ＦｒｅｅＢＳＤ１３のインストール

ＦｒｅｅＢＳＤ １３．０－ＲＥＬＥＡＳＥをインストールしてみる。 本記述は１３．０－ＢＥＡＴＡ１時点での内容であるが、１３．０がリリースされた後、微調整する。

前提条件

• ＣＭＯＳ（ＢＩＯＳ）クロックのタイムゾーンをＵＴＣとする。
  • ほとんどのクラウド環境では本設定を変更することができないか、極めて困難である。
  • 物理環境では変更しやすいし、メンテナンス性も高いのだが、設定の統一性から見なかったことにする。
  • よく出来た物理環境では、内部時間と表示時間（タイムゾーン情報を有す）を変えられるものも出てきたので、昔ほどＪＳＴにこだわらなくてもよい。
• ＣＰＵについては特に明記しないし、１コアからでも使用できるが、２コア以上をお勧めしたい。
  • 使用する用途に応じてＣＰＵ数や動作周波数、アーキテクチャを選ぶこと。
  • 基本的には「時間」に影響出るが、投入したリソースに応じて反比例（少ないと時間がかかる、多いと時間が短縮される）する。
• 搭載メモリはできれば４ＧＢ以上にしておきたい。
  • カツっカツにチューニングすれば５１２ＭＢでも動作するが、その後はあまりできることが少ない。
  • ＦｒｅｅＢＳＤ本体のビルドに６ＧＢは必要なので、３ＧＢや２ＧＢの環境だとスワップアウトがキツイ。
  • これはＣ＋＋のコンパイル負荷によるものなので、搭載メモリが少ない環境でのビルド（サードパーティ製含む）は諦めた方がよい。
  • 良好に使用するなら８ＧＢ以上は欲しいところではある。
• 搭載ストレージもできれば５０ＧＢ以上は欲しいところ。
  • ３０ＧＢ程度では一通りのセットアップで埋まってしまう程度の容量なので、大きめに欲しいところ。
  • 用途にもよるがログ保存等を考慮すると１００ＧＢ程度あれば安心である。

• インストール先メディア（ストレージ）に応じてデバイス名を読み替えること。今回、ここでは vtbdｎ（ｎ≧０） を使用する。

  • adaｎ： ＳＡＴＡ接続のＨＤＤおよびＳＳＤ

  • daｎ： ＵＳＢ／ＳＡＳ／ＳＣＳＩ接続の（マスストレージ）ＨＤＤおよびＳＳＤ

  • nvdｎ： ＮＶＭｅ接続ＳＳＤ

  • mmscdｎ： ｅＭＭＣ（内蔵メモリカード）

  • vtbdｎ： バーチャルＩ／Ｏストレージ（ＱＥＭＵ、ＢＨｙＶｅ環境他）

  • xbdｎ： Ｘｅｎ準仮想化ドライバ（Ｘｅｎ環境）

設定目標

• 全てＧＰＴパーティション（領域）で組むものとして、ＢＩＯＳまたはＵＥＦＩ環境での起動を前提とする（マルチブートは考えない）。
  • ＢＩＯＳまたはＵＥＦＩがブート用に認識するパーティション
  • /boot 用パーティション（ＵＦＳで構成する）
  • / 用のパーティション（ＺＦＳで構成する）
  • スワップパーティション
• またこの時以下のサイズを割り当てる。
  • ブートパーティション： ＢＩＯＳ環境＝５１２ＫＢ弱、ＵＥＦＩ環境＝２００ＭＢ程度
  • ＵＦＳパーティション： ４ＧＢ ※実用５１２ＭＢ・最低でも２倍の１ＧＢ程度はあった方がよい
  • ＺＦＳパーティション： 残りサイズを計算して割り当て
  • スワップパーティション： ８ＧＢ ※搭載メモリの２倍で最大８ＧＢ程度に
• スワップについてメモ：
  • スワップはおおよそ「搭載メモリの２倍」で確保だが、一定量を超えると使用しなく（て良いように）なるため、この辺りで打ち止めしておくのがよい。
  • またどれほど搭載メモリが多くてもゼロスワップ運用はお勧めしない。
  • カーネルがメモリのガベージコレクトする時にスワップを使用することがあるので、巨大な連続領域を確保できなくなることがありうる。
• またパーティション境界を可能な限り「各種」境界を考慮して割り当てることを目指す。とりあえず１ＭＢ境界で設定する。
  • １ブロック５１２バイトが最小単位であるが、
  • ４ＫＢセクタードライブであったり、
  • ＳＳＤのページ単位（２ＫＢ～）・ブロック単位（１２８ＫＢ～）を考慮したり、
  • ＨＤＤ ＳＭＲのブロック単位（２５６ＭＢ）を考慮しての結果。
  • 容量とのバランスで１ＭＢ程度にしておく。そのうち１ＧＢ単位にしてもいいかもしれない。
  • ＳＭＲの２５６ＭＢについては、実運用とのバランスを考えると考慮に値しなくてよい（ＯＳ用に使うべきで無い）。
  • ＳＳＤのページ、ブロックの単位は大容量化にともない大きくなっていくので、この数字が正しいとは限らない。
• ＵＦＳブート、ＺＦＳルート構成についてのメリットとデメリット。
  • 構造がシンプルでないので若干の小細工が必要。
  • インストーラーからインストールできないので、全ての手順でコマンドを叩く必要がある。
  • その代わりブートローダーがＺプールの最新に対応してなくてよいので安心してアップグレードができる。
  • パスフレーズとキーファイルによるＺＦＳ領域の暗号化（ＧＥＬＩ）が可能（通常パスフレーズのみ）。
• ＺＦＳ領域とスワップ領域については暗号化を施す。
  • ブート時点からセキュアでは無いが、セキュアブートの仕組みが今のところ確立されてないので、この辺りが限界。
  • クラウド環境でセキュアブートの仕組みが提供されていることがないので、頑張る余地があるか微妙。
  • 逆にクラウド環境では暗号化の仕組みが用意されているのでそちらを利用すること。
  • 個別に本手順を実施する分には問題無いが、イメージそのままでデプロイすると、同じ暗号化鍵を使ったイメージがコピーされるのでよろしい運用では無い。
  • 今時のＣＰＵは、ＡＥＳ－ＮＩ対応については疑義は無いが、ＳＨＡ－ＮＩ対応については限定的なので、考慮した設定を行う。

• ＴＲＩＭ／ＵＮＭＡＰに最適化する。sysctl kern.geom.disk.デバイス名.flags を実行して CANDELETE の表示があれば、ＴＲＩＭ／ＵＮＭＡＰに対応している。

インストール設定

以下のパーティション構成を組む。ブート環境に応じて選択する。

• freebsd-boot パーティションのサイズ制限は gpart(8) のマニュアル の BOOTSTRAPPING 節に記述がある。

• ＢＩＯＳおよびＵＥＦＩどちらの環境でもブート可能な構成ができると思われるが未検証。上記表からブート領域を両方採用して、両方設定すればイケルはず。

• ＧＰＴエントリ数（デフォルト１２８）は変更しない。変更すると起動しないことが gptboot(8) と gptzfsboot(8) のマニュアルに記載がある。

環境確認方法

ＯＳ起動後になるが、以下のコマンドで環境を確認できる。実際にインストール時に確認すること。 以下はある環境での実行結果である。

ブート環境

sysctl machdep.bootmethod

この時「BIOS」と表示されればＢＩＯＳブート環境、「UEFI」とあればＵＥＦＩブート環境である。

ディスク一覧

geom disk status

ディスク一覧が表示される（この時 Status と Components が N/A となるのは無視して良い）。 下記は実行例であるが、下記の例の場合、インストール先メディアを選ぶこと（mmcsd0 または ada0）。

root@:~ # geom disk status
       Name  Status  Components
     mmcsd0     N/A  N/A
mmcsd0boot0     N/A  N/A
mmcsd0boot1     N/A  N/A
       ada0     N/A  N/A

ＴＲＩＭ／ＵＮＭＡＰ対応の確認

sysctl kern.geom.disk.デバイス名.flags

先に確認したインストール先メディア（デバイス）に対して上記コマンドを実行する。CANDELETE の表示があれば、対応している。

ＡＥＳ／ＳＨＡ－ＮＩ対応の確認

sysctl dev.aesni.0.%desc

この時「AES-XTS」の表示があること（あればＡＥＳ－ＮＩに対応）。「SHA256」の表示があること（あればＳＨＡ－ＮＩに対応）。

時刻およびＣＭＯＳクロックのタイムゾーンの確認

sysctl machdep.wall_cmos_clock
date

sysctl machdep.wall_cmos_clock の結果が０であること。date の結果が日本時間から９時間前で「UTC」を含むこと。

インストール

インストールメディアの入手

• Index of /ftp/releases/ISO-IMAGES/13.0より、FreeBSD-13.0-amd64-disc1.iso というＩＳＯイメージファイルをダウンロードする。

  • 今回 ａｍｄ６４ 環境、いわゆる ｘ８６＿６４ 環境にインストールするものとする。
  • arm64 と名称が似ているが、こちらは arm64-aarch64 環境と別物なので注意。
  • また dvd1 ではなく disc1 である。幸い dvd1 は disc1 を内包しているので、無駄を承知で使用してもよい。
  • その代わり bootonly では必要なものが足りないので、ネットにアクセスできる必要がある（ここでは詳細を取り上げない）。
• このＩＳＯイメージをＣＤメディアとして認識させる。
  • 物理的にはもちろん、ＣＤ－Ｒに焼いてもかまわない。

  • 個人的には Hagiwara Solutions 社製 CD Memory2 の使用をお勧めする。

  • 入手性については ぷらっとオンライン が一番確実である。

  • ＩＳＯイメージの書き込みに専用ソフト（ＣＤＭ２ Ｗｒｉｔｅｒ）を必要とするが、

  • 読み取り処理はＣＤＲＯＭドライブのエミュレーションしか行わないので、非常に互換性が高い。
  • 似たようなハードは売られているので、使い慣れた物を使用しても問題無い。

インストールメディアの起動とコンソールへ

ＩＳＯイメージからシステムがブートすると下記の画面が表示される。表示されない場合は起動順序に問題がある（ほぼこれ）、認識してない（挿入ミス、接続されてないなど、希に）ので確認する（確認手順は難しいのでここでは省略）。 １０秒カウントダウンの後、ＯＳが起動するので、その前に「3」を押す。あるいはスペースキーを押すとカウントダウンが止まる。

３を押すと下記のようにプロンプトが表示されるので、

以下のコマンドを入力して起動する（実施しなかったとしてもペナルティは無い）。

set hint.psm.0.disabled="1"
set kern.geom.label.disk_ident.enable="0"
boot

• hint.psm.0.disabled： ＰＳ／２マウス（ＵＳＢ接続ではない）の識別（１秒かかる）を止める。

• kern.geom.label.disk_ident.enable： gpart show を実行したときに同じストレージをラベルで参照することを止める（二重表示になる）。

環境によっては、下記の追加設定を実施しても良い。ただしキー入力を受け付けなくなることがあるので、要動作確認のこと。

set hint.atkbdc.0.disabled="1"
set hint.atkbd.0.disabled="1

今時のハードウェアだと、この手のレガシー（ＰＳ／２接続）デバイスのエミュレーションが甘い（遅い等）ことがあるので、可能な限り積極的に設定してみることをお勧めする。

上記画面が表示されるので、「<Live CD>」を選択（カーソルキーで→に移動、エンターキーを押す）する。

ログインプロンプトが表示されるので「root」を入力してエンターキーを押す（パスワードは無い）。

コマンド操作によるインストール作業

先に情報収集が成されているものとして以下のコマンドを実行する。

パーティションを切る

ＢＩＯＳブート環境の場合、以下の手順でパーティションを切る。

gpart destroy -F vtbd0
gpart create -s GPT vtbd0
gpart add -t freebsd-boot -s     984 vtbd0
gpart add -t freebsd-ufs  -s 8387584 vtbd0
gpart add -t freebsd-zfs  -s `gpart show vtbd0 | awk '/- free -/{ st = $1; sz = $2; sw = ( 8 * 1024 * 1024 * 1024 ) / 512; aln = ( 1024 * 1024 * 1024 ) / 512; sz -= sw; sz -= ( st + sz ) % aln; print sz }'` vtbd0
gpart add -t freebsd-swap            vtbd0

ＵＥＦＩブート環境の場合、以下の手順でパーティションを切る。

gpart destroy -F vtbd0
gpart create -s GPT vtbd0
gpart add -t efi          -s  409560 vtbd0
gpart add -t freebsd-ufs  -s 7979008 vtbd0
gpart add -t freebsd-zfs  -s `gpart show vtbd0 | awk '/- free -/{ st = $1; sz = $2; sw = ( 8 * 1024 * 1024 * 1024 ) / 512; aln = ( 1024 * 1024 * 1024 ) / 512; sz -= sw; sz -= ( st + sz ) % aln; print sz }'` vtbd0
gpart add -t freebsd-swap            vtbd0

ファイルシステムをフォーマットする

ＴＲＩＭ／ＵＮＭＡＰ対応の場合、以下の手順でフォーマットする。

newfs -U -j -E -t /dev/vtbd0p2

ＴＲＩＭ／ＵＮＭＡＰに未対応の場合、以下の手順でフォーマットする。

newfs -U -j /dev/vtbd0p2

更にＵＥＦＩブート環境の場合、以下の手順でフォーマットする。

newfs_msdos -F 32 -c 1 -L EFISYS /dev/vtbd0p1

フォーマットしたファイルシステムをマウントしてディレクトリを準備する

以下の手順を実施する。

mount -t ufs -o rw,noatime /dev/vtbd0p2 /mnt
mkdir -p /mnt/boot/efi

更にＵＥＦＩブート環境の場合、以下の手順を実施する。

mount -t msdosfs /dev/vtbd0p1 /mnt/boot/efi
mkdir -p /mnt/boot/efi/EFI/BOOT

パーティションを暗号化（ＧＥＬＩ）する

ＳＨＡ－ＮＩに対応している場合は以下の手順でＺＦＳパーティションを暗号化（ＧＥＬＩ）を施す。

kldload geom_eli

dd if=/dev/random of=/mnt/boot/vtbd0p3.key bs=64 count=1
chmod 0400 /mnt/boot/vtbd0p3.key

geli init -b -B none -e AES-XTS -l 256 -a HMAC/SHA256 -s 4096 -K /mnt/boot/vtbd0p3.key /dev/vtbd0p3
geli attach -k /mnt/boot/vtbd0p3.key /dev/vtbd0p3

ＳＨＡ－ＮＩに未対応の場合は以下の手順でＺＦＳパーティションを暗号化（ＧＥＬＩ）を施す。

kldload geom_eli

dd if=/dev/random of=/mnt/boot/vtbd0p3.key bs=64 count=1
chmod 0400 /mnt/boot/vtbd0p3.key

geli init -b -B none -e AES-XTS -l 256 -a HMAC/SHA256 -s 4096 -K /mnt/boot/vtbd0p3.key /dev/vtbd0p3
geli attach -k /mnt/boot/vtbd0p3.key /dev/vtbd0p3

ブートローダーをインストールする

ＢＩＯＳブート環境の場合、以下の手順で。 ＵＥＦＩブート環境の場合、以下の手順で。

インストール後初期設定

よくある質問とその答え

Ｑ．ＳＨＡ－ＮＩに対応したＣＰＵなんてあるんですか？

Ａ．２０２１年２月現在のＩｎｔｅｌ製ＣＰＵにおいて、サーバー・デスクトップ向けでは存在しない。 ＡＭＤ製ＣＰＵにおいてＺＥＮアーキテクチャから対応してるので、ＲＹＺＥＮシリーズ（ＥＰＩＣシリーズ）では当たり前に対応してると言える。

参考文献

• FreeBSD 13.0-RELEASE Announcement

• FreeBSD 13.0-RELEASE Release Notes

• adjkerntz(8) ※ＣＭＯＳクロックの取り扱いに関するマニュアル

• gpart(8) ※パーティションの取り扱いに関するマニュアル

• gptboot(8) ※freebsd-boot パーティションにインストールするブートローダ（ＵＦＳ専用）に関するマニュアル

• gptzfsboot(8)　※freebsd-boot パーティションにインストールするブートローダ（ＺＦＳ専用）に関するマニュアル