JetPack、L4T、Ubuntu、Kernel、UEFI の関係とは？
Jetson を使い始めると、ほぼ全員が最初にぶつかる疑問があります：Jetson には実際いくつ「システムバージョン」があるのか？
場所によって、まったく違う番号を目にするかもしれません：
JetPack 6.2.3
L4T / Jetson Linux R36.5.2
Ubuntu 22.04
Linux Kernel 5.15
UEFI 36.5.2
これらは 5 つの別々のシステムのように見えますが、実際には同じ Jetson デバイスのソフトウェアスタック内の異なるレイヤーを表しています。
これらの概念で最も重要なのは、定義を暗記することではなく、次のような認識を持つことです：
Jetson のソフトウェアは「Ubuntu + NVIDIA GPU ドライバ」のように単純なものではありません。ブートファームウェア、Linux カーネル、Ubuntu のユーザ空間、そして CUDA や TensorRT のようなアクセラレーションパッケージにまでまたがる、完全なソフトウェアプラットフォームです。
まずは、これらのコンポーネントがどのように互いに関係し、包含し合っているかを示す図から始めましょう。
JetPack
│
├── Jetson Linux / L4T
│ │
│ ├── UEFI
│ ├── Linux Kernel
│ ├── NVIDIA Drivers
│ └── Ubuntu RootFS
│
├── CUDA
├── TensorRT
├── cuDNN
├── VPI
└── ...
この図はすべてを網羅しているわけではありませんが、本記事で扱う用語同士の関係を示すには十分です。より完全なアーキテクチャ図は記事の最後に掲載します。
JetPack
JetPack は、NVIDIA が Jetson エッジコンピューティングデバイス向けに用意した、完全なソフトウェア開発環境と考えることができます。OS 関連コンポーネントだけでなく、セキュリティ関連ソフトウェアパッケージや AI アクセラレーションパッケージも含まれます。
そのため、誰かに「どの JetPack を使っていますか？」と聞かれたとき、
実際に聞かれているのは次のことです：
現在どの NVIDIA Jetson ソフトウェアプラットフォームを使用していますか？
この意味で、JetPack は最上位の「ソフトウェアコレクション」と理解できます。
動作中のシステムが入った Jetson デバイスがあれば、Jetson のターミナルで次のコマンドを実行して JetPack のバージョンを確認できます：
seeed@ubuntu:~$ dpkg -l | grep nvidia-jetpack
ii nvidia-jetpack 6.2.1+b38 arm64 NVIDIA Jetpack Meta Package
ii nvidia-jetpack-dev 6.2.1+b38 arm64 NVIDIA Jetpack dev Meta Package
ii nvidia-jetpack-runtime 6.2.1+b38 arm64 NVIDIA Jetpack runtime Meta Package
出力から、このデバイスが JetPack 6.2.1 を実行していることがわかります。
Jetson Linux / L4T
JetPack が Jetson の「完全なソフトウェア」だとすると、Jetson Linux / L4T は Jetson が実際に動作するために依存している基盤システムです。まず、Jetson Linux と L4T の関係をはっきりさせましょう：
L4T は古い／技術的な名称であり、Jetson Linux は現在 NVIDIA がより一般的に使用している名称です。これらは同じソフトウェアと理解して構いません。
以降、本記事では簡潔さのために Jetson Linux / L4T をまとめて L4T と呼びます。
L4T の正式名称は Linux for Tegra です。
Tegra は NVIDIA Jetson が使用する SoC プラットフォームなので、L4T は次のように理解できます：
Jetson ハードウェア専用に NVIDIA がカスタマイズした Linux BSP。
ここで、もう一つ新しい用語 BSP（Board Support Package） が登場します。
その役割は単に Linux デスクトップを提供することではなく、Linux システムを Jetson ハードウェアに実際に接続することです。
次のように考えることができます：
Jetson Linux / L4T
│
┌───────────────┼───────────────┐
↓ ↓ ↓
UEFI Linux Kernel Ubuntu RootFS
│ │ │
Boot system Manage HW User space
│
NVIDIA Drivers
│
Jetson Hardware
言い換えると、L4T は単一のソフトウェアコンポーネントではなく、完全な下位システム環境です。
通常、次のものを含みます：
- UEFI / Bootloader：デバイスの電源投入後の初期ブートとシステム立ち上げを担当。
- Linux Kernel：Linux の中核であり、CPU スケジューリング、メモリ管理、プロセス管理、および各種ハードウェアドライバのフレームワークを担当。
- Device Tree：ボード上にどのようなハードウェアがあり、それらがどのように接続されているかを記述。
- NVIDIA Drivers：GPU、ISP、NVCSI などの機能をサポートするために NVIDIA が Jetson ハードウェア向けに提供するドライバ。
- Ubuntu RootFS：Jetson のユーザ空間環境 — 私たちが日常的に見て使っている Ubuntu デスクトップ。
- ...
Jetson は一般的な ARM Linux コンピュータではないことに注意してください。GPU、NVCSI、VI など、多くの NVIDIA 固有のハードウェアを備えています。これらのハードウェアが正しく動作するには、Device Tree、カーネルドライバ、ファームウェア、NVIDIA ドライバが連携する必要があります。このような低レベルのサポートは標準の Ubuntu には含まれておらず、L4T によって提供されています。
したがって：
Ubuntu を Jetson ハードウェア上で動作させている実体は L4T です。
ここまでで多くの用語が登場しましたが、この時点ですべてのコンポーネントを深く理解する必要はありません。まずは大まかな頭の中のモデルを作るだけで十分です。実際の作業の中でこれらに出会ったときに、必要に応じて掘り下げていきましょう。
Jetson デバイスの L4T バージョンは、次のコマンドで確認できます：
seeed@ubuntu:~$ cat /etc/nv_tegra_release
# R36 (release), REVISION: 4.3, GCID: 38968081, BOARD: generic, EABI: aarch64, DATE: Wed Jan 8 01:49:37 UTC 2025
# KERNEL_VARIANT: oot
TARGET_USERSPACE_LIB_DIR=nvidia
TARGET_USERSPACE_LIB_DIR_PATH=usr/lib/aarch64-linux-gnu/nvidia
出力から、このデバイスが L4T 36.4.3 を実行していることがわかります。
JetPack と L4T には厳密な 1 対 1 の対応関係があることに注意してください。NVIDIA がリリースしたすべての JetPack バージョンは、次のリンクで確認できます： https://developer.nvidia.com/embedded/jetson-linux-archive
Ubuntu：Jetson で最も頻繁に触れるユーザ空間
Jetson 上で Ubuntu は、最も頻繁に目にし、日常的に操作するレイヤーです。
デスクトップを起動し、ターミナルを開いて次のように実行するとき：
apt install
python3
docker
systemctl
cd /home
これらすべての操作は Ubuntu のユーザ空間で行われています。そのため、多くの人が「Jetson は Ubuntu を動かしている」と考えます。ここまで読んだあなたなら、この表現は間違いではないものの不完全だとわかるはずです。より正確には、L4T が Ubuntu を RootFS およびユーザ空間のベースとして使用しているが、Ubuntu が Jetson システム全体というわけではない、と言えます。
言い換えると、Ubuntu はユーザインタラクションのレイヤー、つまり「ユーザやアプリケーションがマシンを利用できるようにする部分」を提供しています。
Jetson ハードウェアを実際に直接管理しているのは主に次のものです：
Linux Kernel
NVIDIA Drivers
Device Tree
Firmware
詳細については今後の記事で説明します。現時点では、次の 2 点を押さえておいてください：
- 「システムが NVMe にインストールされている」と言うとき、多くの場合、実際に意味しているのは「Ubuntu RootFS が NVMe に保存されている」ということです。
- Ubuntu は Jetson Linux のユーザ空間部分に過ぎず、システム全体ではありません。そのため、2 台の Jetson デバイスがどちらも Ubuntu 22.04 を実行していても、挙動がまったく異なることがあります。例えば、L4T R36.4.x と L4T R36.5.x はどちらもファイルシステムとして Ubuntu 22.04 を使用していますが、Kernel と NVIDIA Driver のバージョンは異なります。
Jetson では、cat /etc/os-release を実行するだけで Ubuntu のバージョンを確認できます。
Linux Kernel
Ubuntu が、私たちが毎日目にして使っている「ユーザ空間」だとすると、Linux Kernel はハードウェアやシステムリソースを実際に管理しているシステム全体の中核です。
それは Ubuntu とハードウェアの間に位置します：Application --> Ubuntu --> Linux Kernel --> Drivers --> Jetson
要するに：
Ubuntu はユーザとのやり取りを担当し、Kernel はハードウェアとのやり取りを担当します。
Linux Kernel は非常に多くのことを処理しており、その中でも特に重要なのは CPU スケジューリング、メモリ管理、プロセス管理などです。
Linux Kernel がどのように動作するか、例を見てみましょう。USB カメラを接続したとき、/dev/video0 デバイスが見えるようになる前に、データは次の経路を通ります：
USB Camera
↓
USB Controller
↓
Kernel USB Driver
↓
/dev/video0
↓
Application
Jetson のターミナルで uname -r を実行すると、Linux Kernel のバージョンを確認できます：
seeed@ubuntu:~$ uname -r
5.15.148-tegra
UEFI
Ubuntu がユーザ空間、Linux Kernel がシステムの中核だとすると、UEFI は Linux が起動する前に「システムを立ち上げる」重要なレイヤーです。UEFI は Unified Extensible Firmware Interface の略で、従来の BIOS に代わって現代のコンピュータが使用するブートファームウェアインターフェースと考えることができます。
Jetson では、デバイスを「ハードウェアに電源が入った状態」から「Linux Kernel が動作を開始できる状態」まで進めます。その作業には、ブート環境の初期化、ブート可能デバイスの認識、ブート設定の読み取り、Kernel の読み込み、initrd の読み込み、Device Tree の読み込み、そして制御を Linux に引き渡すことが含まれます。
まずはシンプルな頭の中のモデルを作りましょう：
Power On --> UEFI --> Linux Kernel --> Ubuntu RootFS
つまり：
UEFI が動作している間は、Linux Kernel はまだ実際には動き始めておらず、Ubuntu はまったく起動していません。
ここで注意すべき点は次のとおりです：
-
多くの Jetson Orin デバイスでは、ブートファームウェアは QSPI NOR フラッシュに保存されています。Ubuntu RootFS を NVMe にインストールしている場合でも、デバイスはまず QSPI 上の UEFI を経由してブートする必要があるかもしれません。
-
Jetson が起動に失敗した場合、最初に確認すべきなのはブートプロセス中の UEFI ログです。根本原因はそこに隠れている可能性が非常に高いです。
-
UEFI は、最初にどのブートデバイスから Linux を読み込むかを決定します。電源投入後に NVIDIA ロゴが表示されたら、
ESCまたはF1を押して UEFI セットアップページに入り、ここで設定を行うことができます。
Jetson のターミナルで cat /sys/class/dmi/id/bios_version を実行して、UEFI バージョンを確認します：
本記事では、Jetson ソフトウェアスタックにおけるいくつかの一般的なブート関連の概念をまとめて取り上げ、素早く全体像を把握することを目標としました。本記事で最も重要なのは、それぞれの用語の定義を暗記することではなく、これらの概念が独立したシステムではなく、Jetson ソフトウェアスタック内の異なるレイヤーであるという基本的な理解を築くことです。この基礎があれば、Jetson のブート／システム問題をデバッグする場合でも、他の開発者と技術的な詳細を議論する場合でも、より効率的かつ効果的に取り組むことができます。
もちろん、ここで扱った内容は Jetson のブート関連トピックのごく一部に過ぎません。詳細は NVIDIA のウェブサイトで確認できます。
画像出典: https://developer.nvidia.com/embedded/jetpack
今後の記事では、このブートチェーンに沿ってさらに進めていきます。電源投入、ファームウェア初期化、Kernel の読み込みから Ubuntu に入るまでの一連のプロセスを最初に説明し、その後、ハードウェアインターフェース、カメラ、ロボット制御などへと話を広げていきます。もし取り上げてほしいトピックがあれば、ぜひコメントやメッセージでお知らせください。
次回は、最も基本的な問いから始めます：
Jetson は、電源投入から Ubuntu に入るまでに、具体的に何を経験しているのか？
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