上野家のホームページ - 資料室 : PC/RaspberryPi/ネットワークブートネットワークブート

ネットワークブート

ストレージをもたないコンピュータや，ストレージを何らかの理由で使いたくないなどの理由で，サーバ上に用意したOSイメージを使用して起動出来るものをネットワークブートと呼んでいる。

ローカルネットワークにあるサーバー上にRaspberry Piがロードするファイル（カーネルやルートファイル）を置いて，Raspberry Piがブート時にそれをロードしてRaspbianを起動させるネットワークブートができるようにしてみる。

Raspberry PiはOSをSDカードに書き込んで利用しているため，数ヶ月から1年程度でMicroSDカードやSDカードが寿命で使えなくなってしまう。
この対策としてもネットワークブートは有用。

ネットワークブートの仕組みの一つにPXE（Preboot eXecution Environment）がある。これは，インテルが考えた仕組みでネットワークブートの代表的なものらしい。

Raspberry Piでネットワークブートするには，モデルによりいくつかの方法がある。

Pi，Pi2B，Pi zeroでネットワークブート
以下のような2種類の方法があります。どちらかの方法で実現出来る。
- 対応したbootcode.binを使う
  SD/MicroSDカードのFAT/FAT32パーテーションのbootcode.binに，ネットワークブート（PXEブート）可能な物を使用する。
  いつからかは不明だがラズベリー財団が提供する2ndステージブートローダーであるbootcode.bin（ソースコードは公開されていない）が，ネットワーク対応になっているみたい。
- U-Bootを使用する
  SDカードのFAT/FAT32パーテーションに汎用ブートローダーのU-Bootを入れて，最終ブートステージであるLinuxカーネルを読み込む代わりに使う方法。
Pi3B，3B+でネットワークブート
以下のような3種類の方法があります。どれかの方法でネットワークを実現出来る。
- GPUのfirmwareのブートローダーを使う
  Raspberry Pi3B，3B+のGPUのfirmwareに，ネットワークブートやUSBストレージからのブートが出来る機能が入っている。
  GPUのOTP-ROMの設定を書き換えることで，このfirmwareによるネットワークブート機能が使えるようになる。（もとに戻すことは不可能）
- 対応したbootcode.binを使う
  上記と同様。
- U-Bootを使用する
  上記と同様。
Pi4Bでネットワークブート
Pi4BではブートにEEPROMのブートローダーを使用するように変更されました。
以下のような方法があります。
- EEPROMでのネットワークブート
  今までのRaspberry PiのGPU firmwareでのブート機能の代わりに，新たに実装されたEEPROMのブートローダーを使用する。
  Pi4B発売直後の現時点ではネットワークブートやUSB機器からのブートには，まだ対応されていない。
  今後の更新で対応されるとのこと。
- U-Bootを使用する
  上記と同様。