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systemd-boot, sd-boot

Ein einfacher UEFI-Systemstartverwalter

systemd-boot (kurz sd-boot) ist ein einfacher UEFI-Systemstartverwalter. Er stellt ein graphisches Menü zur Auswahl des zu startenden Eintrags und einen Editor für die Kernelbefehlszeile zur Verfügung. systemd-boot unterstützt nur Systeme mit UEFI-Firmware.

systemd-boot lädt Systemstarteintragsinformationen aus der EFI-Systempartition (ESP), die zur Betriebssystemlaufzeit normalerweise unter /efi/, /boot/ oder /boot/efi/ eingehängt ist, sowie von der »Extended Boot Loader«-Partition, falls sie existiert (normalerweise unter /boot/ eingehängt). Konfigurationsdateifragmente, Kernel, Initrds und andere zu startende EFI-Images müssen im Allgemeinen in der ESP oder der »Extended Boot Loader«-Partition liegen. Linux-Kernel müssen mit CONFIG_EFI_STUB gebaut sein, damit sie direkt als EFI-Image ausgeführt werden können. Während des Systemstarts fügt systemd-boot automatisch eine Liste von Systemstarteinträgen aus den folgenden Quellen zusammen:

•Systemstarteinträge, die in Beschreibungsdateien gemäß der Boot Loader-Spezifikation[1] in /loader/entries/ auf der ESP und der »Extended Boot Loader«-Partition liegen. Diese beschreiben normalerweise Linux-Kernel-Images mit zugehörigen Initrd-Images, können aber alternativ auch beliebige andere EFI-Programme beschreiben.

•Vereinigte Kernel-Images, die der Boot Loader-Spezifikation[1] folgen, als ausführbare EFI-Programme in /EFI/Linux/ auf der ESP und der »Extended Boot Loader«-Partition.

•Der Microsoft-Windows-EFI-Systemstartverwalter, falls installiert.

•Der Apple-MacOS-X-Systemstartverwalter, falls installiert.

•Das EFI-Shell-Programm, falls installiert.

•Ein Neustart in die UEFI-Firmware-Einrichtungsoption, falls durch die Firmware unterstützt.

systemd-boot unterstützt die folgenden Funktionalitäten:

•Grundlegende Änderungen an der Konfiguration des Systemstartverwalters (wie Konfiguration der Zeitüberschreitung, Vorgabe-Systemstartauswahl, …) können direkt zum Systemstartzeitpunkt von der Bedienoberfläche des Systemstartprogramms aus vorgenommen werden, sowie während der Laufzeit des Systems mit EFI-Variablen.

•Der Systemstartverwalter integriert mit dem Befehl systemctl, um Funktionalitäten wie systemctl reboot --boot-loader-entry=… (zum Neustart in einen bestimmten Systemstartmenüeintrag, d.h. »Neustart in Windows«) und systemctl reboot --boot-loader-menu=… (zum Neustawrten in das Systemstartmenü) zu implementieren, indem die Systemladerschnittstelle[2] implementiert wird. Siehe systemctl(1) für Details.

•Eine durch den Systemstartverwalter gesetzte EFI-Variable informiert das Betriebssystem über die während des Systemstarts verwandte ESP-Partition. Dies wird dann dazu benutzt, automatisch die korrekte ESP-Partition unter /efi/ oder /boot/ zur Betriebssystemlaufzeit einzuhängen. Siehe systemd-gpt-auto-generator(8) für Details.

•Der Systemstartverwalter stellt unter Verwendung der Boot-Loader-Schnittstelle[2] Informationen über die in der UEFI-Firmware verbrachte Zeit bereit. Diese Information kann mittels systemd-analyze(1) dargestellt werden.

•Der Systemstartverwalter implementiert das Systemstartzählen und fällt bei Fehlschlägen automatisch zu älteren, funktionierenden Systemstarteinträgen zurück. Siehe Automatische Systemstartbeurteilung[3].

•Der Systemstartverwalter liest optional die Zufallsstartwerte aus der ESP-Partition, kombiniert sie mit einem in einer dauerhaften EFI-Variable abgelegten »Systemmerkmal« und leitet einen Zufallsstartwert ab, der vom Betriebssystem zur Initialisierung des Entropie-Fundus während der frühen Systemstartphase verwandt wird.

bootctl(1) kann aus dem laufenden System verwandt werden, um die ESP und die »Extended Boot Loader«-Partition zu ermitteln, verfügbare Einträge aufzulisten und systemd-boot selbst zu installieren.

kernel-install(8) kann zum Kopieren des Kernel-Images auf die ESP oder die »Extended Boot Loader«-Partition und zur Erstellung von Beschreibungsdateien, die konform mit der Boot-Loader-Spezifikation sind, verwandt werden.

Im Boot-Menü können die folgenden Tasten verwandt werden:

� (Hoch), � (Runter), j, k, SeiteHoch, SeiteRunter, Pos 1, Ende

Die Eintragsliste hoch/runter navigieren

� (Eingabetaste)

Den ausgewählten Eintrag starten

d

Den ausgewählten Eintrag als Vorgabe setzen

e

Für den ausgewählten Eintrag die Kernelbefehlszeile bearbeiten

+, t

Die Zeitüberschreitung vor dem Starten des Vorgabeeintrags erhöhen

-, T

Die Zeitüberschreitung verringern

v

Zeigt die Versionen von Systemd-boot, UEFI und der Firmware

P

Gibt den Status aus

Q

Beendet

h, ?

Zeigt einen Hilfebildschirm

Strg+l

Gibt den Bildschirm erneut aus

Die folgenden Tasten können während des Systemstarts oder im Startmenü verwandt werden, um direkt einen bestimmten Eintrag zu starten:

l

Linux

w

Windows

a

OS X

s

EFI-Shell

1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9

Boot-Eintrag Nummer 1 … 9

Im Editor fügen die meisten Tasten einfach sich selbst ein, aber die folgenden Tasten können zur Ausführung zusätzlicher Aktionen verwandt werden:

� (Links), � (Rechts), Pos1, Ende

Links/Rechts navigieren

Esc

Die Bearbeitung abbrechen und den Editor beenden

Strg+k

Die Befehlszeile leeren

Strg+w, Alt+Rückschritt

Rückwärts ein Wort löschen

Alt+d

Vorwärts ein Wort löschen

� (Eingabetaste)

Starteintrag mit der bearbeiteten Befehlszeile

Beachten Sie, dass Systemd-boot die US-Tastaturbelegung verwenden wird, falls es nicht anders konfiguriert wurde, und daher die Tastenbezeichnungen für Tasten wie +/- nicht passen könnten.

Die Dateien, die systemd-boot verarbeitet, liegen im Allgemeinen auf der UEFI ESP, die normalerweise während der Laufzeit des Betriebssystems nach /efi/, /boot/ oder /boot/efi/ eingehängt ist. Sie verarbeitet auch Dateien auf der »Extended Boot Loader«-Partition, die normalerweise auf /boot/ eingehängt ist, falls sie existiert. systemd-boot liest Laufzeitkonfigurationen wie die Systemstartzeitüberschreitung und den Standardeintrag aus /loader/loader.conf in der ESP (in Kombination mit aus EFI-Variablen gelesenen Daten). Siehe loader.conf(5). Systemeintragbeschreibungsdateien, die der Boot-Loader-Spezifikation[1] folgen, werden aus /loader/entries/auf der ESP und der »Extended Boot Loader«-Partition gelesen. Vereinigte Kernelsystemstarteinträge, die der Boot-Loader-Spezifikation[1] folgen, werden aus /EFI/Linux/ auf der ESP und der »Extended Boot Loader«-Partition gelesen. Optional wird ein Zufallsstartwert für die Bereitstellung von Entropie im Fundus während der frühen Systemstartphase unter /loader/random-seed im ESP gespeichert.

Die folgenden EFI-Variablen sind definiert und werden durch systemd-boot unter der Lieferanten-UUID »4a67b082-0a4c-41cf-b6c7-440b29bb8c4« für die Kommunikation zwischen dem Betriebssystem und dem Boot-Loader gesetzt und gelesen:

LoaderBootCountPath

Falls Startzählung aktiviert ist, enthält dies den Pfad zu der Datei, in deren Namen die Startzähler kodiert sind. Wird durch den Boot-Loader gesetzt. systemd-bless-boot.service(8) verwendet diese Informationen, um einen Systemstart als erfolgreich zu markieren, wie dies durch die erfolgreiche Aktivierung der Ziel-Unit boot-complete.target bestimmt wird.

LoaderConfigTimeout, LoaderConfigTimeoutOneShot

Die Menü-Zeitüberschreitung in Sekunden. Wird vom Boot-Loader gelesen. LoaderConfigTimeout wird dauerhaft verwaltet, während LoaderConfigTimeoutOneShot eine einmalige Außerkraftsetzung ist, die einmal gelesen wird (und in diesem Fall Vorrang vor LoaderConfigTimeout hat) und dann entfernt wird. LoaderConfigTimeout kann mit den Tasten t/T verändert werden, siehe oben.

LoaderDevicePartUUID

Enthält die Partitions-UUID der EFI-Systempartition, von der der Boot-Loader gestartet wurde. Wird vom Boot-Loader gesetzt. systemd-gpt-auto-generator(8) verwendet diese Information, um automatisch die Platte zu finden, von der gestartet wurde, um die verschiedenen anderen Partitionen auf der gleichen Platte automatisch zu erkennen.

LoaderEntries

Eine Liste der Kennzeichner aller erkannten Boot-Loader-Einträge. Wird vom Boot-Loader gesetzt.

LoaderEntryDefault, LoaderEntryOneShot

Der Kennzeichner des Standard-Boot-Loader-Eintrags. Wird primär vom Betriebssystem gesetzt und vom Boot-Loader gelesen. LoaderEntryOneShot setzt den Vorgabeeintrag für nur den nächsten Systemstart, während LoaderEntryDefault ihn dauerhaft für alle zukünftigen Systemstarts setzt. Die Befehle set-default und set-oneshot von bootctl(1) verwenden diese Variablen. Der Boot-Loader verändert auf Anfrage LoaderEntryDefault, wenn die Taste »d« gedrückt wird, siehe oben.

LoaderEntrySelected

Der Kennzeichner des Boot-Loader-Eintrags, der derzeit gestartet wird. Wird vom Boot-Loader gesetzt.

LoaderFeatures

Eine Gruppe von Schaltern, die anzeigen, welche Funktionalitäten der Boot-Loader unterstützt. Wird vom Boot-Loader gesetzt. Verwenden Sie bootctl(1), um diese Daten anzuschauen.

LoaderFirmwareInfo, LoaderFirmwareType

Kurze Firmware-Information. Wird vom Boot-Loader gesetzt. Verwenden Sie bootctl(1), um diese Daten anzuschauen.

LoaderImageIdentifier

Der Pfad zu dem Programm des Boot-Loaders, der für den aktuellen Systemstart verwandt wurde, relativ zum Wurzelverzeichnis der EFI-Systempartition. Wird vom Boot-Loader gesetzt. Verwenden Sie bootctl(1), um diese Daten anzuschauen.

LoaderInfo

Kurze Informationen über den Boot-Loader. Wird vom Boot-Loader gesetzt. Verwenden Sie bootctl(1), um diese Daten anzuschauen.

LoaderTimeExecUSec, LoaderTimeInitUSec, LoaderTimeMenuUsec

Informationen über die in verschiedenen Teilen des Boot-Loaders verbrachte Zeit. Wird vom Boot-Loader gesetzt. Verwenden Sie systemd-analyze(1), um diese Daten anzuschauen.

LoaderRandomSeed

systemd-boot kann optional einen binären Zufallsstartwert an das Betriebssystem weitergeben. Dies ist eine flüchtige EFI-Variable, die einen während des Systemstarts ermittelten Hash aus der Kombination des in der ESP gespeicherten Zufallsstartwertes (in /loader/random-seed) und einem »Systemmerkmal«, das dauerhaft in der EFI-Variablen LoaderSystemToken (siehe unten) enthält. Während der frühen Betriebssystemstartphase liest der Systemverwalter diese Variable und gibt sie an den Zufallsfundus des Kernels weiter und schreibt die vollständige Entropie, die es enthält, gut. Dies ist eine effiziente Art, um sicherzustellen, dass das System mit einem vollständig initialisierten Entropiefundus des Kernels startet, und zwar schon während der Phase der anfänglichen RAM-Platte. systemd-boot liest den Zufallsstartwert aus dem ESP, kombiniert ihn mit dem »Systemmerkmal« und leitet einen neuen Zufallsstartwert ab, um an gleicher Stellen den im ESP gespeicherten Startwert zu ersetzen, sowie den Zufallsstartwert, um ihn an das Betriebssystem in einem SHA256-Hash im Zählermodus weiterzugeben. Dies stellt sicher, dass verschiedene physische Systeme, die mit dem gleichen »goldenen« Betriebssystemabbild starten, d.h. die die gleiche Zufallsstartwertedatei im ESP enthalten, dennoch einen verschiedenen Zufallsstartwert an das Betriebssystem weitergeben. Es wird sichergestellt, dass der im ESP gespeicherte Zufallsstartwert überschrieben ist, bevor das Betriebssystem startet, um sicherzustellen, dass zwischen nachfolgenden Systemstarts verschiedene Zufallsstartwerte verwandt werden.

Siehe Zufallsstartwerte[4] für weitere Informationen.

LoaderSystemToken

Ein binäres Zufallsdatenfeld, das zur Erzeugung des an das Betriebssystem zu übergebenen Zufallsstartwertes verwandt wird (siehe oben). Beachten Sie, dass diese Zufallsdaten im Allgemeinen nur einmal während der Betriebssysteminstallation erstellt und nie wieder aktualisiert werden.

Viele dieser Variablen werden durch die Systemladerschnittstelle[2] definiert.

systemd-boot implementiert einen einfachen Startzählungsmechanismus auf Grundlage der Boot-Loader-Spezifikation[1], für automatischen und unbeaufsichtigten Rückfall zu älteren Kernelversionen/Boot-Loader-Einträgen, wenn ein bestimmter Eintrag dauerhaft fehlschlägt. Alle Boot-Loader-Eintragsdateien und vereinigte Kernel-Image-Dateien, bei denen ein »+« von einer oder mehreren Zahlen (falls es zwei sind, müssen sie durch ein »-« getrennt werden) vor der Endung ».conf« oder ».efi« gefolgt ist, unterliegen der Startzählung: die erste der zwei Zahlen (»verbliebene Einträge«) wird bei jedem Systemstartversuch heruntergezählt, die zweite der zwei Zahlen (»unternommene Versuche«) wird um einen erhöht (falls »unternommene Versuche« nicht vorhanden ist, wird es als 0 angenommen). Abhängig vom aktuellen Wert dieser zwei Zähler wird der Boot-Eintrag einem der drei Zustände zugeordnet:

1.Falls der Zähler »verbliebene Einträge« eines Eintrages größer als Null ist, wird der Eintrag dem Zustand »unbestimmt« zugeordnet. Das bedeutet, dass der Eintrag noch nicht erfolgreich gestartet wurde, aber auch noch nicht als nicht funktionstüchtig erkannt wurde.

2.Falls der Zähler »verbliebene Einträge« eines Eintrages gleich Null ist, wird der Eintrag in einem »schlechten« Zustand angenommen. Das bedeutet, dass keine weiteren Versuche unternommen werden, diesen Eintrag zu starten (das bedeutet, außer alle anderen Boot-Einträge sind auch in einem »schlechten« Zustand), da alle Versuche, diesen Eintrag zu starten, nicht erfolgreich abgeschlossen wurden.

3.Falls die Zähler »verbliebene Einträge« und »unternommene Versuche« eines Eintrags fehlen, wird er in einem »guten« Zustand angenommen. Das bedeutet, dass weiteres Startzählen für diesen Eintrag abgeschaltet ist, da er mindestens einmal erfolgreich startete. Der Dienst systemd-bless-boot.service(8) verschiebt den aktuell gestarteten Eintrag vom Zustand »unbestimmt« in den Zustand »gut«, wenn ein Systemstartversuch erfolgreich abgeschlossen wurde.

Im Allgemeinen befinden sich neu hinzugefügte Einträge zum Boot-Loader zuerst im Zustand »unbestimmt«, d.h. mit dem Zähler »verbliebene Einträge« größer als Null. Der Systemstarteintrag verbleibt in diesem Zustand, bis er entweder mindestens einmal erfolgreich durchgeführt wurde (woraufhin er sich im Zustand »gut« befindet) — oder der Zähler »verbliebene Einträge« erreicht Null (woraufhin er sich im Zustand »schlecht« befindet).

Beispiel: Die Systemstartladereintragsdatei foo.conf ist für 3 Startversuche eingerichtet. Das Installationsprogramm wird es daher unter dem Namen foo+3.conf erstellen. Beim ersten Systemstart wird der Boot-Loader ihn in foo+2-1.conf umbenennen. Falls dieser Systemstart nicht erfolgreich abgeschlossen werden kann, wird ihn der Boot-Loader in foo+1-2.conf beim nachfolgenden Systemstart umbenennen. Falls dieser auch fehlschlägt, wird er schließlich in foo+0-3.conf beim nachfolgenden Systemstart umbenannt, anschließend wird er als »schlecht« betrachtet. Falls allerdings der Systemstart erfolgreich abgeschlossen wird, wird die Eintragsdatei durch das Betriebssystem in foo.conf umbenannt, so dass sie von diesem Zeitpunkt an als »gut« betrachtet wird.

Das Systemstartmenü berüchsichtigt den Zähler »verbliebene Einträge« bei der Sortierung der Menüeinträge: Einträge im »schlechten« Zustand werden am Ende der Liste einsortiert und Einträge im »guten« oder »unbestimmten« Zustand am Anfang. Der Benutzer kann frei den zu startenden Eintrag aus dem Menü aussuchen, auch die bereits als »schlecht« markierten. Falls der zu startende Eintrag automatisch bestimmt wird, bedeutet dies, dass »gute« oder »unbestimmte« Einträge im Allgemeinen bevorzugt werden (da der oberste Eintrag im Menü standardmäßig gestartet wird) und »schlechte« Einträge nur berücksichtigt werden, falls keine »guten« oder »unbestimmten« Einträge verblieben sind.

Das Kernelinstallationsrahmenwerk kernel-install(8) setzt optional den anfänglichen Zähler »verbliebene Einträge« auf den in /etc/kernel/tries festgelegten Wert, wenn ein Systemstarteintrag erstmals erstellt wird.

bootctl(1), loader.conf(5), systemd-bless-boot.service(8), systemd-boot-system-token.service(8), kernel-install(8), Boot-Loader-Spezifikation[1], Boot-Loader-Schnittstelle[2]

1.
Systemstartladeprogrammspezifikation
https://systemd.io/BOOT_LOADER_SPECIFICATION
2.
Boot-Loader-Schnittstelle
https://systemd.io/BOOT_LOADER_INTERFACE
3.
Automatische Systemstartbeurteilung
https://systemd.io/AUTOMATIC_BOOT_ASSESSMENT
4.
Zufallsstartwerte
https://systemd.io/RANDOM_SEEDS

ÜBERSETZUNG

Die deutsche Übersetzung dieser Handbuchseite wurde von Helge Kreutzmann <debian@helgefjell.de> erstellt.

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