History of EBUG勉強会/20240525_FuguItaISO(No. 10) - FuguIta

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河豚板のEFI CD boot / arm64 ISO 対応†

EBUG 第89回会合 2024年5月24日
川俣吉広、kaw@on.rim.or.jp

概要†

2024年4月5日にリリースされたOpenBSD 7.5では、amd64プラットフォームでEFIでのCD起動が、arm64プラットフォームでは、ISOイメージによる起動がサポートされました。

この二つの新機能を河豚板 7.5でも実装した方法について報告します。

目次

河豚板のEFI CD boot / arm64 ISO 対応

経緯†

2024年4月5日にリリースされたOpenBSD 7.5では、ライブ・システムに関連した２つの機能が追加された。

OpenBSD 7.5 what's new

amd64のISOイメージがUEFIで起動できるようになった

- Various bugfixes and tweaks in userland:
 ...
 - Added mkhybrid(8) '-e' (-eltorito-boot-efi) option for writing an EFI eltorito boot image, in addition to or instead of the x86 boot image, to the output file.
 ...
- Installer, upgrade and bootloader improvements:
 ...
 - Make the amd64 cdXX.iso and installXX.iso CD images bootable in EFI mode (by creating an EFI system partition containing the EFI boot loaders to be installed as an El Torito boot image).

arm64がISOイメージをサポート

- Installer, upgrade and bootloader improvements:
  ...
  - Added CD install images to arm64.

おさらい†

LiveDVDとLiveUSBのパーティション構成

LiveDVDの/dev/cd0aとLiveUSBの/dev/sd0aの内容は全く同じ

LiveDVD⇔LiveUSBのリマスタリングを容易にできるようにするため

そのためLiveDVDとLiveUSBのブート関連ファイルが全部入っている

起動関連や各種ユティリティのスクリプトもLiveDVDとLiveUSBで共通に使える

ビルドフロー (i386/amd64)

ブートローダ関連、カーネル+ramdisk root、システムのファイルツリーイメージという各コンポーネントをsysmediaというディレクトリに集約した上で、ISOイメージを生成

出来上がったISOイメージを実機、あるいは仮想環境で実行させ、その上でusbfadmユティリティのnewdrive機能を使用してLiveUSB用のディスクイメージを生成する

usbfadm newdrive実行時に、MBR/GPT、LegacyBIOS/UEFI、スワップ/ユーザファイル保存領域/FATの有無とそのサイズ、ユーザファイル保存領域の暗号化の有無、などを指定する

amd64のUEFI CD boot†

どこが変っているか見てみる:

リポジトリのコミットメッセージ
/usr/src/distrib/amd64/iso/Makefile

Revision 1.47 / (download) - annotate - [select for diffs], Fri Dec 15 06:03:00 2023 UTC (5 months ago) by jmatthew
Branch: MAIN
CVS Tags: OPENBSD_7_5_BASE, OPENBSD_7_5, HEAD
Changes since 1.46: +15 -4 lines
Diff to previous 1.46 (colored)

For amd64 cdXX.iso and installXX.iso, create an EFI system partition image
containing the EFI boot loaders and install it as an El Torito boot image,
making the install CDs bootable in EFI mode.

"looks great" deraadt@
ok mlarkin@

変更部分(抜粋)

-${CDROM}: ${BASE} ${XBASE}
+${EFICDBOOT}: ${EFIBOOT}
+	rm -rf ${.OBJDIR}/eficdboot-dir
+	mkdir -p ${.OBJDIR}/eficdboot-dir/efi/boot
+	cp ${EFIBOOT} ${.OBJDIR}/eficdboot-dir/efi/boot
+	makefs -t msdos -o create_size=${EFICDBOOTSIZE} ${EFICDBOOT} \
+	    ${.OBJDIR}/eficdboot-dir
+
+${CDROM}: ${BASE} ${XBASE} ${EFICDBOOT}
(略)
        mkhybrid -a -R -T -L -l -d -D -N -o ${.OBJDIR}/${CDROM} \
            -A "OpenBSD ${OSREV} ${MACHINE} Install CD" \
@@ -77,14 +87,15 @@
            -p "Theo de Raadt <deraadt@openbsd.org>" \
            -V "OpenBSD/${MACHINE}   ${OSREV} Install CD" \
            -b ${OSREV}/${MACHINE}/cdbr -c ${OSREV}/${MACHINE}/boot.catalog \
+	    -e ${OSREV}/${MACHINE}/${EFICDBOOT} \
            ${.OBJDIR}/cd-dir

ESP (EFI System Partition)に相当するFATパーティションイメージを作成し、mkhybridによるISOイメージ作成時に新たに新設された-eオプションで指定している。

これと同様な処理を河豚板のMakefileに追加した(赤字部分)。

加えて、リマスタリングの際も、この変更部分が反映されるようにする必要がある。
リマスタリング時に/sysmediaからコピーするファイルの一覧にeficdbootを加える。
→remaster_dvd.shとusbfadmを改修

arm64のISOイメージ作成†

arm64のビルドフロー

i386/amd64とは異なる部分がある

各コンポーネントを集約するのは、i386/amd64ではsysmediaというディレクトリだったが、arm64ではsysmedia.imgの中にあるaパーティション(LiveDVDの/dev/cd0a、LiveUSBの/dev/sd0aに相当)

arm64では、ISOイメージは今までサポートされておらず、LiveUSB用のディスクイメージを直接生成する必要があったため

sysmedia.imgはあらかじめ用意しておく必要がある(いわゆる、「秘伝のタレ」)

arm64はsysmedia.imgのiパーティションにあるU-BOOTバイナリ、Raspberry Pi用ファームウェア、EFIアプリケーション(bootaa64.efi)を使用して起動するため、aパーティションにブートローダ関連のファイルは不要だが、i386/amd64との互換性のため、サイズ0のダミーファイルをtouchで生成するようになっている

OpenBSDでの変更部分

リポジトリのコミットメッセージ
/usr/src/distrib/arm64/iso/Makefile

Revision 1.8, Thu Oct 26 14:27:01 2023 UTC (6 months, 3 weeks ago) by deraadt
Branch: MAIN
Changes since 1.7: +40 -3 lines

construct EFI bootable cdXX.iso and instalXX.iso files

変更部分 (抜粋)

+cdbr:	${RELDIR}/BOOTAA64.EFI
+	dd if=/dev/zero of=cdbr bs=512 count=5760
+	vnconfig -v cdbr > vnd
+	fdisk -iy -b "5744@16:c" `cat vnd` >/dev/null
+	newfs -t msdos /dev/r`cat vnd`i
+	mount ${MOUNT_ARGS_msdos} /dev/`cat vnd`i ${MOUNT_POINT}
+	mkdir -p ${MOUNT_POINT}/efi/boot
+	cp ${RELDIR}/BOOTAA64.EFI ${MOUNT_POINT}/efi/boot/bootaa64.efi
+	echo bootaa64.efi > ${MOUNT_POINT}/efi/boot/startup.nsh
+	umount ${MOUNT_POINT}
+	vnconfig -u `cat vnd`
+	rm -f vnd
+
(略)
+${CDROM}: ${BASE} ${XBASE} cdbr
+	rm -rf ${.OBJDIR}/cd-dir
+	mkdir -p ${.OBJDIR}/cd-dir/${OSREV}/${MACHINE}
+	mkdir -p ${.OBJDIR}/cd-dir/etc
+	echo "set image /${OSREV}/${MACHINE}/bsd.rd" > ${.OBJDIR}/cd-dir/etc/boot.conf
+
+	cp -p ${BASE} ${.OBJDIR}/cd-dir/${OSREV}/${MACHINE}
+	cp -p ${XBASE} ${.OBJDIR}/cd-dir/${OSREV}/${MACHINE}
+
+	cat ${RELDIR}/SHA256 ${RELXDIR}/SHA256 > \
+	    ${.OBJDIR}/cd-dir/${OSREV}/${MACHINE}/SHA256
+	# XXX no SHA256.sig
+
+	cp -p ${.OBJDIR}/cdbr ${.OBJDIR}/cd-dir/${OSREV}/${MACHINE}
+
+	mkhybrid -a -R -T -L -l -d -D -N -o ${.OBJDIR}/${CDROM} \
+	    -A "OpenBSD ${OSREV} ${MACHINE} Install CD" \
+	    -P "Copyright (c) `date +%Y` Theo de Raadt, The OpenBSD project" \
+	    -p "Theo de Raadt <deraadt@openbsd.org>" \
+	    -V "OpenBSD/${MACHINE}   ${OSREV} Install CD" \
+	    -b ${OSREV}/${MACHINE}/cdbr -c ${OSREV}/${MACHINE}/boot.catalog \
+	    ${.OBJDIR}/cd-dir

新たにcdbr (CD boot record)を作成するようになっている

cdbrの中身はmkfsで作成したESP。入っているのは、bootaa64.efiのみ

これをi386/amd64のLegacy BIOSの場合と同様、mkhybridの-bオプションで指定

リマスター時の問題

usbfadm newdriveでISOイメージからLiveUSB用ディスクイメージを作成する場合、ISOイメージ中にはESPにあるべきU-BOOTとRaspberry Pi Firmware関連のファイルがない
これらをISOイメージ中にも持たせておく必要がある

システムのファイルツリー(fuguita-7.5-arm64.ffsimg)中に /usr/fuguita/mdec/bootstuff.arm64.tar.gzという形で保持することにした。

以上より、arm64のISOイメージを作成するためのビルドフローは以下のようになる(赤字部分が変更点)

ISOイメージ起動のためのcdbr

bootaa64.efiを含むESPパーティションイメージcdbrを作成(amd64のeficdbootと同じ)

LiveDVD⇔LiveUSB 双方向のリマスタリングを可能にするための U-boot及びRasPiファームウェア

U-boot及びRasPiファームウェアはpkg_addにより/usr/local/share以下に配置される

makebootarc_arm64.sh は、 U-boot及びRasPiファームウェアをESP内のファイルツリー構造と同じ形のファイルアーカイブを作成するスクリプト

gen_makebootarc_arm64.sh は、/usr/local/share以下のファイルとESP内をスキャンしてmakebootarc_arm64.shを(なるべく自動生成する)スクリプト

LiveUSB用ディスクイメージの再利用†

秘伝のタレ

LiveCD flow LiveUSB flow

Recycle

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