開発運用

GRUBブートローダーとは？

最終更新： 2月 21, 2025
1分未満

GRUB（GRand Unified Bootloader）とは何か？

GRUB（GRand Unified Bootloader）は、Linuxおよびその他のオペレーティングシステムで広く使用されている強力なブートローダーです。ブートローダーは、コンピュータの起動時に最初に実行されるソフトウェアであり、オペレーティングシステム（OS）をメモリにロードして実行を開始する役割を果たします。GRUBは、多くのLinuxディストリビューションでデフォルトのブートローダーとして採用されています。

関連記事

GRUBは、複数のオペレーティングシステムを1台のコンピュータにインストールしている場合に、どのOSを起動するかを選択する機能も提供します。さらに、カーネルパラメータの変更やリカバリモードでの起動など、高度な制御が可能です。

GRUBの役割と機能

GRUBの主な役割は、BIOS（またはUEFI）からOSをロードし、ユーザーに起動オプションを提供することです。以下は、GRUBの重要な機能についての詳細です。

  1. マルチブート機能

    • GRUBは複数のOSをインストールしている環境で、それぞれのOSを選択して起動することができます。例えば、LinuxとWindowsをデュアルブート構成にしている場合、起動時にどちらを起動するかを選べます。

  2. カーネルの読み込み

    • GRUBはLinuxカーネルをメモリにロードし、その後のシステム起動を制御します。また、異なるカーネルバージョンを保持している場合、起動時にどのバージョンを使用するかを選択することも可能です。

  3. リカバリーモードのサポート

    • システムが正常に起動しない場合、GRUBのメニューからリカバリーモードを選択し、システムの修復を行うことができます。

  4. 起動パラメータの変更

    • GRUBのメニューからカーネルに渡す起動パラメータを変更できるため、特定のデバイスドライバを有効化・無効化したり、デバッグ用の設定を行ったりすることが可能です。

  5. ネットワークブート

    • GRUBはPXE（Preboot Execution Environment）を使用してネットワーク経由でOSをブートすることも可能です。

  6. パスワード保護

    • GRUBは、起動時のメニューにパスワードを設定して、無許可のユーザーがシステムを変更できないように保護する機能を備えています。

GRUBの仕組み

GRUBは複数の段階に分けてシステムを起動します。以下は、GRUBの起動プロセスを段階ごとに説明したものです。

1. Stage 1（第一段階）

  • GRUBの最初の部分は、MBR（Master Boot Record）に格納されます。MBRはディスクの先頭512バイトの領域で、ブートローダーの最初のコードとパーティションテーブルが含まれています。
  • この段階では、GRUB Stage 2を読み込むための最小限の機能しかありません。

2. Stage 1.5（中間段階）

  • Stage 1とStage 2の間に位置する段階で、ファイルシステムドライバを読み込み、GRUBがLinuxのext4やWindowsのNTFSなどのファイルシステムを認識できるようにします。
  • この段階はMBRと/bootパーティションの間に配置されます。

3. Stage 2（第二段階）

  • Stage 2では、GRUBの本体が動作し、ユーザーインターフェース（ブートメニュー）を表示します。
  • ユーザーはここで起動するOSを選択したり、起動パラメータを編集したりできます。

4. カーネルのロード

  • ユーザーがOSを選択すると、GRUBは選択されたOSのカーネルをメモリにロードし、initプロセスを開始します。
  • この時点でGRUBの役割は終了し、制御はOSに引き渡されます。

GRUBの設定ファイル

GRUBの動作は、設定ファイル/boot/grub/grub.cfgによって制御されます。このファイルには、起動時に表示されるメニュー項目、デフォルトのOS、起動パラメータなどが記述されています。

設定ファイルの例を以下に示します。

ini
# /boot/grub/grub.cfg の例
set default=0
set timeout=5

menuentry 'Ubuntu 22.04 LTS' {
    set root='hd0,msdos1'
    linux /boot/vmlinuz-5.15.0-72-generic root=UUID=12345678-9abc-def0-1234-56789abcdef0 ro quiet splash
    initrd /boot/initrd.img-5.15.0-72-generic
}

menuentry 'Windows 11' {
    set root='hd0,msdos2'
    chainloader +1
}
  • set default=0: デフォルトで最初のOSを起動する設定。
  • set timeout=5: メニュー表示後5秒後にデフォルトのOSを起動。
  • menuentry: 各起動オプションを定義。

設定を変更した後は、update-grubコマンドを実行して変更を反映させます。

bash
sudo update-grub

GRUBのインストールと修復

GRUBのインストール

GRUBはLinuxディストリビューションのインストール時に自動的にインストールされますが、手動でインストールすることも可能です。

例として、UbuntuでGRUBを再インストールする方法を示します。

bash
sudo grub-install /dev/sda
sudo update-grub
  • /dev/sdaはブートディスクを指します。

GRUBの修復

システムが起動できなくなった場合、ライブUSBやリカバリモードを使用してGRUBを修復できます。

  1. ライブUSBでシステムを起動。
  2. ターミナルを開き、以下のコマンドを実行。
bash
sudo mount /dev/sda1 /mnt
sudo grub-install --root-directory=/mnt /dev/sda
sudo update-grub

これにより、GRUBが再インストールされ、正常に起動できるようになります。

GRUB 2と古いGRUB（GRUB Legacy）の違い

GRUBには、古いバージョン（GRUB Legacy）と新しいバージョン（GRUB 2）があります。現在、ほとんどのLinuxディストリビューションではGRUB 2が標準となっています。

機能 GRUB Legacy GRUB 2
設定ファイル menu.lst grub.cfg
ファイルシステム 限定的 広範囲に対応
スクリプト機能 なし あり（Bashライク）
デバイス命名規則 hd0,0 (hd0,msdos1)
グラフィカルブート 限定的 完全対応

GRUB 2は、より柔軟で拡張性の高い設計となっており、ユーザーエクスペリエンスとシステム管理の両面で進化しています。

GRUBのトラブルシューティング

GRUBに関連する一般的な問題とその解決方法を以下に示します。

  1. GRUBレスキューモード
    • GRUBが正しくロードされない場合、grub rescue>プロンプトが表示されます。
    • 以下のコマンドでブートを修復できます。
bash
set root=(hd0,msdos1)
linux /boot/vmlinuz root=/dev/sda1
initrd /boot/initrd.img
boot
  1. デフォルトのOS変更
    • デフォルトのOSを変更するには、/etc/default/grubを編集します。
bash
sudo nano /etc/default/grub

変更例：

ini
GRUB_DEFAULT=1

変更後、update-grubを実行。

まとめ

GRUBはLinuxを含む複数のOSの起動を管理する重要な役割を果たすブートローダーです。その多機能性、柔軟性、そしてカスタマイズ性により、さまざまなシステム構成に対応可能です。

GRUBを適切に理解し、管理することで、システムの起動に関する問題を解決し、より安定した環境を維持することができます。

最終更新： 2月 21, 2025
1分未満
Back to top button