LinuxのブートプロセスとGRUB2・systemd起動管理【201試験 主題2.01】

サーバー障害の初動対応やメンテナンスにおいて、OSの起動シーケンスとブートローダの制御に関する正確な知識は不可欠です。電源投入からログインプロンプトが表示されるまでの処理は、ファームウェア、ブートローダ、カーネル、初期RAMディスク、初期化プロセス（systemd）へと順次制御を引き継ぐ多段階のシーケンスで構成されています。

LinuC 201試験の主題2.01（重要度合計7）において、この「システムの起動」と「サービスの管理」は極めて出題頻度の高い中核分野です。特に、現代のLinux標準であるGRUB2の設定再生成手順や、旧SysVinitのランレベルから移行したsystemdのターゲット（Target）操作、そして障害復旧時のレスキューモードへの移行は、記述式問題（コマ問）の定番ターゲットとなっています。

本記事では、AlmaLinux 9の実機検証環境から採取したターミナルログをもとに、Linuxブートプロセスの各フェーズ、GRUB2設定のカスタマイズ手順、systemdターゲットの運用、および緊急時のトラブルシューティング手順を解説します。

1. Linuxブートプロセスの流れ ——電源ONからログイン画面まで#

Linuxシステムが起動する過程は、大きく分けて5つのフェーズで構成されています。それぞれのフェーズが前の処理の完了を受けて次のコンポーネントをメモリに読み込み、制御権を渡していきます。

1.1 BIOS（レガシー）とUEFIの決定的な違い#

PCやサーバーのファームウェアには、従来型の「BIOS（Basic Input/Output System）」と、現代の標準である「UEFI（Unified Extensible Firmware Interface）」が存在します。LinuC試験では、この両者の構造的な違いが頻出します。

稼働中のシステムがBIOSで起動しているか、UEFIで起動しているかは、/sys/firmware/efi ディレクトリの有無を確認することで瞬時に判別できます。

# UEFI起動かBIOS起動かの判別コマンド
$ [ -d /sys/firmware/efi ] && echo "System is UEFI" || echo "System is BIOS/Legacy"
System is UEFI

1.2 カーネル（vmlinuz）と初期RAMディスク（initramfs）の役割分担#

GRUB2から制御を受け取ったカーネル（vmlinuz）は、ハードウェアの基本制御を開始します。しかし、ルートファイルシステム（/）がLVM（論理ボリューム）やソフトウェアRAID、あるいは専用ドライバを要するストレージ上にある場合、ルートファイルシステムをマウントする前に必要なドライバをどこから読み込むかという依存関係の課題が生じます。

この問題を解決するのが 初期RAMディスク（initramfs: Initial RAM File System） です。initramfsは、カーネルが必要とする最小限のモジュールやドライバ、初期化スクリプトを格納したcpioアーカイブファイルです。GRUB2によってあらかじめメモリ上に読み込まれており、カーネルはこの一時的なRAMディスクを仮のルートファイルシステムとしてマウントします。そこで必要なモジュールをロードしたあと、本物のルートファイルシステムへとマウントを切り替えます（switch_root）。

2. GRUB2の構造と設定カスタマイズ#

GRUB2（GRand Unified Bootloader version 2）は、現代の主要なLinuxディストリビューションで標準採用されている高機能ブートローダです。旧世代のGRUB Legacy（バージョン0.9x）と比較して、モジュール構造の採用や高度なスクリプト構文のサポートなど、大幅な刷新が行われています。

2.1 GRUB2の設定ファイル体系#

GRUB2の管理において最も重要な原則は、「最終的な設定ファイル（grub.cfg）を手作業で直接編集してはならない」 という点です。GRUB2では、共通パラメータファイルとテンプレートスクリプトをもとに、専用コマンドで grub.cfg を自動生成します。

2.2 実機検証：/etc/default/grub の編集と設定の再生成#

AlmaLinux 9の実機で、現在の /etc/default/grub の内容を確認します。

$ cat /etc/default/grub
GRUB_TIMEOUT=5
GRUB_DISTRIBUTOR="$(sed 's, release .*$,,g' /etc/system-release)"
GRUB_DEFAULT=saved
GRUB_DISABLE_SUBMENU=true
GRUB_TERMINAL_OUTPUT="console"
GRUB_CMDLINE_LINUX="resume=/dev/mapper/almalinux-swap rd.lvm.lv=almalinux/root rd.lvm.lv=almalinux/swap"
GRUB_DISABLE_RECOVERY="true"
GRUB_ENABLE_BLSCFG=true

主要な設定パラメータの意味は以下のとおりです。

• GRUB_TIMEOUT=5: ブートメニューを表示してからデフォルトのOSを自動起動するまでの待機秒数（秒単位）。-1 を指定するとキー入力があるまで無期限に待機します。
• GRUB_DEFAULT=saved: デフォルトで起動するOSエントリ。saved を指定すると、前回起動したカーネルや grub2-set-default で明示的に指定したカーネルが選ばれます。
• GRUB_CMDLINE_LINUX="...": Linuxカーネルに引き渡す標準の起動パラメータ（カーネルコマンドライン引数）。

設定を変更した後は、grub2-mkconfig コマンドを実行して設定ファイルを出力します。出力先ファイルは -o オプションで指定します。

# GRUB2設定の再生成コマンド（BIOS/UEFI共通の指定）
$ sudo grub2-mkconfig -o /boot/grub2/grub.cfg
Generating grub configuration file ...
Adding boot menu entry for UEFI Firmware Settings ...
done

AlmaLinux 9やRHEL 9環境では、UEFI環境であっても /boot/grub2/grub.cfg は /boot/efi/EFI/almalinux/grub.cfg へのスタブ（転送設定）またはシンボリックリンクとして機能する構成が標準化されています。試験対策としては、「grub2-mkconfig -o <出力先ファイル>」 の構文を確実に記述できるようにしておくことが肝要です。

2.3 GRUBメニュー画面での一時的なカーネルパラメータ編集#

OSが正常に起動しない緊急時には、設定ファイルを書き換えることなく、起動時に一時的なパラメータを渡すことができます。PC起動時のGRUBメニュー画面で、目的のカーネル行を選択してキーボードの e キーを押すと、エディタ画面が開きます。

linux（または linuxefi）から始まる行の末尾に、以下のようなパラメータを追記して Ctrl + x（または F10）を押すことで、その場限りのモードでシステムを起動できます。

• systemd.unit=rescue.target: シングルユーザーモード（レスキューターゲット）で起動
• systemd.unit=emergency.target: 緊急モード（エマージェンシーターゲット）で起動
• init=/bin/bash: systemdを介さず、直接bashシェルをPID 1として起動（rootパスワード再設定時等）

3. systemdのシステム初期化とターゲット管理#

カーネルが初期化を終えると、システムで最初のプロセスである systemd（プロセスID: 1）が起動します。systemdは従来のSysVinitに代わり、サービス起動の並行処理による高速化や、cgroupsを活用したリソース管理を実現した初期化機構です。

3.1 ターゲット（Target）と旧SysVinitランレベルの対応#

SysVinitではシステムの動作状態を「0〜6」の数値で表す「ランレベル（Runlevel）」で管理していました。systemdではこれに代わり、ターゲット（Target Unit） という概念を採用しています。ターゲットは、関連するサービスやソケット、デバイスを束ねた到達目標グループです。

AlmaLinux 9環境で /etc/inittab を確認すると、ランレベルが完全にターゲットへ置き換わっている旨が明記されています。

$ cat /etc/inittab
# inittab is no longer used.
#
# ADDING CONFIGURATION HERE WILL HAVE NO EFFECT ON YOUR SYSTEM.
#
# systemd uses 'targets' instead of runlevels. By default, there are two main targets:
#
# multi-user.target: analogous to runlevel 3
# graphical.target: analogous to runlevel 5
#
# To view current default target, run:
# systemctl get-default
#
# To set a default target, run:
# systemctl set-default TARGET.target

3.2 実機検証：デフォルトターゲットの確認と変更#

システム起動時にどのターゲットへ到達するかは、default.target によって定義されています。実機で現在のデフォルトターゲットを確認します。

# デフォルトターゲットの確認
$ systemctl get-default
multi-user.target

# 実体は /etc/systemd/system/default.target のシンボリックリンク
$ ls -l /etc/systemd/system/default.target
lrwxrwxrwx. 1 root root 41  9月  6  2026 /etc/systemd/system/default.target -> /usr/lib/systemd/system/multi-user.target

デフォルトターゲットを変更するには、systemctl set-default コマンドを実行します。このコマンドは、内部的に /etc/systemd/system/default.target のシンボリックリンク先を張り替える動作をします。

# デフォルトを graphical.target に変更する場合
$ sudo systemctl set-default graphical.target
Removed /etc/systemd/system/default.target.
Created symlink /etc/systemd/system/default.target → /usr/lib/systemd/system/graphical.target.

# 元の multi-user.target に戻す場合
$ sudo systemctl set-default multi-user.target
Removed /etc/systemd/system/default.target.
Created symlink /etc/systemd/system/default.target → /usr/lib/systemd/system/multi-user.target.

3.3 稼働中システムでの一時的なターゲット切り替え（isolate）#

再起動することなく、現在稼働しているシステムの動作ターゲットを一時的に切り替えるには、systemctl isolate コマンドを使用します。指定したターゲットに必要なUnitを起動し、不要になったUnitを停止します。

# 一時的にレスキューモードへ切り替える（メンテナンス作業時等）
$ sudo systemctl isolate rescue.target

# メンテナンス終了後、通常のマルチユーザーモードへ復帰する
$ sudo systemctl isolate multi-user.target

なお、rescue.target への移行は専用の短縮コマンド sudo systemctl rescue でも実行可能です。

4. 試験頻出：起動トラブルシューティングとレスキュー手順#

LinuC 201試験では、システムの起動トラブルが発生した際の復旧手順が問われます。特に rescue.target と emergency.target の挙動の違いは重要です。

emergency.target ではルートファイルシステムが読み取り専用で保護されているため、修復作業で設定ファイルを書き換える必要がある場合は、あらかじめ書き込み可能として再マウントする必要があります。

# emergencyモードでルートファイルシステムを読み書き可能に再マウントするコマンド
# mount -o remount,rw /

4.1 rootパスワード紛失時の緊急復旧（init=/bin/bash）#

rootパスワード自体を忘れてしまい、rescue.target にもログインできない場合の古典的かつ確実な手法が、カーネルパラメータに init=/bin/bash を指定して起動する方法です。systemdを介さずにbashを直接起動するため、パスワード入力を回避してrootシェルを取得できます。

5. コマ問（記述式）頻出チェック ＆ Ping-t演習導線#

本章の総仕上げとして、本番試験の記述式問題で問われやすい重要キーワード・ファイルパスを確認します。

5.1 コマ問ミニ演習#

grub2-mkconfig -o /boot/grub2/grub.cfg

systemctl get-default

5.2 Ping-t推奨演習分野#

本記事を読了した後は、学習サイト「Ping-t」の以下の問題群に直ちに取り組み、知識を定着させてください。

• 試験区分: LinuC-201（Version 10.0）
• 対象分野: 「2.01.1 システムの起動」「2.01.2 システムの初期化とサービスの管理」
• 目標水準: 全問題を「銀」から「金」ステータスへ昇格させ、あわせて「コマ問」でコマンド名とファイルパスを100%スペルミスなく入力できる状態を目指します。

6. まとめと次回予告#

Linuxのブートプロセスは、ファームウェア（BIOS/UEFI）からGRUB2、カーネル、initramfs、そしてsystemdへと順序正しく制御を受け渡す仕組みで成立しています。障害発生時に「いま起動のどの段階で停止しているのか」を正確に見極められるようになることが、インフラエンジニアとしてのトラブルシュート力の根幹となります。

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