initが「/etc/inittab」で指定されているrcスクリプト（/etc/rc.d/rc.sysinit、/etc/rc.d/rc)を実行し、システムの初期設定(デバイスドライバのロードなど)を行う
- 「rc.sysinit」スクリプトは「/etc/rc.d/init.d/functionsスクリプト」が実行する。

【Linuxのブートローダ】LILO、GRUB

LinuxのデフォルトのブートローダはLILO（LInux LOader）とGRUB（GRand Unified Bootloader）があります。
ブートローダはカーネル（OSの本体）をロードしますが、LILOちGRUBではロードまでの工程が異なります。

種別	概要
LILO	カーネルの位置情報を持ち、その情報からカーネルをロードします。ただし、ファイルシステムを認識できないため、カーネルの位置をSSD/HDDのブロックリスト（物理的な位置情報）で判断します。この物理的な位置情報をブロックリストといいます。そのためLILOは「ブロックリスト参照型」のブートローダといわれます。
GRUB	GRand Unified Bootloaderの略で、ファイルシステムを認識できため、カーネルの位置をファイルパスで指定できる「ファイルシステム認識型」のブートローダーです。

種別

概要

LILO

カーネルの位置情報を持ち、その情報からカーネルをロードします。ただし、ファイルシステムを認識できないため、カーネルの位置をSSD/HDDのブロックリスト（物理的な位置情報）で判断します。この物理的な位置情報をブロックリストといいます。そのためLILOは「ブロックリスト参照型」のブートローダといわれます。

GRUB

GRand Unified Bootloaderの略で、ファイルシステムを認識できため、カーネルの位置をファイルパスで指定できる「ファイルシステム認識型」のブートローダーです。

LILOをブートローダとして利用する場合は、/etc/lilo.confに起動の設定を記述しliloコマンドを実行する必要があります（詳細は下記事参照）。

【Linux】lilo.conf、liloコマンドの場所、設定例

Linuxにおけるlilo.confの場所、設定例トについてまとめました。

起動時のカーネルにオプションを指定

カーネルを起動するとき、カーネルには決定できないハードウェアのパラメータをカーネルに渡したい場合に「コマンドラインオプション」あるいは「起動時パラメータ」を使います。

【起動オプションを変更する手順】

起動時にShiftキーを押し続けると、GRUBメニューが表示される。
起動したいカーネルにカーソルを合わせてEキーを押す。
kernelで始まる行を選択してEキーを押す。
起動オプションを設定する。
Returnで戻り、Bキーを押して起動する。

オプション	説明
root=デバイス	ルートファイルシステムを指定したデバイスに設定。
console=デバイス	コンソールを指定したデバイスに設定。
init=プログラム	/sbin/initの代わりに指定したプログラムを起動。
initcall_debug	初期化時の関数呼び出しの情報をカーネルメッセージに出力。主にデバッグ用。
quiet	メッセージの出力を抑制
debug	ログレベルを10に設定(全てのカーネルメッセージがコンソールに出力される)。主にデバッグ用。
single	シングルユーザモードで起動。
text	テキストモードで起動。
emergency	緊急モードで起動。
init=プログラム	起動時に実行させるプログラムを指定。例えば、システムが破損し、起動できない場合に「init=/bin/sh」を指定すると、シェル(/bin/sh)を起動できる。
mem=数	メモリーサイズを指定した値に設定。
disable_ipv6=1	IPv6の設定。1だとIPv6が無効化される。
ip=dhcp	IPアドレスをDHCPで設定。
nosmp	SMPを無効化。
nr_cpus=数	CPUを指定した数だけ使用。
nousb	USBを無効化。
1	ランレベル1で起動。rootユーザのみが使用可能となり、ネットワークやNFSなどの設定は自動的には行われない。システムの管理や復旧時に使用することが多い。
3	ランレベル3で起動。一般ユーザーも使用可能で、コンソールからのログインとなる。
5	ランレベル5で起動。一般ユーザーも使用可能で、Xサーバが起動され、gdmなどのディスプレイマネージャが起動する。