3.1. システムの起動のプロセスとカスタマイズ

3.1.1. ブートからカーネル起動まで

電源起動からシステム化起動するまで以下のようなフローとなる。

BIOS/UEFI => ブートローダ => カーネル

BIOS/UEFI

BIOS/UEFIはマザーボードに焼き付けられた基本的な制御プログラムで、基本的な入出力管理を行う。
重要な動作としては起動デバイスのマスターブートレコードに格納されたブートローダを実行することがある。

• BIOSのブートプロセス … BIOS → MBRのブートローダ → カーネル → init
• UEFIのブートプロセス … UEFI → ESP(のブートローダ) → カーネル → init

UEFI

UEFIは以下の要素から構成される。

MBR/GPT

BIOSでは起動デバイスの最初のセクタであるMBR(マスターブートレコード)でパーティションを管理する。
UEFIではGPTでパーティションを管理する。

GPTでは起動ドライブに2TB以上割り当てることができる特徴があり、またブートローダはESPに格納される。 UEFIシステムパーティションではFATまたはVFATでフォーマットされる。

ブートローダ

ブートローダはマスターブートレコードに格納されて部分(第1部分)とそこから呼び出される部分(第2部分)に分かれている。
動作としては第1部分が第２部分のブートローダをロードしそれを起動する。また第２部分のブートローダは指定したパーティションからカーネルをロードし制御を移す。

Linuxで使用されるブートローダにはGRUB Legacy、GRUB2がある。

カーネル

カーネルはinit(/sbin/init)を起動するもので、その過程で以下処理を行う。

• 組み込まれたハードウェアの検出
• メモリの初期化
• システムクロックの設定
• IRQの設定
• ルートパーティションのマウント

またカーネル起動中のメッセージはdmesgコマンドで確認可能。

3.1.2. SysVinitの概要

サービスが起動する仕組みはこれまでSysVinitが主流であったが、現在ではSystemdという仕組みが主流となっている。

SysVinit

SysVinitではLinuxシステムで最初に実行されるinitが/etc/inittabに従いシステムに必要なサービスを順次起動するものであった。
initのPIDは1番となりすべてのプロセスはinitの子プロセス/孫プロセスとなる。 起動のプロセスは以下の通り。

1. initが/etc/inittabを読み込む
2. initが/etc/rc.sysinitを読み込む
3. initが/etc/rcを実行する
4. /etc/rcが/etc/rcN.d(Nはランレベル)ディレクトリ以下のスクリプトを実行する

なお/etc/inittabの書式は以下の通り。

1:1245:respawn:/sbin/mingetty tty2

• 1 … ID
• 1245 … ランレベル
• respawn … アクション指示子
• /sbin/migetty tty2 … 処理

アクション指示子は以下の通り。

3.1.3. 起動スクリプトとランレベル

起動されるスクリプトはランレベルごとに異なる。
ランレベルごとに用意されているサービスは/etc/rc[0-6].dで確認できる。

サービスの起動は以下の書式の通り。

/etc/init.d/[サービス名] [コマンド]

起動スクリプトの主なコマンドは以下の通り。

なお各ランレベルに応じたスクリプトは/etc/rc[0-6].dに入っており、以下のようなファイル名となる。

S55sshd
K15httpd

Sは起動、Kは終了を意味する。
数字は実行順序、残りはサービス名を表す。

なおK→Sの順で実行される。

デフォルトのランレベル

SysVinitを採用したシステムでは以下の方法でデフォルトランレベルの指定ができる。

• /etc/inittab
• ブートローダの設定ファイルでのカーネル起動時に渡すコマンドラインパラメータ

serviceコマンド

RedHat系OSやUbuntuでは/etc/init.d/の代わりにserviceコマンドを使用できる場合がある。
具体的にはRed Hat(6.xまで)系ディストリビューションで使用できる。

service [サービス名] [コマンド]

LSB

LSB(Linux Standard Base)はLinuxの内部構造を標準化するプロジェクト。
LSBでは以下仕様が決められている。

• コマンド/標準ライブラリ
• ファイルシステム階層構造
• 印刷システム
• X Window System

確認は以下コマンドで可能。

lsb_release -a

3.1.4. サービスの自動起動

ランレベルごとにサービスをデフォルトで起動させるもしくはさせないようにするには以下のような手法がある。

• 手動でリンクを作成する
• chconfigコマンドでの設定
• update-rc.dコマンドでの設定

手動でリンクを作成

手動でリンクを作成するには/etc/rc[0-6].d以下に、自動に起動させたいサービスのシンボリックリンクの作成することで設定ができる。

chkconfigコマンド

chkconfigコマンドはRed Hat系(6.xまで)ディストリビューションで使用できるコマンド。
サービスの自動起動を設定することができる。

chkconfig [オプション] [サービス名] [on | off]

update-rc.dコマンド

update-rc.dコマンドはDebian系ディストリビューションで使用できるコマンド。
サービスの自動起動を設定することができる。

• 自動起動設定を追加・削除できる
• 優先順位を指定することができる

具体的にはランレベルごとにシンボリックリンクの作成/削除を行うことで実現する。

update-rc.d [オプション] [サービス名] remove
update-rc.d [オプション] [サービス名] [defaults] [NW | SNN kNN]
update-rc.d [オプション] [サービス名] start | stop NN ランレベル

intsservコマンド

intsservコマンドはSUSE系やVer6.0以降のDebian系のディストリビューションで使用できるコマンド。
サービスの自動起動を設定することができる。

insserv [オプション] [サービス名] # 自動起動設定
insserv -r [オプション] [サービス名] # 指定したサービスの自動起動を止める

3.1.5. systemdの概要

systemdの採用システムではinitプロセスの代わりにsystemdプロセスが起動しサービスを管理する。
systemdでは以下デーモンが連携して動作する。

systemdではシステムの処理は多数のUnitという処理単位で別れる。 Unitはいくつか種類があり、以下のような種類がある。

systemdの特徴は起動順序関係やサービスの依存関係を処理できることがある。 そのためシステム起動速度もSysVinitより速くなる。

systemdの起動順序

systemdではシステムが起動するとdefault.targetというUnitが処理される。
これは/etc/systemd/system/以下にある。

デフォルトのターゲットにシンボリックリンクを作成することで、デフォルトの起動方法を設定できる。

# グラフィカルログインの起動構成の例
ln -sf /lib/systemd/system/graphical.target /etc/systemd/system/default.target

systemdのディレクトリ

systemctlコマンド

systemdでサービスを管理するコマンドがsystemctlコマンドとなる。

systemctl [サブコマンド] [Unit名] [-t 種類]

systemd-deltaコマンド

systemd-deltaコマンドはデフォルトの定義ファイルを上書きしている場合などにどのファイルがどのように影響を受けているか確認できるコマンド。
同じファイル名のユニット、ターゲットの定義ファイルが複数あり、上図のディレクトリの優先度に基づいてファイルを上書きした場合などに使用する。

systemd-delta

Unit設定ファイル

Unit設定ファイルは/etc/systemd/systemディレクトリ以下に配置される。
Unit設定ファイルはUnit、Service、Installのセクションに分かれる。 ファイルの構成は以下例のようになる。

[Unit]
Descriptions=HogeHoge
After=syslog.target network.target
Conflicts=sendmail.service exim.service

[Service]
Type=forking
:

[Install]
WantedBy=multi-user.target

主なUnit設定ファイルのパラメータは以下の通り。

systemdのログ

systemdを採用したシステム下ではjournalctlコマンドによりsystemdのログが確認可能。

journalctl [オプション]