统一内核镜像

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（重定向自 UKI）

统一内核镜像（UKI）是一个可以从 UEFI 固件直接启动的单个可执行文件，或者可以被引导加载程序自动获取而几乎无需配置。它是 UEFI 启动存根程序（如 systemd-stub(7)）、Linux 内核镜像、initrd 和 更多资源 的组合，所有这些都在一个 UEFI PE 文件中。

这个文件，以及因此所有的这些元素，然后可以很容易地被签名，以便与 安全启动 一起使用。

注意： 在整篇文章中，esp 表示 EFI 系统分区的挂载点。

准备统一内核镜像

有几种方法可以生成 UKI 镜像并将其安装到正确的位置（esp/Linux 目录）。目前有几种工具在竞争实现此功能，因此请根据您的需求和喜好选择以下方法之一。

注意
  • 您只需要执行以下小节之一。
  • 可以将 UKI 放置在 后备启动路径 esp/EFI/BOOT/BOOTx64.EFI（或 32 位 IA32 UEFI 的 BOOTIA32.EFI）中。使用后备启动路径可以避免在 NVRAM 中显式创建 UEFI 启动项的需求。

mkinitcpio

mkinitcpio 将自行组装 UKI，除非安装了 systemd-ukify。在这种情况下，UKI 创建将被卸载到 ukify，除非使用 --no-ukify 选项显式禁用此功能。

内核命令行

mkinitcpio 支持从 /etc/cmdline.d 目录中的命令行文件读取 内核参数。Mkinitcpio 将连接此目录中所有扩展名为 .conf 的文件的内容，并使用它们来生成内核命令行。命令行文件中以 # 字符开头的任何行都将被视为注释，并被 mkinitcpio 忽略。请注意删除指向微代码和 initramfs 的条目。

例如

/etc/cmdline.d/root.conf
root=UUID=0a3407de-014b-458b-b5c1-848e92a327a3 rw
提示

此条目或章节正在考虑移除。

原因： 与 Kernel parameters#Parameter list 重复。（在 Talk:Unified kernel image 中讨论）
  • 如果您的根文件系统位于非默认 Btrfs 子卷上，请确保在 rootflags 中设置必要的挂载标志。例如，如果您的系统子卷 ID 为 256，则应将 rootflags=subvolid=256 添加到内核命令行。请参阅 Btrfs#将子卷挂载为根目录。
  • 不必复制 /etc/fstab 中的所有标志，因为 rootflags 仅在启动期间使用。systemd-remount-fs.service(8) 将读取 /etc/fstab，并在启动后自动重新挂载并应用其中列出的标志。
/etc/cmdline.d/security.conf
# enable apparmor
lsm=landlock,lockdown,yama,integrity,apparmor,bpf audit=1 audit_backlog_limit=256

或者，可以使用 /etc/kernel/cmdline 来配置内核命令行。

例如

/etc/kernel/cmdline
root=UUID=0a3407de-014b-458b-b5c1-848e92a327a3 rw quiet bgrt_disable
提示
  • 如果根分区被 systemd 自动挂载，则可以省略 root= 参数。
  • bgrt_disable 参数告诉 Linux 在加载 ACPI 表后不显示 OEM 徽标。

.preset 文件

接下来，修改 /etc/mkinitcpio.d/linux.preset，或您正在使用的预设，如下所示，使用 EFI 系统分区的适当挂载点

  • 取消注释（即删除 #）PRESETS= 中每个项目的 PRESET_uki= 参数，
  • 可选地，注释掉 PRESET_image= 以避免存储冗余的 initramfs-*.img 文件，
  • 可选地，为您想要添加启动画面图像的每个 PRESET_options= 行添加或取消注释 --splash 参数。

这是一个适用于 linux 内核和 Arch 启动画面的工作示例 linux.preset。

/etc/mkinitcpio.d/linux.preset
# mkinitcpio preset file for the 'linux' package

#ALL_config="/etc/mkinitcpio.conf"
ALL_kver="/boot/vmlinuz-linux"

PRESETS=('default' 'fallback')

#default_config="/etc/mkinitcpio.conf"
#default_image="/boot/initramfs-linux.img"
default_uki="esp/EFI/Linux/arch-linux.efi"
default_options="--splash=/usr/share/systemd/bootctl/splash-arch.bmp"

#fallback_config="/etc/mkinitcpio.conf"
#fallback_image="/boot/initramfs-linux-fallback.img"
fallback_uki="esp/EFI/Linux/arch-linux-fallback.efi"
fallback_options="-S autodetect"
提示
  • 如果您只想从统一内核镜像启动，您可以将 ESP 挂载到 /efi，并且只有这些需要驻留在 ESP 分区上。
  • 您可以将 --cmdline /etc/kernel/fallback_cmdline 附加到 fallback_options，以便为后备镜像使用与上述不同的 cmdline（例如，没有 quiet）。
  • 要省略嵌入内核命令行，请将 --no-cmdline 添加到 PRESET_options=。内核参数将需要通过引导加载程序传递。
注意： PRESET_uki 选项以前称为 PRESET_efi_image，于 2022 年 11 月更改（请参阅 archlinux/mkinitcpio/mkinitcpio#134），旧选项已弃用但目前仍然有效。

pacman 钩子

对 systemd-stub（systemd 的一部分）、微代码（intel-ucode 和 amd-ucode）和 linux 内核的更新将自动触发 UKI 重建。但是您可能需要查看 /etc/pacman.d/hooks/ 目录中的其他 pacman 钩子，例如 NVIDIA 驱动程序的钩子。

构建 UKI

最后，确保 UKI 的目录存在，并重新生成 initramfs。例如，对于 linux 预设

# mkdir -p esp/EFI/Linux
# mkinitcpio -p linux

可选地，从 /boot 或 /efi 中删除任何剩余的 initramfs-*.img。

kernel-install

确保 kernel-install 已正确设置。

要生成 UKI，请安装 systemd-ukify 并将 kernel-install layout 设置为 uki

/etc/kernel/install.conf
layout=uki
注意： mkinitcpio 将创建 initrd，然后 #ukify 将生成 UKI。

必须在 /etc/kernel/uki.conf 中完成 #ukify 的任何配置，以便被 kernel-install 使用，例如

/etc/kernel/uki.conf
[UKI]
Splash=/usr/share/systemd/bootctl/splash-arch.bmp
提示： 您还可以将模板从 /usr/lib/kernel/uki.conf 复制到 /etc/kernel/uki.conf，并注释掉节标题和有用的行。不要在此文件中设置内核命令行，它将被忽略。使用 Kernel-install#内核命令行。

或者，为了让 mkinitcpio 生成 UKI，将其设置为默认的 uki_generator

/etc/kernel/install.conf
layout=uki
uki_generator=mkinitcpio

在这种情况下，systemd-ukify 不是必需的。您还可以设置不同的 initrd_generator，请参阅 kernel-install(8)。

重新安装您使用的内核软件包，以使更改生效。

dracut

请参阅 dracut#统一内核镜像 和 dracut#在内核升级时生成新的 initramfs。

ukify

安装 systemd-ukify 软件包。要使用自动签名功能，请另外安装 sbsigntools。由于 ukify 无法自行生成 initramfs，因此如果需要，必须使用例如 dracut、mkinitcpio 或 booster 生成。

一个最小的工作示例可能如下所示

# ukify build --linux=/boot/vmlinuz-linux \
              --initrd=/boot/initramfs-linux.img \
              --cmdline="quiet rw"
注意： 如果使用外部微代码 initramfs 镜像，则 /boot/amd-ucode.img 或 /boot/intel-ucode.img 必须始终放在最前面，在主 initramfs 镜像之前。例如 --initrd=/boot/intel-ucode.img --initrd=/boot/initramfs-linux.img。
提示
  • 为了避免必须将生成的 EFI 可执行文件复制到 EFI 系统分区，请使用 --output=esp/EFI/Linux/filename.efi 命令行选项来运行 ukify。
  • 当指定 --cmdline 选项时，可以指定一个文件名以从中读取内核参数（例如，通过在文件名前添加 @ 符号来指定 /etc/kernel/cmdline，如 --cmdline=@/path/to/cmdline）。

有关更多信息，请参阅 ukify(1)。

注意： 为了在内核、微代码或 initramfs 更改时自动更新 UKI，只需将 ukify 与例如 kernel-install 或 mkinitcpio 一起使用即可。有关详细信息，请参阅前面的章节 #kernel-install 和 #mkinitcpio。

手动

将您想要使用的内核命令行放入文件中，并使用 objcopy(1) 创建捆绑文件。

对于微代码，首先连接微代码文件和您的 initrd，如下所示

$ cat esp/cpu_manufacturer-ucode.img esp/initramfs-linux.img > /tmp/combined_initrd.img

在构建统一内核镜像时，传入 /tmp/combined_initrd.img 作为 initrd。之后可以删除此文件。

注意： 对于 IA32 UEFI，在以下命令中将 /usr/lib/systemd/boot/efi/linuxx64.efi.stub 替换为 /usr/lib/systemd/boot/efi/linuxia32.efi.stub。
$ align="$(objdump -p /usr/lib/systemd/boot/efi/linuxx64.efi.stub | awk '{ if ($1 == "SectionAlignment"){print $2} }')"
$ align=$((16#$align))
$ osrel_offs="$(objdump -h "/usr/lib/systemd/boot/efi/linuxx64.efi.stub" | awk 'NF==7 {size=strtonum("0x"$3); offset=strtonum("0x"$4)} END {print size + offset}')"
$ osrel_offs=$((osrel_offs + "$align" - osrel_offs % "$align"))
$ cmdline_offs=$((osrel_offs + $(stat -Lc%s "/usr/lib/os-release")))
$ cmdline_offs=$((cmdline_offs + "$align" - cmdline_offs % "$align"))
$ splash_offs=$((cmdline_offs + $(stat -Lc%s "/etc/kernel/cmdline")))
$ splash_offs=$((splash_offs + "$align" - splash_offs % "$align"))
$ initrd_offs=$((splash_offs + $(stat -Lc%s "/usr/share/systemd/bootctl/splash-arch.bmp")))
$ initrd_offs=$((initrd_offs + "$align" - initrd_offs % "$align"))
$ linux_offs=$((initrd_offs + $(stat -Lc%s "initrd-file")))
$ linux_offs=$((linux_offs + "$align" - linux_offs % "$align"))

$ objcopy \
    --add-section .osrel="/usr/lib/os-release" --change-section-vma .osrel=$(printf 0x%x $osrel_offs) \
    --add-section .cmdline="/etc/kernel/cmdline" \
    --change-section-vma .cmdline=$(printf 0x%x $cmdline_offs) \
    --add-section .splash="/usr/share/systemd/bootctl/splash-arch.bmp" \
    --change-section-vma .splash=$(printf 0x%x $splash_offs) \
    --add-section .initrd="initrd-file" \
    --change-section-vma .initrd=$(printf 0x%x $initrd_offs) \
    --add-section .linux="vmlinuz-file" \
    --change-section-vma .linux=$(printf 0x%x $linux_offs) \
    "/usr/lib/systemd/boot/efi/linuxx64.efi.stub" "linux.efi"

一些注意事项

  • 偏移量是动态计算的，因此没有节重叠，如 [1] 中建议的那样。
  • 节与 PE 存根的 SectionAlignment 字段指示的内容对齐（通常为 0x1000）。
  • 内核镜像必须位于最后一个节中，以防止就地解压缩覆盖后续的节，如 [2] 中所述。

创建镜像后，将其复制到 EFI 系统分区

# cp linux.efi esp/EFI/Linux/

为安全启动签名 UKI

sbctl

sbctl 提供了 kernel-install 脚本、mkinitcpio 后期钩子和 pacman 钩子，用于签名更新的二进制文件。

mkinitcpio

通过使用 mkinitcpio 后期钩子，可以为 安全启动 签名生成的统一内核镜像。创建以下文件并使其可执行

/etc/initcpio/post/uki-sbsign
#!/usr/bin/env bash

uki="$3"
[[ -n "$uki" ]] || exit 0

keypairs=(/path/to/db.key /path/to/db.crt)

for (( i=0; i<${#keypairs[@]}; i+=2 )); do
    key="${keypairs[$i]}" cert="${keypairs[(( i + 1 ))]}"
    if ! sbverify --cert "$cert" "$uki" &>/dev/null; then
        sbsign --key "$key" --cert "$cert" --output "$uki" "$uki"
    fi
done

将 /path/to/db.key 和 /path/to/db.crt 替换为您要用于签名镜像的密钥对的路径。

ukify

安装 sbsigntools 并在 /etc/kernel/uki.conf 中指定 --secureboot-private-key 和 --secureboot-certificate。

启动

注意： 当 安全启动 处于活动状态时，嵌入了 .cmdline 的统一内核镜像会忽略传递给它们的任何命令行选项（无论是使用启动项还是交互方式）。当安全启动未激活时，通过命令行传递的选项将覆盖嵌入的 .cmdline。

Limine

Limine 不会自动检测统一内核镜像（UKI）。但是，可以手动配置 limine.conf 以加载它们。


示例 1：从默认 EFI 系统分区启动 UKI

如果 UKI 文件存储在 esp/EFI/Linux/ 中，请将以下配置添加到 limine.conf

limine.conf
/Arch Linux
  protocol: efi_chainload
  image_path: boot():/EFI/Linux/arch-linux.efi


示例 2：从另一个 EFI 分区启动 UKI

如果 UKI 文件位于另一个磁盘上的不同 EFI 分区上，请使用 uuid(partition UUID) 代替。

注意： 分区 UUID 不是 文件系统 UUID。要查找分区 UUID 作为 PARTUUID，请使用
$ lsblk -o NAME,FSTYPE,PARTUUID,PARTTYPENAME,MOUNTPOINT,SIZE,LABEL



limine.conf
/Arch Linux
  protocol: efi_chainload
  image_path: uuid(xxxxxxxx-xxxx-xxxx-xxxx-xxxxxxxxxxxx):/EFI/Linux/arch-linux.efi

有关支持的路径和配置选项的更多详细信息，请参阅 Limine 路径文档。

systemd-boot

systemd-boot 在 esp/EFI/Linux/ 中搜索统一内核镜像，无需进一步配置。请参阅 sd-boot(7) § FILES

rEFInd

rEFInd 将自动检测您的 EFI 系统分区上的统一内核镜像，并且能够加载它们。它们也可以在 refind.conf 中手动指定，默认情况下位于

esp/EFI/refind/refind.conf
menuentry "Arch Linux" {
    icon \EFI\refind\icons\os_arch.png
    ostype Linux
    loader \EFI\Linux\arch-linux.efi
}

请记住，以这种方式启动时，不会传递来自 esp/EFI/refind_linux.conf 的内核参数。如果 UKI 的生成没有 .cmdline 节，请在菜单项中使用 options 行指定内核参数。

GRUB

与 rEFInd 类似，GRUB 可以链式加载 EFI UKI，如 GRUB#链式加载统一内核镜像 中所述。

直接从 UEFI 启动

efibootmgr 可用于为 .efi 文件创建 UEFI 启动项

# efibootmgr --create --disk /dev/sdX --part partition_number --label "Arch Linux" --loader '\EFI\Linux\arch-linux.efi' --unicode

有关选项的说明，请参阅 efibootmgr(8)。

注意： UEFI 规范使用反斜杠 \ 作为路径分隔符，但 efibootmgr 可以自动转换 UNIX 样式的 / 路径分隔符。

参见

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