連載

2012年6月27日

緊急事態発生!? 起動不能になったPCをAndroidで救出せよ！：実践しながら学ぶ Android USBガジェットの仕組み（6）（1/2 ページ）

今回からAndroid USBガジェットの機能として比較的よく使用されている「USBマスストレージクラス（USB Mass Storage Class）」の仕組みを詳しく解説していく。Androidボードを使って、起動不能になったPCを救出できるか!?

[中垣内勇祐、村上雅彦、森崇、中谷洋一（永和システムマネジメント），＠IT MONOist] PC用表示関連情報

LINE

Hatena

はじめに

　今回からAndroid USBガジェットの機能として比較的よく使用されている「USBマスストレージクラス（USB Mass Storage Class）」について解説していきます。

　USBマスストレージクラスが提供する機能の利用シーンについては、連載第1回「Android USBガジェットを使ってみよう！」の2ページ目で紹介した通りです。今回からはその“仕組み”について詳しく触れていきます。

　とはいえ、単純にAndroidの構造やUSBマスストレージクラスの仕様について解説するだけでは面白くないので、本シリーズでは実際に“モノづくり”を楽しみながら理解を深めていきたいと思います。

AndroidでPCを救出せよ！

プロローグ

――某月某日、ちょっとしたトラブルが発生しました――

中垣内　あれ……!? PC（Windows）が起動しないぞ。昨日何かしたかなぁ……。と、とにかくセーフモードでもいいから何とかOSを起動しなくては……（汗）。

――しばし試行錯誤――

中垣内　ダ、ダメだー。セーフモードも途中で止まってしまう……。ひょっとして、ファイルシステムが壊れかけているとか？となると……。

※PCを使用していると、誰しも直面し得るトラブルですね（場合によっては、本当にディスクが破損してしまうこともあるので、日ごろから大切なデータはバックアップを取りましょう）。

中垣内　うーむ。ノートPCだし、HDDを取り出すのはちょっと面倒だよなぁ。こうなると、「KNOPPIX」の出番か！えーと、確か以前にKNOPPIXのCD-ROMを作ったはずだけど……。

――机の引き出しから整理されていないCD-ROMの山が……――

中垣内　……。ど、どれだっけ……（汗）。あーーーっ!! しかもこのノートPC、CD-ROMドライブないし……。外付けドライブはどこだっけ??

登場！ Androidボード試作機1号

村上　中垣内さん、AndroidにKNOPPIXをインストールしておいて、USBからブートさせたらどうです？

中垣内　えっ……？

森　おっ!! それ面白そうやね。チョイ待って！

……

……

森　よっしゃ、できた！まだ、試作中の「Androidボード（試作機1号）」だけど、これを使えば何とかなるんじゃないかな。

中垣内　試作中……って（というか、森さん作るのが速すぎてコワイ）。

森　このボードとPCをUSB接続して、PCのBIOSを設定して～。そんでもって、端末でパスを入れて～と。

森　どうだ？これで再起動だ！

全員　おーーーっ!! キターーーッ！

USBマスストレージクラスのおさらい

　結局、他のメンバーの協力を得て、中垣内さんのPCは事なきを得たわけですが……。一体、Androidにどんな魔法をかけたのでしょうか？以降でその“種明かし”をしていきます。

　本題に入る前に、ベースとなる知識として、USBマスストレージクラスのおさらいをしておきましょう。

　AndroidのUSBマスストレージクラスを利用すると、USB接続でPC側からAndroid上のSDカード内のファイルへアクセスできます。この際、PC側はAndroidを“USBメモリ”として認識します（図1）。

図1　USBマスストレージクラス（USBメモリ）

　つまり、USBマスストレージクラスを使うと、先ほどのAndroidボードがUSBメモリになるわけです。そして、USBメモリとして扱えるのであれば、「USBブートも可能」と考えるのはごく自然なことです。

　繰り返しになりますが、今回の場合、PC側はAndroid上のSDカードのことを“USBメモリ”として認識します。SDカード内のデータを“USBブート可能なイメージ”に置き換えてしまえば、Androidボードは“ブート可能なUSBメモリ”となるわけです。

　これが基本的な考え方となります。後は、少し応用を加えれば、割と簡単にAndroidを改造することが可能です。

Androidを仮想CD-ROMドライブにする

　ここで、現実的な話に移りましょう。前述の通り、手段としてUSBメモリブートを用いてもよいのですが、KNOPPIXのダウンロードサイトにあるのは“CDイメージファイル（ISOファイル）”です。そこからUSBメモリブートできるようにするには少々手間がかかります。できることならば、ダウンロードしたISOファイルをそのまま使用したいですよね。

　ご存じの通り、世の中にあるUSB機器の中には“CD-ROMドライブ”があります。そこで、「どうにかして、AndroidをUSBメモリではなく、“CD-ROMドライブ”に仕立てることはできないものか？」と考えるのは割と筋の通った話です（図2）。

　つまり、USBメモリからのPCブートではなく、CD-ROMドライブからのPCブートということです。

図2　USBマスストレージクラス（CD-ROMドライブ）

　ただし、Android側から見ると、ISOファイルは通常ファイルでしかないので、そのままではうまく認識しません。ここで利用するのが、Android（Linux）の特殊なデバイスファイル「ループバックデバイス（Loopback device）」です。これにより、容易に通常ファイルを仮想デバイス化することができます。SDカード内のISOファイルをループバックデバイスでデバイス化することで、ダウンロードしたISOファイルをそのまま使用でき、簡単にCD-ROMドライブとして扱うことができるのです。

　後は、PC側のBIOS設定で、USB CD-ROMドライブをブートシーケンスの先頭にして、PCをブートするだけです。

　以下に、Androidボード試作機1号でのオペレーション内容を示します（注1）。

※注1：オペレーション実施前に、試作機1号用にカーネルを再構築し、ボードに組み込んでいます。

1．ボードにSDカードを挿入する

2．シリアル端末上で、ISOファイルが入っていることを確認する

　全部で、3つのISOファイル（KNOPPIX、Puppy Linux、Ubuntu）があります。

knoppix_v6.7.1CD_20110914-20111018.iso　…… KNOPPIX
ubuntu.iso　…… Ubuntu
wary-511-01j-k2.6.32.28-small.iso　…… Puppy Linux

　この中で、今回使用するものはKNOPPIXです。

3．シリアル端末上で、「losetup」コマンドを使って、KNOPPIXのISOファイルを仮想デバイス化する

　仮想デバイスができたかどうかは、ループバックデバイスファイル「/dev/block/loop0」に対し、「losetup」コマンドをたたいた結果で確認します。正しく仮想化できていると、設定したISOファイルのファイルパスが表示されます。

4．仮想化したデバイスファイルをUSBマスストレージクラスに認識させる

　AndroidのUSBマスストレージクラスのデバイスドライバには、「/sys」配下に特殊ファイル（/sys/devices/platform/s3c6410-usbgadget/gadget/lun0/file）が存在します（注2）。この特殊ファイルに対して、デバイスファイルのパスを書き込んでおくと、USB接続時にPC側からそのデバイスを参照できるようになります。今回の場合は、KNOPPIXのISOファイルをループバックデバイス（/dev/block/loop0）で仮想デバイスにしていますので、そのファイルパスを書き込みます。

# echo “/dev/block/loop0”  >  /sys/devices/platform/s3c6410-usbgadget/gadget/lun0/file

※注2：この特殊ファイルは、ボードごとにファイルパスが異なります。

5．PCのBIOS設定を変更する

6．PCと端末をUSB接続し、PCを起動する