NetBSDておくれLive Image UEFI対応 設計仕様検討メモ / NetBSD UEFI Live Image

NetBSD ておくれ Live Image の UEFI 対応に向けての検討メモです。プレゼン発表した資料ではありませんが、 OSC2014北海道のプレゼン資料を流用して作ったので、とりあえずこちらにアップ。
※2019/2/26 修正版に差し替えました
訂正1: Secondary GPT は Header が末尾に置かれて Table がその前に配置される
訂正2: GPT 時の NetBSD デバイス名は dk1 からではなく dk0 から振られる
他 いくつか記載修正

Transcript

1. NetBSDておくれLive Image
   UEFI対応 設計仕様検討メモ
   OSC2014北海道スライド流用適当メモ
   Izumi Tsutsui
   tsutsui@NetBSD.org
   twitter: @tsutsuii
   mastodon: @tsutsuii@social.mikutter.hachune.net
   2019/2/25版
   

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2. 関連資料
   NetBSDておくれ Live Image
   http://www.ceres.dti.ne.jp/tsutsui/netbsd/liveimage/
   https://github.com/tsutsui/netbsd-teokureliveimage
   github netbsd-teokureliveimage issue #12
   https://github.com/tsutsui/netbsd-teokureliveimage/issues/12
   OSC2014北海道セミナー
   NetBSDておくれ Live Imageの紹介と解説
   https://speakerdeck.com/tsutsui/osc2014do-netbsd-teokure-liveimage
   NetBSD Wiki / Installation on UEFI systems
   https://wiki.netbsd.org/Installation_on_UEFI_systems/
   

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3. USE_MBR=no, USE_GPT=no の場合
   swap
   パーティション
   NetBSD
   root
   パーティション
   (FFS)
   disklabel
   bootloader
   ディスク全体を
   NetBSDで使用する
   FFS の先頭 8KB (ffsv1) or
   32KB (ffsv2) は空き領域なので
   そこに disklabel と bootloader が入る
   pmax, sparc, sun3, vax 等
   BSD系UNIXはこの構成
   

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4. ffsパーティション作成
   ・makefs(8)
   ファイル一式とパーミッション設定
   ・disklabel(8)
   ・installboot(8)
   それぞれイメージ先頭に書き込み
   NetBSD
   root
   パーティション
   (FFS)
   disklabel
   bootloader
   

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5. swapパーティション作成
   swap
   パーティション
   ・dd(1) で作成
   % dd if=/dev/zero \
   of=image.swap \
   count=1048576
   

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6. イメージ合成
   ・cat(1) で合体
   % cat \
   image.root \
   image.swap \
   > liveimage.fs
   NetBSD
   root
   パーティション
   (FFS)
   swap
   パーティション
   disklabel
   bootloader
   

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7. USE_MBR=YES の場合
   MBR
   空き
   NetBSD
   root
   パーティション
   (FFS)
   swap
   パーティション
   disklabel
   bootloader
   fdiskパーティションテーブル
   MBR は先頭1セクタのみ
   残りは歴史的シリンダ境界 (63セクタ or 1MB) 確保用
   NetBSDパーティション
   　いわゆる ID 169 (0xf9)
   ディスク全体に対して
   NetBSDが使用する領域を指定
   NetBSD領域内のパーティションは
   disklabel で指定
   FFS の先頭 8KB (ffsv1) or
   32KB (ffsv2) は空き領域なので
   そこに disklabel と bootloader が入る
   

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8. fdiskパーティションテーブル作成
   MBR
   空き ・fdisk(8) コマンド
   % fdisk -f -u \
   -b 487/255/63 -0 -a \
   -s 169/2048/7821312 \
   -i -c usr/mdec/mbr \
   -F image.mbr
   後ろのいらない部分は dd(1) で削除
   

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9. ffsパーティション作成
   NetBSD
   root
   パーティション
   (FFS)
   disklabel
   bootloader
   ・makefs(8)
   ファイル一式とパーミッション設定
   ・disklabel(8)
   ・installboot(8)
   それぞれイメージ先頭に書き込み
   

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10. swapパーティション作成
    swap
    パーティション
    ・dd(1) で作成
    % dd if=/dev/zero \
    of=image.swap \
    count=1048576
    

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11. イメージ合成
    ・cat(1) で合体
    % cat \
    image.mbr \
    image.root \
    image.swap \
    > liveimage.fs
    MBR
    空き
    NetBSD
    root
    パーティション
    (FFS)
    swap
    パーティション
    disklabel
    bootloader
    

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12. USE_GPT=YES の場合
    MBR (PBR)
    空き
    EFI system
    パーティション
    (FAT16 or FAT32)
    NetBSD
    root
    パーティション
    (FFS)
    swap
    パーティション
    MBR 先頭1セクタは互換用
    NetBSDパーティションには
    bootloader も disklabel もなし
    カーネルが GPT を解釈してパーティション毎に
    dk0 dk1 dk2 dk3 dk4 ... とデバイス名割り当て
    bootloader (file)
    空き
    Primary GPT Header
    Primary GPT Table
    Secondary GPT Header
    Secondary GPT Table
    Primary GPT Header: 1セクタ
    Primary GPT Table: 32セクタ
    ファイルシステム境界確保 (1MB区切り等)
    Secondary GPT Table: 32セクタ
    Secondary GPT Header: 1セクタ
    /EFI/{vendor}/ 以下にブートファイルを配置
    UEFI の NVRAM に起動ファイルを登録
    /EFI/boot/bootx64.efi はフォールバック用
    ファイルシステム境界確保 (1MB区切り等)
    

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13. GPT 作成
    MBR (PBR)
    空き
    Primary GPT Header
    Primary GPT Table
    ・gpt(8) コマンド
    % gpt image.gpt create
    % gpt image.gpt add -a 1m \
    -s 65536 -t efi \
    -l "EFI system"
    % gpt image.gpt add -a 1m \
    -s 1769472 -t ffs
    % gpt image.gpt add -a 1m \
    -s 262144 -t swap
    イメージ先頭に Primary
    イメージ末尾に Secondary
    が作られる（らしい）
    https://ja.wikipedia.org/wiki/GUIDパーティションテーブル
    Secondary GPT Header
    Secondary GPT Table
    

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14. UEFI FATパーティション作成
    ・makefs(8)
    makefs -t msdos -o F=32
    等で作成
    用意するファイルはブートローダーのみ
    ブートローダーは通常ファイルとして配置
    /EFI/{vendor}/foobootx64.efi
    /EFI/boot/bootx64.efi
    等
    EFI system
    パーティション
    (FAT16 or FAT32)
    bootloader (file)
    

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15. ffsパーティション作成
    ・makefs(8)
    ファイル一式とパーミッション設定
    ・disklabel(8) は不要
    ・installboot(8) も不要
    NetBSD
    root
    パーティション
    (FFS)
    

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16. swapパーティション作成
    ・dd(1) で作成
    % dd if=/dev/zero \
    of=image.swap \
    count=1048576
    swap
    パーティション
    

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17. イメージ合成
    ・dd(1) と cat(1) で切り貼り
    % dd if=image.gpt skip=xxxx \
    count=2048 of=image.secgpt
    % dd if=image.gpt count=xxx | \
    cat - image.efi \
    image.root image.swap \
    image.secgpt
    > liveimage.fs
    以下も必要？ （要確認）
    % gpt liveimage.fs biosboot -i 2 \
    -c /usr/mdec/gptmbr.bin
    % gpt liveimage.fs set -a bootme -i 2
    MBR (PBR)
    空き
    EFI system
    パーティション
    (FAT16 or FAT32)
    NetBSD
    root
    パーティション
    (FFS)
    swap
    パーティション
    bootloader (file)
    空き
    Primary GPT Header
    Primary GPT Table
    Secondary GPT Header
    Secondary GPT Table
    

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18. おまけ: hpcmips, RPI 等
    MBR
    空き
    NetBSD
    root
    パーティション
    (FFS)
    FDISKパーティションテーブル (ローダーは無い)
    NetBSDパーティション　いわゆる ID 169 (0xf9)
    ディスク全体に対してNetBSDが使用する領域を指定
    NetBSD領域内のパーティションは disklabel で指定
    FFS の先頭 8KB (ffsv1) or 32KB (ffsv2) は空き領域
    なのでそこに disklabel が入る (bootloader は無い)
    ファイルシステム境界確保 (1MB区切り)
    hpcmips, hpcsh, hpcarm:
    hpcboot.exe のブートローダー
    netbsd カーネル
    RaspberryPi:
    kernel.img, kernel7.img 等のカーネル
    config.txt, cmdline.txt 等の設定ファイル
    https://ch.nicovideo.jp/tsutsui/blomaga/ar1514448 参照
    起動用
    FATパーティション
    bootloader (file)
    起動用カーネル (file)
    swap
    パーティション
    disklabel
    

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