Linux のインストールに必要な基礎知識
理学部惑星学科
流体地球物理学教育研究分野 B4
伊藤 旭人

目次
1. はじめに
2. パーティション
3. ファイルシステム
4. OS 起動までの流れ
5. 最低限セキュリティ
6. まとめ1. はじめに

はじめに
OS をインストールする前に行うこと• 言語, 場所, キーボードの設定• ネットワークの設定• ユーザとパスワードのセットアップ• ディスクのパーティショニング• パーティションへのファイルシステム作成• パッケージマネージャの設定• ハードディスクへの GRUB ブートローダのインストール

OS をインストールの後に行うこと• OS を起動• OS の設定

2. パーティション

パーティションとは• 記憶装置内に作成できるデータの区画
パーティション1
パーティション2
パーティション3…
記憶装置• 区画のサイズは自由に設定できる• 区画数は上限がある• OS をインストールする前に行う• 分割の方法 (あとで説明)• MBR 方式：BIOS 環境で利用• GPT 方式：UEFI 環境で利用• パーティショニング：パーティションを作成すること• 「パーティションを切る」ともパーティションとは• 「パーティションを切る」には?
• 専用ツールを使う
例：cfdisk, Partition Magic, GNU Partedなど• 今回使うインストーラにはパーティションを操作する機能がついている• 一般に, パーティションを変更すると過去のデータは読めなくなる⇒データの損失に注意！

パーティションの利点

パーティション1

windows

パーティション2

Debian

パーティション3

空き…

• ハードディスク内に障害が起こったとき、影響を受ける範囲をパーティション単位に収められる• １つのハードディスクに、異なるOSやファイルシステムを入れられる (マルチブート)

用途別のパーティションの呼び方• スワップパーティション• メモリとして使うことができるパーティション (メインメモリの容量が足りない時に使う)• ルートパーティション• ルートディレクトリ (ディレクトリ階層構造の頂点) が入っているパーティション• アクティブパーティション(ブートパーティション)• OS を起動できる状態になっているパーティション

MBR 方式のパーティション構造
古い方式, 2TB までの HDD しか認識できない• マスターブートレコード(MBR)• BIOS を読んだ CPU がハードディスクにアクセスするとき最初に見るセクタ (512 バイト)

• 基本パーティション• OS をインストールできるパーティション• １つの記憶装置につき４つまで作成できる• さらにパーティションを増やしたい場
合は拡張パーティションを使う

MBR
パーティション1
パーティション2パーティション3パーティション4

MBR 方式のパーティション構造• 拡張パーティション• パーティションをさらに細かいパーティション(論理パーティション)に分割できる• １つのみ作成可能

MBR

基本パーティション

• 論理パーティション• 拡張パーティションの中に作られたパーティション• 作成総数は OS によって異なる

基本パーティション
基本パーティション

論理パーティション１

論理パーティション２
論理パーティション３…
論理パーティション n

拡張パーティション

MBR（Master Boot Record）とは• BIOS を読んだ CPU がハードディスクにアクセスするとき最初に見るセクタ (512 バイト)
• PC 起動時にこの領域にあるプログラムが実行• MBRの中身• パーティションテーブル• パーティションの情報の記録• 4 パーティション分の情報が書き込める• ブートシグニチャ• MBRを有効にするための署名• 第一セクタの最後の 0xAA55 というマジックナンバーのこと• ブートローダ• どの OS を使うかを指定するプログラム• 選択される OS が入っているパーティションの先頭にあるカーネ
ルローダをメインメモリへ転送するようCPUに命令する• 今回はGRUBというブートローダを使用

GPT 方式のパーティション構造
新しい方式, 今回はこちらを使う
MBR方式と比べて作成できるパーティションの最大数, 認識できる HDD の最大容量が大幅に増加(128 個, 8 ZB)

MBR

• MBR

第１GPT ヘッダ
第１パーティションテーブ
ル• GPT ヘッダ

EFI システムパーティション• 旧式の BIOS に対応• パーティションテーブルや EFI システ
ムパーティションの位置情報を保持• パーティションテーブル• 位置やファイルシステム…

• パーティション情報の保持

パーティション1
パーティション2
パーティション3• EFI システムパーティション

第２GPT ヘッダ第２パーティションテーブ
ル• ブートローダを保持3. ファイルシステム

ファイルシステムとは• OSの機能のひとつ• パーティションを作成しただけではデータを読み書きできない• 読み書きをするにはセクタを指定しなければならない• ディスクはセクタの情報 (使用中か空いているか) を管理していない• セクタの情報を管理する存在が必要＝ファイルシステム• セクタ：補助記憶装置のデータを読み書きする最小単位• HDD では 512 バイトで 1 セクタ

ファイルシステムとは• パーティション上におけるデータの記録・管理形式• パーティションをフォーマット(初期化)することによって作成• ディスク内にデータを管理するための領域を確保• ハードディスクに OS をインストールできるようになる• OS, 記憶装置によって扱えるファイルシステムの種類は異なる• ファイルシステムの種類によってパーティションファイルの最大サイズ, ファイル名の最大文字数などが異なる

ファイルシステムの主な役割
1. ファイルイメージの提供
2. ディスクの空きスペースの管理
3. 階層ディレクトリの提供

役割 1. ファイルイメージの提供• セクタを合わせて 1 つのファイルであるかのように見せている• Windows や UNIX/Linux では 1 セクタ単位で HDDのデータを読み書きしていることが多い• 1 つのファイルの情報がいくつかのセクタに分けられ、ディスク内に存在する引用元
佐野 正和著
整理整頓を行う縁の下の力持ち～ファイルシステム
企業ITとマネジメント Enterprise Zine
http://enterprisezine.jp/article/detail/272/

セクタがディスク内でばらばら(データの書き込みを繰り返すので)→ディスクだけでは、セクタがどのファイルのものか分からない→どうやってセクタを管理するか？

役割 2. ディスクの空きスペースの管理• ディスクのどのセクタを使っていいか (使用中か空きか) の情報を管理• ファイルシステムでは, ディスク内のセクタの情報を inode に記録• inode：ひとつのファイルがどのセクタによって構成されるか (ポインター情報) を記録しておく場所• 帳簿のようなもの

引用元
佐野 正和著
整理整頓を行う縁の下の力持ち～ファイルシステ
ム
企業ITとマネジメント Enterprise Zine
http://enterprisezine.jp/article/detail/272/

役割 2. ディスクの空きスペースの管理

引用元
佐野 正和著
整理整頓を行う縁の下の力持ち～ファイルシステム
企業ITとマネジメント Enterprise Zine
http://enterprisezine.jp/article/detail/272/

役割 3. 階層ディレクトリの提供• ファイルは基本的にディレクトリに格納され, ディレクトリは階層的に配置される。
• ディレクトリを使ってファイルを整理することで, たくさんのファイルを上手に管理できる.

主なファイルシステムの例• ファイルシステムは OS とともに発展してきた• 各 OS に対応してファイルシステムがある• Windows : FAT32, NTFS
• Macintosh : HFS, HFS+, FAT32• Linux: ext4, ext3, ext2, FAT32 …etc

• ファイルシステムによって, パーティションの最大容量などが異なる• 例： ext4: 1 EB, NTFS: 16EB

• 今回は ext4 を利用するなど

4. OS 起動までの流れ

OS 起動の大まかな流れ
BIOS/UEFI 起動→パーティションテーブル読み込み• パーティションテーブル：パーティション情報の記録→ブートローダ実行• ブートローダ：カーネルローダをメインメモリへ転送するよ
うに CPU へ命令→カーネルローダ読み込み• カーネルローダ：OS のカーネルをメインメモリに転送→OS 起動OS 起動までの流れ(MBR方式)
電源投入

BIOS

MBR
カーネルローダCPU

1. CPU が BIOS を読み込む
2. ハードウェアの初期化
3. MBR をメインメモリへロードし,ブートローダを実行
4. CPU はカーネルローダを読み込む
5. OS のカーネルをメインメモリに転送する
6. CPU がメインメモリ上の OSにアクセスして起動

パーティション

メインメモリOS 起動までの流れ(GPT方式)
電源投入

UEFI

MBR
第１GPT ヘッダ
第１パーティションテーブル
EFI システムパーティショ
ン
パーティション1
パーティション2
パーティション3…

1. GPTヘッダでパーティションテーブルとEFIシステムパーティションの位置を把握
2. パーティションテーブ
ルでパーティションの位置とファイルシステムを確認
3. EFIシステムパーティ
ションにあるブート
ローダでパーティションのカーネルローダを読み込む

第２GPT ヘッダ
第２パーティションテーブ
ル

5. 最低限セキュリティセキュリティホール• セキュリティホールとは?
• コンピュータソフトウェアの欠陥（バグ）の一つ• 例：実行権限を越えて、本来できないはずの操作が行えるなど• セキュリティホールをなくすには?
• セキュリティ情報をチェック• Debianセキュリティ情報• http://www.debian.org/security/• メーリングリストで情報を受け取ることも可能• JPCERT• http://www.jpcert.or.jp/• 様々なソフトウェアの注意喚起など、情報が集まっている• セキュリティホールがあると分かっているソフトウェアは• 使わない• アップデートするOS・アプリケーションのアップデート• Windowsの更新プログラム• Windows update（OS そのものの更新プログラム）• Office update（Word, Excel などの更新プログラム）• UNIXやLinuxでは• binary update（パッケージのアップデート機構)• Debian 系: apt# apt update ←パッケージの最新リストを取得# apt upgrade ←アップデートの実行• # は管理者権限でコマンドを入力していることを表す (実際入力するときは sudo で置き換えればよい)• apt が使えるのはパッケージで入手したものについてのみ自分でインストールしたものは自分でアップデートする• CentOS, Red Hat 系: yum

その他• 余計なサービスは入れない• ウイルス対策ソフトを入れる• 定期的にスキャンする6. まとめまとめ• パーティション
• ハードディスクをいくつかに分けた領域• パーティションを切ることでハードディスク内の障害をパーティション単位に収められる• ファイルシステムの役割• ファイルイメージの提供• ディスクの空きスペースの管理• 階層ディレクトリの提供• 最低限セキュリティ• セキュリティ情報に注意し, こまめにアップデート今回の一冊• 技術評論社, 2010:
Software Design2010 年 12 月号,
pp208, ISSN 09166297• 特集 Linux ブートシス
テムの部分• わかりやすい文章• トラブル対処法もあり

参考 URL• 神戸大理学部 ITPASS 実習 2020 「Linux インストー
ルに必要な基礎知識」 (白濱 理花)• https://itpass.scitec.kobeu.ac.jp/exp/fy2020/200928/lecture_linuxInstall/pub/• 北大理学院 情報実験第七回 INEX 2016 「OS インストール・起動」 (三上 峻)• http://www.ep.sci.hokudai.ac.jp/~inex/y2016/0617/lec
ture/pub/• Enterprize 「整理整頓を行なう縁の下の力持ち～ファイルシステム」• https://enterprisezine.jp/iti/detail/272• Arch Linux Japan 「GUID Partition Table」• https://wiki.archlinuxjp.org/index.php/GUID_Partition_Table参考 URL• PC トラノマキ 「パーティション分割のメリットとやり方を分かりやすく解説します!!」•https://toranomaki.net/guide/course/partition_division.html• パソコントラブル解決 PCと解 「『プライマリパーティション』と『拡張パーティション』の違い」• https://pctrouble.net/storage/partition_difference.html• 「分かりそう」で「分からない」でも「分かった」気になれるIT
用語辞典 「スワップパーティション(swapパーティション)」• https://wa3.i-3-i.info/word1723.html• I-O DATA 画面で見るマニュアル AVHD-U シリーズ
• https://www.iodata.jp/lib/manual/avhd-u/data/basic.htm

参考文献• 技術評論社, 2010: Software Design 2010 年
10 月号, pp208, ISSN 0916-6297• 技術評論社, 2010: Software Design 2010 年
12 月号, pp208, ISSN 0916-6297• 武藤健志, 2005: Debian GNU/Linux 徹底入門
第3版, ページ, 翔泳社, ISBN4-7981-0286-5• 高町健一郎, 大津真, 佐藤竜一, 小林峰子, 安田幸弘, 2011: 「Linuxの教科書」改訂版, ページ, 毎日
コミュニケーション, ISBN-13: 978-4839938710