Linuxの起動シーケンス入門｜BIOS・GRUB・initramfs・systemdの流れを体系的に理解する

この記事のポイント

・LinuxはBIOS/UEFI → ブートローダー(GRUB) → initramfs → systemd の順で起動する
・各フェーズの役割を知ると、どこで止まっているかを画面表示から判断できる
・systemd-analyze blame で起動が遅い原因を特定できる
・起動失敗時は rescue.target またはGRUBの編集モードで対処する

# GRUBのデフォルト設定（編集するのはこちら）
/etc/default/grub

# GRUBの実行設定（自動生成されるため直接編集しない）
/boot/grub2/grub.cfg

# EFIシステムの場合
/boot/efi/EFI/centos/grub.cfg  # CentOS/RHELの例
/boot/efi/EFI/ubuntu/grub.cfg  # Ubuntuの例

# /bootの内容例（RHEL9系）
$ ls -la /boot/
-rw-------. 1 root root  8.1M vmlinuz-5.14.0-362.8.1.el9_3.x86_64
-rw-------. 1 root root 34.5M initramfs-5.14.0-362.8.1.el9_3.x86_64.img
-rw-r--r--. 1 root root  183K config-5.14.0-362.8.1.el9_3.x86_64
drwx------. 5 root root  4.0K efi/
drwxr-xr-x. 2 root root  4.0K grub2/

# 現在の起動パラメータを確認する
$ cat /proc/cmdline
BOOT_IMAGE=(hd0,msdos1)/vmlinuz-5.14.0-362.8.1.el9_3.x86_64 root=/dev/mapper/rhel-root ro crashkernel=1G-4G:192M,4G-64G:256M,64G-:512M resume=/dev/mapper/rhel-swap rd.lvm.lv=rhel/root rd.lvm.lv=rhel/swap rhgb quiet

# initramfsの内容を確認する（lsinitrdコマンド）
$ lsinitrd /boot/initramfs-$(uname -r).img | head -30
Image: /boot/initramfs-5.14.0-362.8.1.el9_3.x86_64.img: 34.5M
========================================================================
dracut modules:
bash
systemd
systemd-initrd
...

# または直接展開して確認
$ mkdir /tmp/initrd-check
$ cd /tmp/initrd-check
$ zcat /boot/initramfs-$(uname -r).img | cpio -idmv 2>/dev/null | head -20

# 現在のカーネル用に再生成（上書き確認なし）
$ dracut --force

# 特定バージョン向けに生成
$ dracut --force /boot/initramfs-$(uname -r).img $(uname -r)

# Ubuntuの場合はupdate-initramfs
$ update-initramfs -u -k $(uname -r)

# デフォルトターゲットを確認する
$ systemctl get-default
graphical.target

# サーバー用にコンソールモードに変更する
$ systemctl set-default multi-user.target

# 今すぐ特定ターゲットに切り替える（再起動なし）
$ systemctl isolate multi-user.target

# サービスの依存関係を確認する
$ systemctl list-dependencies multi-user.target | head -20

# 特定サービスの依存関係を確認
$ systemctl show --property=After,Requires,Wants sshd.service

# 起動時間の合計を表示する
$ systemd-analyze
Startup finished in 2.318s (kernel) + 1.431s (initrd) + 8.207s (userspace) = 11.956s
graphical.target reached after 8.189s in userspace.

# 各サービスの起動時間を長い順に表示する
$ systemd-analyze blame
       3.456s NetworkManager-wait-online.service
       2.123s dnf-makecache.service
       1.876s plymouth-quit-wait.service
        846ms firewalld.service
        712ms sssd.service
        ...

# SVG形式で起動シーケンスを出力する
$ systemd-analyze plot > /tmp/boot-analysis.svg

# ブラウザで確認する場合
$ firefox /tmp/boot-analysis.svg

# クリティカルパス（最も時間がかかる依存チェーン）を確認する
$ systemd-analyze critical-chain

# NetworkManager-wait-onlineは、ネットワーク接続確認待ちで遅くなる場合が多い
# サーバー環境では無効化してもよい（確認してから判断）
$ systemctl disable NetworkManager-wait-online.service

# dnf-makecacheも起動時に不要な場合
$ systemctl disable dnf-makecache.timer

# GRUBの linux 行末尾に以下を追加してrescueモードで起動
systemd.unit=rescue.target

# または emergency.target（最小限のサービスのみ）
systemd.unit=emergency.target

# 起動時のエラーを確認する
$ journalctl -b --priority=err

# 前回の起動（-1）のログを見る（前回起動に失敗した場合）
$ journalctl -b -1

# 特定サービスの起動ログを見る
$ journalctl -b -u sshd.service

# リアルタイムで起動ログを追う（再起動直後に実行）
$ journalctl -f

# ルートファイルシステム全体のSELinuxラベルを再付与する（次回起動時に実行）
$ touch /.autorelabel
$ reboot
# 再起動後、自動でラベルが再付与される（数分かかる場合あり）

# BIOSの場合（MBRにインストール）
$ grub2-install /dev/sda

# grub.cfgを再生成する
$ grub2-mkconfig -o /boot/grub2/grub.cfg

# UEFIの場合（EFIシステムパーティションにインストール）
# まずEFIパーティションをマウントする
$ mount /dev/sda1 /boot/efi

# GRUBをインストールする
$ grub2-install --target=x86_64-efi --efi-directory=/boot/efi

# grub.cfgを再生成する
$ grub2-mkconfig -o /boot/efi/EFI/centos/grub.cfg   # CentOS/RHEL
$ grub2-mkconfig -o /boot/efi/EFI/ubuntu/grub.cfg   # Ubuntu

# EFIエントリを確認する
$ efibootmgr -v