SYSTEMD-BOOT(7)

BEZEICHNUNG
systemd-boot, sd-boot - Ein einfacher UEFI-Systemstartverwalter

BESCHREIBUNG

systemd-boot (kurz sd-boot) ist ein einfacher UEFI-Systemstartverwalter. Er stellt ein textuelles 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 (XBOOTLDR), 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 Typ-#1-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, Boot Loader-Spezifikation[1] Typ 2, die ausführbare EFI-Programme in /EFI/Linux/ auf der ESP und der »Extended Boot Loader«-Partition sind.

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

    • Der Apple-macOS-Systemstartverwalter, falls installiert.

    • Das EFI-Shell-Programm, falls installiert.

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

    • Registrierung der Variablen des sicheren Systemstarts, falls die UEFI-Firmware sich im Einrichtungsmodus befindet und Dateien auf dem ESP bereitgestellt werden.

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 EFI-System-Partition. Dies wird dann dazu benutzt, automatisch die korrekte EFI-System-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-Vorrats während der frühen Systemstartphase verwandt wird.

    • Der Systemstartverwalter erlaubt die Registrierung von Variablen für den sicheren Systemstart, falls sich die UEFI-Firmware im Einrichtungsmodus befindet. Zusätzlich können Variablen automatisch registriert werden, falls konfiguriert.

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.

systemd-stub(7) kann als UEFI-Systemstartrumpf für ausgeführte Kernel verwandt werden. Das ist nützlich, um graphische Systemstartbilder zu zeigen, bevor in die Linux-Welt übergeleitet wird. Es ist auch in der Lage, zusätzliche Zugangsberechtigungsdateien aufzusammeln (für die Parametrisierung des Systemstarts) und Erweiterungsabbilder für das System, wie Begleitdateien für die gestarteten Kernelabbilder.

TASTENBELEGUNGEN

Im Boot-Menü können die folgenden Tasten verwandt werden:

↑ (Hoch), ↓ (Runter), j, k, SeiteHoch, SeiteRunter, Pos 1, Ende
    Die Eintragsliste hoch/runter navigieren

↵ (Eingabe), → (Rechts)
    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

r
    Ändert die Bildschirmauflösung, überspringt nicht unterstützte Modi.

R
    Setzt die Bildschirmauflösung auf die Vorgabe der Firmware oder der Konfigurationsdatei zurück.

p
    Gibt den Status aus

h, ?, F1
    Zeigt einen Hilfebildschirm

f
    Startet neu in die Firmware-Schnittstelle.

    Zur Kompatibilität mit Tastaturbindungen mehrerer Firmware-Implementierungen kann diese Aktion auch mit F2, F10, Entf und Esc erreicht werden.

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

l
    Linux

w
    Windows

a
    macOS

s
    EFI-Shell

1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9
    Boot-Eintrag Nummer 1 … 9

Das Boot-Menü wird angezeigt, wenn eine Zeitüberschreitung größer Null konfiguriert wurde. Falls die Menü-Zeitüberschreitung auf Null gesetzt wurde, reicht es aus, eine Taste zu drücken - bevor sich das Systemstartprogramm initialisiert -- um das Boot-Menü hochzubringen. Ausnahmen sind die direkt hierüber aufgeführten Tasten, da sie direkt in den ausgewählten Boot-Menü-Eintrag starten. Beachten Sie, dass das Zeitfenster, in dem Tastendrücke akzeptiert werden, bevor sich das Systemstartprogramm initialisiert, abhängig von der Firmware-Implementierung sehr kurz sein kann. Falls das Fenster verpasst wird, starten Sie neu und versuchen Sie es erneut, möglicherweise, indem sie eine geeignete Taste (beispielsweise die Leertaste) dauerhaft drücken: auf den meisten Systemen sollte es möglich sein, das Zeitfenster nach ein paar Versuchen zu treffen. Um das Problem zu vermeiden, sollten Sie darüber nachdenken, die Zeitüberschreitung auf einen Wert größer Null zu setzen, wodurch das Boot-Menü bedingungslos angezeigt wird. Einige Desktop-Umgebungen könnten anbieten, direkt in das Boot-Menü zu starten, um das Problem insgesamt zu vermeiden. Alternativ können Sie auch die Befehlszeile systemctl reboot --boot-loader-menu=0 auf der Shell verwenden.

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

← (Links), → (Rechts), Pos 1, Ende
    Links/Rechts navigieren

Esc, Strg+c
    Die Bearbeitung abbrechen und den Editor beenden

Strg+k
    Die Befehlszeile vorwärts leeren

Strg+w, Alt+Rückschritt
    Rückwärts ein Wort löschen

Strg+Entf, Alt+d
    Vorwärts ein Wort löschen

↵ (Eingabe)
    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.

DATEIEN

Die Dateien, die systemd-boot verarbeitet, befinden sich im Allgemeinen auf der UEFI ESP, die normalweise während der Laufzeit des Betriebssystems auf /efi/, /boot/ oder /boot/efi/ eingehängt ist. Es verarbeitet auch Dateien auf der Erweiterten Systemlade-Partition, die normalerweise auf /boot/ eingehängt ist, falls sie existiert.

systemd-boot liest Laufzeitkonfiguration wie die Systemstart-Zeitüberschreitung und den Vorgabeeintrag aus /loader/loader.conf aus dem ESP (zusammen mit aus EFI-Variablen gelesenen Daten). Siehe loader.conf(5).

Systemstarteintragbeschreibungsdateien, die der Boot Loader-Spezifikation[1] folgen, werden aus /loader/entries/ auf dem ESP und der Erweiterten Systemladepartition gelesen.

Vereinigte Kernel-Einträge, 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 der Entropie-Sammlung für die frühe Systemstartphase in /loader/random-seed in dem ESP gespeichert.

Während der Initialisierung lädt sd-boot automatisch alle im Verzeichnis /EFI/systemd/drivers/ auf dem ESP abgelegten Treiberdateien. Die dort abgelegten Dateien müssen eine Erweiterung der EFI-Architekturkennung gefolgt von .efi haben (für x86-64 bedeutet dies beispielsweise eine Endung x64.efi). Dies kann zum automatischen Laden von Dateisystemtreibern und ähnlichem verwandt werden, um die Unterstützung der nativen Firmware zu erweitern.

Die Registrierung von Variablen für den sicheren Systemstart kann manuell oder automatisch erfolgen, falls Dateien unter /loader/keys/NAME/{db,KEK,PK}.auth verfügbar sind. NAME ist der Anzeigename für die Variablengruppe im Menü. Falls eine der Gruppen »auto« heißt, dann könnte sie automatisch registriert werden, abhängig davon, ob »secure-boot-enroll« auf »force« gesetzt ist.

EFI-VARIABLEN

Die folgenden EFI-Variablen sind definiert und werden durch systemd-boot unter der Lieferanten-UUID »4a67b082-0a4c-41cf-b6c7-440b29bb8c4f« für die Kommunikation zwischen dem Boot-Loader und dem Betriebssystem 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.

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.

STARTZÄHLUNG

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 berücksichtigt den Zähler »verbliebene Einträge« bei der Sortierung der Menüeinträge: Einträge im »schlechten« Zustand werden am Anfang der Liste einsortiert und Einträge im »guten« oder »unbestimmten« Zustand am Ende. 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 unterste 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.

VERWENDUNG VON SYSTEMD-BOOT IN VIRTUELLEN MASCHINEN

Bei der Verwendung von Qemu mit OVMF (UEFI Firmware für virtuelle Maschinen) funktioniert der Schalter -kernel nicht nur für Linux-Kernel, sondern für jedes EFI-Programm, einschließlich sd-boot(7) und vereinigte Linux-Kernel. Zum Laden von systemd-boot auf X64 kann beispielsweise folgende Befehlszeile dienen:

qemu-system-x86_64 [ … ] -kernel /usr/lib/systemd/boot/efi/systemd-bootx64.efi

systemd-boot wird erkennen, dass es direkt gestartet wurde, statt vom ESP geladen zu werden und wird in diesem Fall nach dem ESP suchen und dabei die Systemstartreihenfolgeinformationen vom Hypervisor berücksichtigen (falls verfügbar).

SIEHE AUCH

bootctl(1), loader.conf(5), systemd-bless-boot.service(8), systemd-boot-random-seed.service(8), kernel-install(8), systemd-stub(7), Boot-Loader-Spezifikation[1], Boot-Loader-Schnittstelle[2]

ANMERKUNGEN

1.  Systemladerspezifikation
    https://uapi-group.org/specifications/specs/boot_loader_specification

2.  Boot-Loader-Schnittstelle
    https://systemd.io/BOOT_LOADER_INTERFACE

3.  Automatische Systemstartbeurteilung
    https://systemd.io/AUTOMATIC_BOOT_ASSESSMENT

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

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