【ITニュース解説】Debian on a Samsung Galaxy Book Go, Written on the Galaxy Book Go

このニュース記事は、Samsung Galaxy Book GoというWindows-on-ARMラップトップに、公式サポートのない状態でLinux（具体的にはDebian sid）をインストールし、ほぼすべてのハードウェア機能を動作させるまでの挑戦と成功の物語である。通常のPCとは異なり、このようなARMベースのラップトップにLinuxを導入することは非常に困難で、深いハードウェア知識と試行錯誤が求められる。

まず、なぜこの作業がこれほど難しいのかを理解する必要がある。一般的なデスクトップPCでは、OSは自動的に多くのハードウェアを認識し、適切なドライバを読み込む。しかし、Galaxy Book GoのようなARMデバイスでは、Linuxカーネルは「デバイスツリー」と呼ばれる設定ファイルが提供する情報に基づいてハードウェアを認識する。このファイルには、CPUにどのデバイスが接続されているか、それぞれのデバイスがどのピンや割り込み番号を使用するかといった詳細な情報が記述されている。しかし、Galaxy Book Goには公式のデバイスツリーが存在せず、コミュニティが作成したドラフト版も不完全だった。そのため、筆者はこの不完全なデバイスツリーを一つ一つ手作業で修正していく必要があったのだ。

また、x86ベースのPCで使われるACPI（Advanced Configuration and Power Interface）というハードウェア認識の仕組みも、このラップトップではうまく機能しなかった。ACPIを有効にすると、特定のドライバがロードされた途端にシステムが再起動してしまうため、デバイスツリーを使った起動が必須となる。さらに、Samsungはこのラップトップ用のLinuxドライバやファームウェアを一切公開していない。ファームウェアとは、ハードウェアを制御するための低レベルなプログラムのことで、GPU、Wi-Fi、カメラなどの重要な機能には必須である。筆者は、このファームウェアを、工場出荷時にインストールされていたWindowsシステムから慎重に抽出するという手法を取らざるを得なかった。これは、Windowsパーティションを消してしまう前に、あらかじめドライバストアをバックアップしておく必要があったことを意味する。

このような状況下で、筆者は地道な作業を進めていった。まず、不完全なデバイスツリーによる起動時の問題を解決するため、GRUB（ブートローダ）の設定を修正した。これにより、修正済みのデバイスツリーと適切な起動オプションがカーネルに渡されるようになった。次に、GNOMEデスクトップ環境で内蔵キーボードが認識されない問題に直面した。これは、キーボードが誤ってタブレットパッドと認識されていたためで、udevルールという仕組みを使って正しいデバイスとして認識させることで解決した。

最も重要で困難な課題の一つは、Windowsから抽出したファームウェアファイルの導入だった。GPU、Wi-Fi、ビデオデコーダ、オーディオDSPといった主要なハードウェアは、これらSamsungが署名したファームウェアがなければ動作しない。筆者は、これらのファームウェアファイルを安全にテストし、システムに組み込むための独自のスクリプトを作成した。ファームウェアの問題は、システム全体をクラッシュさせる可能性もあるため、慎重な手順が求められた。例えば、オーディオDSPのファームウェアは、デバイスツリーに記述されたメモリー領域とWindowsのファームウェアが要求するメモリー領域が一致せず、当初はエラーを起こしていたが、デバイスツリーのメモリー領域を拡大することで解決された。

Wi-Fiが起動時に不安定になる問題も発生した。これは、Wi-Fiモデムがファームウェアを要求するタイミングと、ファームウェアを提供するサービスが起動するタイミングが競合するために起こる現象だった。筆者は、Wi-Fiインターフェースが一定時間内に現れない場合、モデムを再起動するスクリプトを導入してこの問題を解決した。Bluetoothについては、安定したアドレスが設定されていなかったため、システムのユニークIDに基づいてアドレスを生成し、サービス起動時に適用する工夫が施された。

キーボードの割り込み（キーが押されたことをCPUに伝える信号）が常にアクティブになってしまい、CPUリソースを無駄に消費するという深刻な問題も発覚した。筆者は、SamsungのACPIテーブル（Windowsが使用するハードウェア情報）を解析することで、正しいキーボード割り込みピンを特定した。これにより、デバイスツリーを修正し、過剰なCPU負荷を解消することに成功した。同じ手法で、電源ボタンと蓋の開閉センサーもデバイスツリーに追加され、ディスプレイの割り込みは誤っていたため削除された。

オーディオシステム、特にスピーカーの動作も大きな挑戦だった。ドラフトのデバイスツリーにはサウンドカードの記述がなく、オーディオDSPのメモリー領域も誤っていた。筆者は、SamsungのACPIテーブルからオーディオコーデックの情報を得て、Windowsのオーディオ設定からスピーカーのポートとデータラインに関する詳細なキャリブレーション情報を取得した。これらをデバイスツリーに正確に記述し、さらにPipeWire（Linuxのオーディオシステム）の設定を調整することで、スピーカーからの音出しに成功した。

ビデオデコーダについては、ハードウェアアクセラレーションがmpvなどの特定のアプリケーションでは機能するものの、ChromeやFirefoxといったウェブブラウザではまだソフトウェアデコードに頼っている状況が報告されている。これは、ブラウザが利用するVA-APIという標準APIに対応するドライバがまだ存在しないためである。バッテリーの充電機能も、単にドライバを導入するだけでは動かなかった。Linuxが起動すると、充電器は一定時間内に充電設定を受け取らないと充電を停止するため、筆者はバッテリーの状態を読み取り、充電器に適切な指示を60秒ごとに送るサービスを自作することで、充電機能を実現した。カメラとバックライトについても、それぞれ適切なGPIOピン（汎用入出力ピン）をデバイスツリーで設定することで動作するようになった。

これらの多岐にわたる調整と修正を経て、最終的にGalaxy Book Goは、日常的な使用に耐えうるLinuxマシンとして機能するようになった。記事の執筆自体も、このラップトップ上で行われたという「ドッグフードテスト」も成功し、キーボード、Waylandデスクトップ、Wi-Fi、そして開発ツールが問題なく動作することを示している。ただし、ウェブブラウザでの動画再生はソフトウェアデコードのままであり、メモリが3.4GBと少ないこのマシンではYouTubeの再生が時々カクつくという課題も残されている。ヘッドフォンジャックやマイクはまだテストされていない。

この取り組みは、単に特定のラップトップにLinuxをインストールする以上の意義がある。システムエンジニアを目指す初心者にとって、ハードウェアとソフトウェアがどのように連携しているのか、なぜデバイスツリーやファームウェアが重要なのか、そして問題が発生した際にどのように情報を収集し、デバッグし、解決していくのかというプロセスを学ぶ上で非常に示唆に富む事例となるだろう。公式サポートがないデバイスにOSを導入する過程は、OSカーネル、ドライバ、ブートローダ、そして下層のハードウェアまで、幅広い知識と実践的なスキルを要求する、まさにシステムエンジニアリングの真髄とも言える挑戦なのである。この筆者の取り組みは、既存の枠にとらわれず、深い技術的探求心と粘り強さがあれば、困難な課題も解決できることを示している。