Apple Mac에서 EFI Multi-OS Booting

Apple Mac에서 EFI Multi-OS 설치 방법에서는 rEFInd를 사용해서 Triple-OS Booting하는 방법을 다루었는데 여기서는 rEFInd를 사용하지 않고 Mac 자체의 boot manager를 이용해서 Triple-OS booting 하는 방법에 대해 설명한다. 최종 목표는 Mac booting시 Option Key를 눌렀을 때 위의 사진과 같이 EFI 모드로 설치된 Triple-OS 부팅 선택 화면이 나오도록 하자는 것이다.

기본적인 개념은 UEFI Booting에서 다루었던 ESP 파티션의 fallback boot loader를 Windows boot loader로 대체함으로써 Windows 부트 메뉴가 보이도록 하고, Ubuntu 부트 메뉴 설정은 Mac에서 부트 메뉴가 보이도록 하는 방법을 따르는 것이다. 물론, Windows를 설치하지 않는 경우에는 fallback boot loader를 Grub boot loader로 대체하기만 하면 된다.

1. Mac OS X Boot Options

Mac OS X와 Recovery Mode 부트 메뉴는 별다른 설정이 필요하지는 않다. 다만, 나중에 모든 OS 별 Icon 이미지를 설정하는 방법에 대해서만 별도로 참고하면 된다.

2. Windows Boot Option

Mac OS X로 부팅한 후 터미널을 실행하여 다음과 같이 ESP 파티션을 마운트 한다.

$ sudo mkdir /mnt
$ sudo mount -t msdos /dev/disk0s1 /mnt

마운트 후 fallback boot loader를 Windows boot manager로 대체한다.

$ sudo cp /mnt/EFI/Microsoft/Boot/bootmgfw.efi /mnt/EFI/Boot/bootx64.efi

3. Ubuntu Boot Option

우분투의 경우에는 다소 복잡하다. 기본적으로 최소 10MB 크기의 추가적인 Apple hfs+ 파티션이 필요하다. 다행히 Apple Mac에서 EFI Multi-OS 설치 방법에서와 같이 추가적인 MacData 파티션을 만들어 두었다면 그것을 사용하는 것도 방법이다. Mac OS X의 터미널에서 아래의 과정을 따르면 된다. 여기서는 MacData 파티션의 Volume 명을 MDATA로 가정한다.

기본적으로 새로운 Mac 파티션에 커널 파일이 있어야 하고,

$ sudo touch /Volumes/MDATA/mach_kernel

우분투 boot loader를 지정해 주어야 한다. 아래에서 ESP 파티션의 hard link를 사용할 수 없는 이유는 파티션 간의 hard link가 불가능하기 때문이다.

$ sudo mkdir /mnt
$ sudo mount -t msdos /dev/disk0s1 /mnt

$ cd /Volumes/MDATA
$ sudo mkdir ./EFI
$ sudo cp -R /mnt/EFI/ubuntu ./EFI/
$ sudo mkdir -p ./System/Library/CoreServices
$ sudo ln /Volumes/MDATA/EFI/ubuntu/grubx64.efi /Volumes/MDATA/System/Library/CoreServices/boot.efi

마지막으로, /Volumes/MDATA/System/Library/CoreServices/SystemVersion.plist 파일을 생성하여 아래의 내용을 추가해야 한다.

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<plist version="1.0">
<dict>
        <key>ProductBuildVersion</key>
        <string></string>
        <key>ProductName</key>
        <string>Linux</string>
        <key>ProductVersion</key>
        <string>Ubuntu</string>
</dict>
</plist>

4. Boot Options 메뉴에 OS 별 Icon 이미지 보이기

이제 Icon 이미지를 바꿔 주는 것이 좋다. 부트 메뉴의 Icon 이미지를 바꾸려면 ESP 파티션을 포함한 각 boot loader 가 탑재된 파티션에 해당 OS의 Icon 이미지를 /.VolumeIcon.icns 파일로 복사해 주면 된다. rEFInd 패키지에는 OS 별 아이콘 이미지 파일 들이 들어 있으므로 그것들을 활용하면 된다.

5. Mac Booting 후 Option Key Test

최종적으로, 기존에 설치된 rEFInd 패키지를 제거한다.

$ sudo rm -rf /EFI/refind

제거한 후, Mac을 재부팅하여 Option 키를 눌렀을 때 위의 사진과 같은 OS 선택 메뉴가 나오는지, 또 해당 OS로 제대로 부팅하는 지 확인해 본다.

기타 참고 사항

Mac에서 bless를 이용하여 Grub boot loader로 부팅하도록 할 수 있는데 아래와 같이 하면 된다.

$ sudo bless --folder=/Volumes/MDATA --file=/Volumes/MDATA/EFI/ubuntu/grubx64.efi --setBoot


참고 사이트

http://glandium.org/blog/?p=2830
https://help.ubuntu.com/community/UEFIBooting

Apple Mac에서 EFI Multi-OS 설치

최근의 Apple Intel-Mac PC 들은 UEFI 표준을 따르지는 않더라도 UEFI를 지원하는 OS 들을 EFI 모드로 쉽게 설치해서 사용할 수 있다. 예전부터 Mac에서는 Windows 설치를 지원하기 위해 Boot Camp를 지원해 왔으나 이것은 EFI 방식이 아니고 CSM BIOS emulation 방식을 이용한 것이었다. 이러다 보니 Ubuntu 조차도 Mac(AMD 64) iso 설치 이미지를 따로 제공하고 있는데 BIOS 모드로 설치할 수 있도록 하기 위한 것이다.

여기서는 Mac OS X가 설치된 Mac PC에서 EFI 모드로 Windows와 Ubuntu를 설치하여 Triple-OS 환경을 구성하는 방법에 대해 알아 본다. Mac은 모델이나 출시 연도에 따라서 H/W가 달라질 수 있지만 적어도 최근 2~3년 내의 기종들은 모델에 상관없이 이 글에서 언급하는 내용이 적용될 것이다. 물론, 개별 드라이버들을 별개로 설치해야 할 수도 있으나 대부분은 기본 OS 설치 만으로도 사용할 수 있는 수준이다. 즉, iMac, Macbook Pro (retina), Macbook Air, Mac Mini 등에 모두 적용할 수 있다.

OS를 EFI 모드로 설치하려면 H/W에서 당연히 UEFI/EFI를 지원해야 하고 OS도 UEFI를 지원하는 것들이어야 한다. Mac OS X는 기본으로 EFI 모드로 설치 되어 있고, Ubuntu는 12.04.2 이후, Windows는 Vista 이후 64-bit 버전들에 대해서만 UEFI를 지원한다. 세부 사항은 UEFI Booting을 참고하는 것이 좋다.

1. Disk Partition

Mac OS X에서 Disk Utility를 이용해서 Windows와 Ubuntu 설치를 위한 파티션 공간을 미리 확보한다. OS가 모두 설치된 후에 특정 OS의 파티션 Tool을 이용하여 파티션 변경을 할 경우, 변경하지 않은 다른 OS의 파티션 정보가 변경될 수 있다. OS간 파티션을 다루는 방식이 다룰 수 있기 때문이다. 파티션 정보가 변경되면 뜻하지 않게 Mac OS X를 포함한 특정 OS로는 부팅할 수 없는 상황이 생길 수 있다. gdisk 등을 이용하여 파티션 테이블을 백업해 두면 쉽게 극복할 수 있는 문제이기는 하다.

가장 좋은 방법은 사전에 파티션 계획을 잘 세워서 파티션을 변경하지 않도록 하는 것이다. 경험상, OS 별로 최소한 OS 파티션과 Data 파티션은 구분해 두는 것이 좋다. 나중에 OS 버전 업 등 OS 재설치시에 Clean Install을 쉽게 할 수 있기 때문이다. 그리고, OS가 지속적으로 Upgrade 됨을 감안하여 OS 파티션을 넉넉히 잡아 주는 것이 좋다. SSD만을 사용하는 경우에는 용량 부족으로 다소 제약이 생길 수는 있다. 참고로, Mac OS X는 50GB, Windows 7+은 60GB, Ubuntu는 20GB 정도는 최소 OS 파티션으로 잡아 주는 것이 좋다. 디스크 용량 제한이 없으면 OS 파티션은 모두 100GB 정도면 된다.

이제 UEFI 환경에서 OS 별로 필요한 파티션 들에 대해 대해서도 미리 생각해 둘 필요가 있다. (U)EFI 방식에서는 GPT 파티션 방식을 따른다. Mac OS X에서는 기본적으로 ESP(EFI System Partition)을 확보해 두고 있다. 아래에, Triple-OS에 대한 기본 파티션들을 열거 하였다. 즉, Triple OS를 위한 기본 파티션 갯수만 8개이다.

• 공유: ESP 파티션 (OS 별 boot loader 탑재)
• Mac OS X: OS 파티션, MacData 파티션
• Windows: OS 파티션, WinData 파티션
• Ubuntu: OS 파티션, UbuntuData 파티션, swap 파티션

ESP 파티션과 Mac OS X 파티션을 제외한 나머지 파티션들을 Disk Utiltity를 이용하여 파티션닝한다. Mac Data 파티션과 swap 파티션을 제외한 나머지 파티션 들은 모두 MS-DOS 파일시스템으로 해 두는게 편리하다.

아래에 iMac 1TB 디스크에 Triple-OS 설치 후 파티션 정보를 예로 들었다. 12개의 파티션이 있는데 3번과 4번의 Recovery HD는 Mac OS X Upgrade 시 Mac OS X 파티션을 쪼개서 자동으로 Recovery 파티션을 만든 것이고, 5번 파티션도 Windows 설치시 자동으로 생성한 파티션이다. 위에서 8개 + 3개 하면 11개여야 하는데 12개인 이유는 디스크 공간이 넉넉하기 때문에 리눅스 Data 파티션을 1개 더 만든 것이다.

$ sudo parted /dev/sda print

Model: ATA APPLE HDD ST1000 (scsi)
Disk /dev/sda: 1000GB
Sector size (logical/physical): 512B/4096B
Partition Table: gpt

Number  Start   End     Size    File system     Name                          Flags
 1      20.5kB  210MB   210MB   fat32           EFI system partition          boot
 2      210MB   99.6GB  99.3GB  hfsx            Apple_HFSX_Untitled_2
 3      99.6GB  100GB   650MB   hfs+            Recovery HD
 4      100GB   101GB   650MB   hfs+            Recovery HD
 5      101GB   101GB   134MB                   Microsoft reserved partition  msftres
 6      101GB   311GB   210GB   ntfs            Basic data partition          msftdata
 7      311GB   520GB   210GB   ntfs            Basic data partition          msftdata
 8      520GB   620GB   100GB   ext4
 9      620GB   720GB   100GB   ext4
10      720GB   736GB   16.0GB  linux-swap(v1)
11      736GB   894GB   157GB   ext4
12      894GB   1000GB  107GB   hfs+            Apple HFS/HFS+

2. EFI 모드로 Windows 설치

Mac에서 EFI 모드로 Windows를 설치하려면 Mac OS X의 Boot Camp를 사용해선 안된다. Boot Camp는 BIOS 모드로 부팅한다는 점 외에도 디스크 파티션 테이블을 Hybrid-MBR 방식으로 구성하므로 GPT 파티션 방식의 장점을 훼손하게 되고 파티션 변경에 매우 민감한 구조가 되어 Windows로 부팅하지 못하는 사태가 발생될 수 있다.

Windows 설치 iso를 USB로 굽되 Windows 8+인 경우 Rufus를 사용하여 uefi & gpt 방식으로 구워야 한다. 또한, Apple 홈페이지에서 Boot Camp 드라이버를 검색해서 미리 내려 받아서 USB에 복사해 둘 필요가 있다. 이 때, Boot Camp 드라이버가 자신의 Mac 모델과 반드시 일치해야 함에 유의한다.

Mac을 부팅하여 Option 키를 눌렀을 때 USB의 Windows EFI를 선택하여 부팅하면 되고, 설치시에 Windows OS 파티션과 Data 파티션을 모두 ntfs로 다시 포맷하는 것이 좋다. 설치 과정은 Windows 일반 설치 과정과 동일하다. Windows 설치가 완전히 끝난 후 Boot Camp 드라이버를 설치하면 Boot Camp 제어판을 이용해 Mac OS X로도 부팅할 수 있다.

3. EFI 모드로 Ubuntu 설치

우분투 사이트에서 Mac AMD가 아닌 일반 AMD 64-bit iso 이미지를 내려 받아서 Rufus를 이용해서 uefi & gpt 방식으로 굽는다(uefi & mbr 방식으로 구워도 된다). 또는, 앞서 작성한 게시물인 Ubuntu UEFI 모드 설치 USB 만들기를 따라해도 된다.

Mac을 부팅하여 Option 키를 눌렀을 때 USB의 EFI를 선택하여 부팅하면 되고, 설치 후 개별 드라이버들이 정상 동작하지 않을 경우가 있으므로 Ubuntu live 상태에서 기능들을 점검해 보는 것이 좋다. 적어도 live 상태에서 개별 드라이버에 문제가 없다면 설치 후 해당 드라이버 들의 문제는 쉽게 해결할 수 있다.

설치 시에 Linux 파티션을 OS와 Data 파티션을 ext4 파일시스템으로 포맷하면 된다. 앞서 생성한 우분투의 Data 파티션은 /home에 마운트 하도록 하고, 앞서 생성한 swap 파티션도 swap 파티션으로 지정한다. 나머지 설치 과정은 일반 우분투 설치 과정과 동일하다.

설치까지는 문제 없는데 설치 후 재 부팅해서 우분투로 부팅할 수 있는 방법이 아직 없다.

4. Triple-OS booting

Mac에서 Multi-OS booting이 가능하도록 하기 위한 가장 간단한 방법은 Mac OS X로 부팅하여 rEFInd나 rEFIt를 설치하는 것이다. rEFIt는 개발이 중단되었으므로 rEFInd를 사용하는 것이 좋다. 설치 후 Mac을 재부팅하면 rEFInd boot manager가 OS별 boot loader를 선택할 수 있도록 해준다.

rEFInd를 사용하지 않고 Mac 자체의 boot manager를 이용해서 Triple-OS booting 하는 방법에 대해서는 별도의 게시물인 Apple Mac에서 Multi-OS Booting을 참조하면 된다.

5. Ubuntu 개별 드라이버 설치

Mac에서 우분투 개별 드라이버 이슈를 알기 위해서는 다음 명령으로 Mac Model을 알 필요가 있다.

$ sudo dmidecode -s system-product-name

iMac13,2에서는 일단, WIFI가 문제였다. 다음 명령으로 WIFI 모델을 알 수 있다.

$ lspci -nn -d 14e4:

Broadcom BCM4331 모델인데 live USB에서 Broadcom proprietary driver가 정상 동작하는 것을 확인하였으므로, 우분투 live USB의 deb 패키지 파일을 복사해서 설치했다. 그리고, 설치하는 김에 kernel 업그레이드시 자동으로 모듈을 재설치할 수 있도록 dkms도 같이 설치했다.

$ sudo dpkg -i dkms_2.2.0.3-1.1ubuntu5_all.deb
$ sudo dpkg -i bcmwl-kernel-source_6.30.223.141+bdcom-0ubuntu2_amd64.deb

$ sudo depmod -a
$ sudo update-initramfs -c -k `uname -r`
$ sudo reboot

NVIDIA 드라이버의 경우 기본 설치된 nouveau도 화면 보호기가 제때 동작하지 않는 것을 제외하면 큰 문제는 없었으나 3D 가속기능을 사용하기 위해 proprietary driver를 사용하기로 했다. 문제는 우분투의 기본 드라이버는 정상 동작하지 않았다. NVIDIA 모델을 알기 위해서는 다음 명령을 사용하면 된다.

$ lspci | grep -i nvidia

NVIDIA에서 노트북용 GTX 675MX 최신 드라이버를 내려 받아서 설치했더니 그럭저럭 돌아간다. 사실, 약간의 문제가 있는데 일부 application에서 화면 떨림 현상이 잠깐씩 발생한다. 그리고, <Alt>+<Ctrl>+<F1> ~ <F5>를 눌러 Console 모드로 진입하면 black screen이 뜬다. 다행히, <Alt>+<F7> 키로 GUI로 되돌아 올 수는 있다. NVIDIA 드라이버 설치 방법은 Ubuntu 복구 모드(recovery mode) 활용을 참조하면 된다.

UEFI Booting

최근 수년 내의 PC 들은 하드웨어적으로 UEFI를 기본적으로 지원하고 있었지만 UEFI 모드로 OS를 설치하는 사용자는 그리 많지 않았다. 물론, Mac OS X에서는 인텔 맥에 EFI를 채택한지 오래고, Windows는 Vista 이후 64-bit에서 UEFI를 지원하기 시작했으며, 우분투의 경우엔 12.04.2 버전 이후 64-bit에 대해 UEFI를 지원하기 시작했다. 2012년 10월 말 Windows 8 출시 이후, 이를 탑재한 PC 들이 보급되면서 UEFI로 부팅하는 PC가 본격적으로 늘어나고 있다. 그 전의 PC들은 Windows가 BIOS 모드로 탑재됐던데 반해 최신 Windows PC들은 UEFI가 기본이 됐기 때문이다.

여기서는 UEFI 환경에서 Multi-OS를 설치하기 위해 알아 두어야 할 몇가지 기본 사항에 대해 다룬다. 물론, 단일 OS 사용자라 해도 UEFI는 BIOS 방식을 대체할 수 밖에 없기 때문에 UEFI booting 방식에 대해 알 필요가 있다.

UEFI 방식의 장점

BIOS 방식과 비교해서 UEFI 방식을 사용함으로써 사용자가 실제로 느낄 수 있는 장점은 별로 많지 않을 수 있다.

부팅 속도가 빠르긴 하지만 대단한 차이는 아니고,  2TB 이상의 대용량 디스크를 사용할 수 있지만 일반 PC 사용자들에게 보편화 된 것은 아니다. 물론 추세적으로 몇 년 내에는 분명히 장점이 될 전망이다. 현 시점에서 가장 내세울 수 있는 장점은 주 파티션(Primary Partition) 수이다. BIOS 방식에서 사용하는 MBR 파티션은 최대 4개의 주 파티션 만을 허용하므로 OS를 여러 개 설치하려면 1개의 주 파티션을 이용한 확장 파티션을 사용해야 한다. 확장 파티션은 데이터의 안전성에 취약하다. 이에 반해 UEFI 방식에서는 GPT 파티션을 사용하는데 기본적으로 128개의 주 파티션을 만들 수 있다. 즉, Multi-OS 환경에서는 UEFI 방식이 장점이 될 수 있다.

UEFI 환경의 Boot Process

UEFI Firmware가 하드웨어를 초기화하고 나서 NVRAM에 등록된 boot manager 정보를 읽어 boot entry에 정의된 UEFI application을 실행한다. 이 application은 UEFI shell이 될 수도 있고 OS 별 boot manager/loader도 될 수 있다. boot manager는 또 다른 boot loader를 호출 할 수도 있고 최종 boot loader가 OS의 kernel을 호출함으로써 OS가 기동된다. 이 boot manager/loader 들은 OS 설치시 EFI System Partition에 설치된다.

EFI System Partiton(ESP)

UEFI firmware가 UEFI boot loader를 실행하기 위한 파티션을 EFI System Partition(ESP)이라고 한다. 즉, OS와는 독립적인 부트 파티션이라고 이해하면 된다. OS를 최초로 설치하면 여기에 UEFI shell이나 boot manager 또는 boot loader를 탑재한다. Multi-OS 환경에서는 OS 설치시 각각의 OS들이 자신들이 제공하는 boot loader를 ESP에 설치한다. ESP 파티션은 FAT 12/16/32 파일시스템을 사용해야 하고, Linux 환경에서는 gparted에서 boot flag를 설정해 주어야 한다. Microsoft에서는 파티션 최소 Size로 260MB를 권장하고 있다. 필수 사항은 아니지만, GPT 파티션을 최초 구성할 때 첫번째 파티션을 ESP로 잡아주는 것이 좋다. GPT 파티션들은 동등하지만 ESP 파티션은 PC가 부팅하기 위해서 반드시 필요한 파티션이다.

그런데, NVRAM의 boot entry의 정보가 깨졌거나 정보가 없을 때 UEFI 모드로 부팅을 할 수 있도록 하기 위해 기본 부트로더(Fallback boot loader)를 사용한다. 기본 부트로더는 ESP 파티션의 /EFI/Boot/bootx64.efi 파일이다.  ESP 파티션은 FAT 파일시스템을 사용하므로 대소문자 구분이 없고, 경로 명도 Windows 경로 방식을 사용하기도 한다. 즉, 기본 부트로더를 \efi\boot\BootX64.efi 라고 해도 이상할 것이 없다.

EFI System Partition 폴더 구조

아래에 Triple-OS 환경의 ESP 파티션 폴더 구조를 참고할 필요가 있다. 기본 부트로더인 /EFI/Boot/bootx64.efi 파일을 제외하면 OS 벤더별로 자신 만의 폴더 구조를 유지하고 있음을 알 수 있다. 기본 부트로더는 대체로 OS 설치 시 자신의 boot loader를 복사하는데 Mac의 경우엔 기본 부트로더가 없다. 이 경우엔 사용자가 grub2나 rEFInd와 같은 boot loader 파일을 복사해 주는 것이 좋다.

/-- EFI/
    |-- APPLE/
    |   `-- EXTENSIONS/
    |       `-- Firmware.scap
    |-- Boot/
    |   `-- bootx64.efi       : Fallback boot loader
    |-- Microsoft
    |   `-- Boot
    |       |-- BCD
    |       |-- BCD.LOG
    |       |-- BOOTSTAT.DAT
    |       |-- Fonts/
    |       |-- Resources/
    |       |-- boot.stl
    |       |-- bootmgfw.efi  : Windows boot manager
    |       |-- bootmgr.efi
    |       `-- memtest.efi
    `-- ubuntu/
        |-- MokManager.efi    : Machine owner's key manager
        |-- grub.cfg          : redirect to grub-efi installed partition/folder
        |-- grubx64.efi       : Grub2 boot loader with secure boot disabled
        `-- shimx64.efi       : Grub2 boot loader with secure boot enabled

참고 사항

최근의 PC 들은 UEFI Firmware를 대체로 내장하고 있으나 제조사 별로 UEFI 표준을 정확히 따르지는 않고 있음에 유의할 필요가 있다. Apple Mac의 경우에도 자체 EFI 방식을 사용하고 있다.

또한, UEFI 규격에는 CSM(Compatibilty Support Module)이 있어서 Legacy BIOS emulation을 지원하므로 사용자들은 자신의 PC가 UEFI 모드로 부팅되고 있는지 BIOS 모드로 부팅되고 있는지 모를 수도 있다. Firmware에 설정된 방식으로 부팅하므로 OS 설치시에는 반드시 현재 설정된 모드로만 설치가 가능하다는 점에 유의해야 한다.

부팅시에 BIOS Setup UI를 사용한다는 것은 더이상 정확한 표현은 아니지만 의사 소통을 위해 관행에 따라야 할 것이다. Apple Mac의 경우에는 BIOS Setup UI가 없이 파티션 정보를 가지고 EFI 모드로 부팅하거나 CSM(BIOS) 모드로 부팅할 수 있다.


참고 사이트

https://wiki.archlinux.org/index.php/Unified_Extensible_Firmware_Interface
http://www.rodsbooks.com