昨今のＦｒｅｅＢＳＤにおける「パーティショニング」は、ディスクサイズによらず、ＧＰＴ（GUID Partition Table）で構成するの一択と言っても過言ではない。しかし、いわゆる「ＢＩＯＳからのブート」と「ＵＥＦＩからのブート」では、パーティション構成に若干の違いが発生してしまう¹。ここでは両者の違いを示し、ブートが可能なパーティション構成例を示す。

前提条件

ここではＳＡＴＡディスクでの操作を前提とし、デバイス名は (/dev/)ada0 と表現する。ＳＡＳ／ＵＳＢディスクを対象とする場合は daｎ を、ＮＶＭｅでは nvdｎ、ｅＭＭＣでは mmcsdｎ と読み替えること（ｎは０以上の整数）。

共通事項

ＧＰＴパーティションなので、いずれの手順においても、実行しなければいけないコマンドがある²。

gpart create -s GPT ada0

なお話をシンプルにするために、以下のようなパーティションを切るものとする。

今回の話で言うところの ada0p2 と ada0p3 は同じく共通手順となる。つまり「今この瞬間では実用性の無い」下記のコマンドの実行である⁴⁵⁶。

gpart add -t freebsd-ufs  ada0
gpart add -t freebsd-swap ada0

ＢＩＯＳブートの場合

gpart add -t freebsd-boot -b 40 -s 984  ada0

• ブートパーティションとして「freebsd-boot」パーティションを定義する。「freebsd-boot」でない場合、ブートローダーはこの領域を発見できない。
• 開始位置の指定（-b）を４０セクタ（ＬＢＡ４０）から開始するものとする。
  • ＧＰＴパーティションのヘッダーサイズ（ＧＰＴヘッダーサイズ）は３４セクタ⁷であるが、４ＫｉＢセクタ対応ディスクの場合、セクタ開始位置が８の倍数に丸められるられてしまう。
  • それを見越してか最近、ＧＰＴヘッダーサイズが４０セクタになってたりする（いつのバージョンからかは未確認）。
• 領域サイズの指定（-s）は９８４セクタを個人的に推奨する。
  • 次の領域（freebsd-ufs）の開始位置が５１２ＫｉＢ境界から始まるというメリットがある⁸。
  • ブートローダーの制限により５４５ＫｉＢ未満のサイズに抑えなければならない（今回のサイズは４９２ＫｉＢ）。
  • よって小さくする意味も無ければ、これ以上大きくする余地も無い。

gpart bootcode -b /boot/pmbr -p /boot/gptboot    -i 1 ada0
        または
gpart bootcode -b /boot/pmbr -p /boot/gptzfsboot -i 1 ada0

以上でブートローダーのインストールが完了する。ブートローダーはＦｒｅｅＢＳＤ領域⁹¹⁰を探して /boot/loader または /boot/zfsloader に処理を引き渡す。

ＵＥＦＩブートの場合

gpart add -t efi -b 40 -s 409560 ada0

• ブートパーティションとして「efi」パーティションを定義する。「efi」でない場合、ＵＥＦＩはこの領域を発見できない。
• 開始位置の指定（-b）を４０セクタ（ＬＢＡ４０）から開始するものとする。
  • ＧＰＴパーティションのヘッダーサイズ（ＧＰＴヘッダーサイズ）は３４セクタ⁷であるが、４ＫｉＢセクタ対応ディスクの場合、セクタ開始位置が８の倍数に丸められるられてしまう。
  • それを見越してか最近、ＧＰＴヘッダーサイズが４０セクタになってたりする（いつのバージョンからかは未確認）。
• 領域サイズの指定（-s）は推奨に合わせて４０９５６０セクタを指定する。
  • この指定の場合、次の領域（freebsd-ufs）の開始位置が２００ＭｉＢ境界から始まる⁸。
  • 領域サイズは、厳密には、２００ＭｉＢより若干小さい（４０セクタ分＝２０ＫＢ）が、まぁ誤差である。
  • なお 11.2-R 現在のブート領域（/boot/boot1.efifat）のサイズは８００ＫｉＢである。
  • 10.4-R ないしは 11.1-R ではこの領域を２００ＭｉＢ確保することが推奨されているが、他のＯＳ（ｍａｃＯＳなど）との互換性を考慮しての設定なので、単体でＦｒｅｅＢＳＤを起動するならこの８００ＫｉＢでも現時点では問題無い。
  • bsdinstall: increase EFI partition size to 200MBの議論では、ファームウェアアップデートツールのようなＥＦＩアプリケーションのための領域も必要とあるので流石に８００ＫｉＢは少なすぎるという認識である。

newfs_msdos -F 32 -c 1 -L EFISYS /dev/ada0p1
mount -t msdosfs /dev/ada0p1 /mnt
mkdir -p /mnt/EFI/BOOT
cp /boot/loader.efi /mnt/EFI/BOOT/BOOTX64.efi
umount /mnt
        または
gpart bootcode -p /boot/boot1.efifat -i 1 ada0

以上でブートローダーのインストールが完了する。ブートローダーはＦｒｅｅＢＳＤ領域¹¹を探してブート処理を進める。

よくある質問とその答え

Ｑ．Bootable UEFI memory stick or Hard Diskに書いてある手順と違うぢゃないかー。

Ａ．大丈夫だ。問題無い。時代が我に追いついていた。

Ｑ．色々調べてみると /boot/boot1.efifat の、領域への書き込み方法に色々な手順があるようだが、何が正しいんだ？

Ａ．大丈夫だ。どれも問題無い。が、どの手順もお勧めしない。

/boot/boot1.efifat はパーティションイメージそのものである。極端に言えば dd if=/dev/ada0p1 of=/boot/boot1.efifat したものと思えばいい。実際ビルド時に似たようなことをしている。

よって、dd(8) で書き込むのも gpart(8) で書き込むのも同じである。が、どちらがよりスマートであるかは言うまでも無く gpart(8) である。

ただできれば /boot/boot1.efifat は使用しない方がよい。先の２００ＭｉＢ拡張の話になるが、これを使用すると２００ＭｉＢの領域の内８００ＫｉＢにしかアクセスできない領域になるからである。

せっかく２００ＭｉＢの領域を確保したにもかかわらずＥＦＩアプリケ－ションが全く動かせない環境となる。

また新規インストールでは問題無いが、更新したい場合、必要以上に消えてしまう手順でもある。

Ｑ．ＯＳアップデート時にブートパーティションの更新は必要ですか？

Ａ．常にでは無いが必要。ただし…

1. ＵＦＳから起動する場合、ＵＦＳ自体のフォーマットの安定性から、ブートローダーのコードに変更が無いため、ほぼしくじることが無い。問題があったとしたら、おそらくＵＦＳ１→ＵＦＳ２の時くらいと思われる。よって更新されてなかったとしても問題が起きることが無い、ないしは発覚しない。
2. ＺＦＳから起動する場合、ＺＦＳ自体のフォーマットの不安定性から、ブートローダーのコードに変更が発生するため、こまめにメンテしてやらないと、起動しない可能性がある。この辺りは /usr/src/UPDATING の ZFS notes に「ブートするＺＦＳプールのバージョンを新しくするときはブートローダーを更新しろ」という記述がある。

この事から更新手順とは別にブートローダーの更新も手順化しておくべきである。

freebsd-boot パーティションに対しては gpart bootcode -p で上書きしてやればよいが、efi パーティションに対してはマウントの上、cp で上書きすることになる（後述）。

Ｑ．パーティション番号が１でなくても良いならなんでもありぢゃないかー。

Ａ．大丈夫じゃない、やめとけ。

ＭＢＲには２ＴｉＢ制限があるので、後の領域を使うと、ＢＩＯＳがブートローダー（freebsd-boot）を見つけてくれない可能性がある。
またパーティション番号と領域の順番が不一致の場合、管理が面倒になること請け合いである。

Ｑ．我々はＧＰＴを扱ってるのであってＭＢＲは関係ないはず。

Ａ．残念だ。ＧＰＴはＭＢＲの上位互換なので諦めろ。

ＵＥＦＩブートに関して言えば、ＧＰＴはＧＰＴとして解釈されるので「関係ない」と言い切ってかまわない。

しかしＢＩＯＳブートに関して言えば、ＧＰＴはＭＢＲとして振る舞う形になる。よって先頭から２ＴｉＢまので領域にブートローダー（freebsd-boot）が存在する必要がある。ただし、存在だけが問題なだけであって、パーティション番号がいくつであるかは問題とされない。

Ｑ．システムがＵＥＦＩブートなのかＢＩＯＳブートなのか分かりません！

Ａ．めーｋ（ちゅどーん）。インストールＣＤをＬｉｖｅＣＤとして立ち上げた後 sysctl machdep.bootmethod コマンドを事項して、ＵＥＦＩならＵＥＦＩブート、ＢＩＯＳならＢＩＯＳブートであることを確認することができる。

【付録】ブートローダーの更新

ＢＩＯＳブートの場合

gpart bootcode -p /boot/gptboot    -i 1 ada0
        または
gpart bootcode -p /boot/gptzfsboot -i 1 ada0

ＵＥＦＩブートの場合

まずは /etc/fstab に以下の設定を追加する。

# Device    Mountpoint FStype  Options Dump Pass #
/dev/ada0p1 /boot/efi  msdosfs rw      0    0

次に /boot/efi ディレクトリを作成する。

mkdir -p /boot/efi

一度は手動でマウントを実行しておく。もちろん再起動して気にしないのもあり。

mount /boot/efi

以後の更新は下記の通り。

cp /boot/loader.efi /boot/efi/EFI/BOOT/BOOTX64.efi

参考文献

• gpart(8)のマニュアル
• FreeBSDのブートプロセス
• UEFI - FreeBSD Wiki
• FreeBSD 10.4 Release Notes
• FreeBSD 11.1 Release Notes
• bsdinstall: increase EFI partition size to 200MB
• GPTとMBRはどのように違うのか？
• コマンドラインによるFreeBSD起動パーティションの作成など
• FreeBSD/UEFIについて