UEFI, GPT

2011/12/03(Appeared First)
2015/05/11(Last Modified)
2017/10/02(Tiny Modification)
2018/12/26(Tiny Modification)

Windows 8の発売以来, UEFIに対応したPCが増加してきたので, 情報をまとめてみた.　

64ビット版がインストールされているのは大半がUEFIである.

BIOSからUEFIへ

BIOSはリアルモードで作成されねばならないため, 1MBのアドレスしか利用できないなど制約が多かった. 一方x86アーキテクチャ以外のIA64が出現してx86のBIOSからUEFIが必要となった(IA64ではx86のエミュレーション機能も必要とされたが) .

Intel版Mac OSでもOpen FirmwareからUEFIへと変更になった.

. また, ARMにも用意されている.

UEFIでは簡単な(fat, iso9660)ファイルシステムも理解できるようになっている. また, UEFI上のUtilityでEFIシェルなども利用できるようになっている.

UEFIの規格にはBoot Managerに相当する部分も含まれている.

UEFIの分類(裏をとっていない)

Class 1	歴史的なものItaniumで利用
Class 2	互換性を持たすために CSM(Bios)の機能 Int 10のサポート を行う
Class 3	Class 2でのサポート機能がなく純粋にUEFIのみ

• Intel ATOM SoCでは32bit, Class 3があるらしい

MBRからGPTへ

ディスクのパーティション管理はMBR形式で行われてきたが, MBR形式ではLBAを用いても2TiBまでしか対応できない. また, パーティションの数もプライマリが4までと制限が強い.

2TiBより大きいディスクの出現により, GPT形式が必要になってきた. プライマリパーティションが128個まで利用できるようになる.

Linuxで用いられるfdiskはGPTに対応していないために, gdisk, partedなどを利用する必要がある(将来のfdiskではgptもサポートされるらしい.

UEFI, GPTを利用したOSのインストール

Windows編

利用しているWindowsがUEFI, GPTかどうかを調べる

• 「システム情報」を調べてみる
• 「コンピュータ」→「管理」→「ディスクの管理」から, EFIパーティションがないか調べてみる.

クリーンインストールする場合

64bit版Windows 7, Windows Server 2008, 64bit版Windows8, Windows Server 2012が対応している. 手順は以下の通り.

1. EFIモードでインストールメディアから起動する
   (EFIシェルから, ファイル名を指定しても良い)
   「Press any key to boot from CD or DVD」のメッセージのフォントが少し違うので, 慣れれば, どちらのモードで起動したかわかる.
2. インストールに入る前に, コマンドプロンプトを呼び出し(WinPEで)以下の作業を行う(説明省略)
   1. diskpart
   2. select disk 0
   3. clean
   4. convert gpt
   5. create partition efi size=100
   6. create partition msr size=128
   7. create partition primary size=30720
   8. format fs=ntfs label=sys quick
   9. exit
3. 再起動後, フツーにインストールする.

• efiパーティションはFATで作成され, boot属性がついたパーティション
  インストール時にフォーマットされるので, ここでは明示的なフォーマットを行っていない.
• msrパーティションはmsftres属性がついたパーティション
• msrパーティションの大きさは128MB以上という情報もある.

Linux編

インストールメディアにEFI/BOOT/*.efiがある場合には uefi+gptをサポートしている可能性が高い(Scientific Linux 6.3にはEFI/BOOTはあるが, 肝心の*.efiがない)

試してみてうまくいったのは, Ubuntu 11.10以降(64bit版), OpenSUSE 12.2(64bit版), Fedora17(64bit版), CentOS 6.4(64bit版), Debian7.0(64bit版).　ほかにもArchlinuxのようにうまくいくものもあるが, きちんと評価できていないものについては述べない.

fatでフォーマットされたefiパーティションを作成し, /boot/efiへマウントする必要がある.

Windowsで利用する場合を含めたpartedを用いたパーティション設定の例を示す
partedで小数が利用できるので以下のような設定が可能である.

1. parted /dev/sda
2. mklabel gpt
3. mkpartfs EFI fat32 1 0.2G
4. mkpart MSR 0.2G 0.3G
5. mkpart Windows 0.3G 30.3G
6. mkpartfs swap linux-swap 30.3G 31G
7. mkpart Linux 31G 41G
8. …
9. set 1 boot on
10. set 2 msftres on

• 新しいpartedではフォーマットができないようなので, mkdosfs, mkswapでファイルシステムを作成する必要がある.
• ディスク最後尾にもGPTテーブルがあるので, 先頭だけddできれいにしても, 以前のごみが残ることがある. partedよりgdiskの方がよいようである.

まとめ?

新しい機械でUEFI BIOSでSecure BootがEnableになっている場合には Disableにしないと先に進めない

Windows10でsecure bootが強化されるかもしれない(New!! But Uncertain)

• Desktopではオプションで変更できる
• Mobileではretail deviceでは禁止
• secure boot databaseはWindows10用のものが用意される

インストール時にマウントポイント指定のメニューに/boot/efiがある場合には, まず大丈夫そう.

ブートマネージャとして, 何が一般的になりそうかは, 現在不明?

WindowsのEFIパーティションを大きめに作成し, インストール時に/boot/efiからリンクを張っておくと, EFIパーティション(システムパーティション)を共用できる. 特にELILOを利用する場合, EFIパーティションにカーネル等をおくので大きく取る必要がある.

UEFIではfat, iso9660位しかファイルシステムを認識しないので, インストー ルはすべてDVDから行っています. 確認をしていないのですが, fat以外のファ イルシステムのUSBメモリからのインストールはこけるかもしれない.

MBRのBoot Recordの代わりに, FATで作られたEFIシステムパーティションから起動すると考えると考えやすい. UEFI Boot Managerが見るファイルはEFIシステムパーティションのディレクトリEFIの下に作成され, それぞれのエントリーがフラッシュメモリに格納されている.

UEFIのインプリメンテーションがいろいろあるもよう.

• Freeing unused kernel memoryが表示されるまでの時間が短縮される. 利用している環境によって相当変化することが予想されるが, hp mini5102, Slackwareという妙な環境の結果
  • 5.4s: EFIなし
  • 4.0s: udev無効
  • 2.9s: EFI有効
  最初の数字は信用しない方がよいが, 2.9sは確実で, 起動が早くなることだけは確からしい.(Historical)
• UEFIでインストールした場合, ブートセレクタにエントリーが登録されるがBIOS(?)で「Delete」キーでエントリーを削除することができる場合がある(これはUEFIの作り方にいろいろあるということ)
• Secure Bootを無効にするために, Firmware(BIOS? UEFI)で管理者のパスワードを設定しなければいけないものもある. consumer向けノートPCで出くわすことがある.
• Slackware単独でインストールできる方法をまとめた
• refindがマルチブートでよさそう(Secure Bootへの対応開始2012/12/12 ver.0.5.1)

UEFIの実現方法にもよるが, 起動エントリーが削除できなくなる場合がある。起動エントリーを整理する方法のひとつ。

1. slack-uefi-minimal.zip(32,019,157Byte)を転送する.
2. fat32でフォーマットしたUSBメモリに上記zipファイルを展開する.
3. USBメモリで起動する(UEFIモードでしか起動しないはず)
4. mkdir /src
5. mount /dev/sdb1 /src
6. installpkg /src/slackware64/gnuefi_tools-3.0r-sos-1210.txz
7. modprobe efivars
8. これでefibootmgrが利用できるので
   • efibootmgr -B -b 1
   などで, nvram上のエントリを修正することができる.
9. (気になること)Windows10ロゴマークを付けるには(2015/03/23位の記事)
   • Desktop: It's OEM option whether to allow end user to turn off Secure Boot
   • Mobile: Must not allow secure boot to be turned off on retail device
   とある. また, Celeron N3xxx, Pentium N3700をark.intel.comで見てみると, Secure BootがYesになっている.
   これは, ノートPCにはLinuxを入れるのが難しくなるということか?

(2014/07/07)

GPTとは関係ないのですが, USB Memory(USB Stick)で

• fat32のパーティションを作成
  • ディレクトリEFI/BOOTを作成し, bootx64.efiおよび, カーネルファイル(場合によってはinitrdファイル)を配置
  • fat12だと駄目かもしれない
• linuxパーティションとswapパーティションを作成して, システム全体をコピー

すると, 当然ですが, USBから起動するlinuxを作成できます. kernelはUSB関係をstaticで(moduleでなく)組み込む必要があるかもしれません.

boot loaderとしては単純なELILOで試してみました

(2017/10/02)

ARMも出てきそうなのでわかった分だけ追加

• fat32でフォーマットしたEFI/BOOTまでは同じ
• 32ビット版だとbootarm.efi, 64ビット版だとbootaa64.efiが省略時のブートイメージ

2018/12/26追加

UEFIセキュアブートにインストールメディアがどの程度対応しているか, Hyper-Vで試してみた

インストールメディアの中にEFI/Boot/bootx64.efiがあれば

• 32GB以下のUSBメモリを
• fat32でフォーマットして
• インストールメディアのすべてのファイルをUSBメモリにコピーする

でUEFI向きのインストールメディアができる(32GB以下にしたのは, fat32の上限のため)