第 22 章 Grub

目录

硬件基础

系统引导流程

Grub 介绍

Grub 术语

Grub 的根分区

系统根目录所在分区

Grub 配置文件

Grub 安装

将 Grub 安装到系统中

将 Grub 安装到 MBR

Grub 使用

硬件基础

一块硬盘，它起始的一部分扇区为主引导扇区，包括 MBR（主引导纪录）和 DPT（分区表，您可以阅读“分区概念”一节中相关内容）

每个分区起始的一部分扇区，为分区引导扇区。

在分区引导扇区之后的部分，为文件系统的索引，文件系统通过它定位文件在硬盘上的位置。不同的文件系统采用不同的索引，例如 FAT 文件系统使用文件分配表和目录区。

绝大多数操作系统，对硬盘的读写操作，通过文件系统来完成，因此引导扇区中的内容，我们不能够在文件系统中进行操作，而需要专用软件，比如引导管理器。

我们对文件进行修改后，操作系统会将文件系统索引中的内容同步。

系统引导流程

  1. 系统启动时，首先引导至 MBR，将控制权移交安装在 MBR 中的引导管理器4
  2. 引导管理器装载自身[39]
  3. 引导管理器读取分区中的配置文件，并按配置文件中预设的参数运行5

  4. 引导管理器根据您的选择，可能会有如下活动

    • 加载内核，启动 Linux 系统检查活动分区，并引导它
    • Windows 系统:读取相应分区的引导扇区，将控制权移交该扇区中的引导管理器

4 Windows 使用 NTLDR，Linux 通常用 Grub

5 例如，Grub 读取“/boot/grub/menu.lst”文件中内容，将可引导系统通过菜单显示

Linux 系统在安装 Grub 时，会提问您安装在 MBR 或者分区引导扇区中。如果将 Grub 安装在分区引导纪录中，您必须确保 MBR 中的引导管理器能够正确的引导至分区引导扇区。

如果您在 MBR 中使用的是 Windows 的引导管理器 NTLDR，完成这件工作会非常困难，因而我们推荐您使用 Grub。

[39] Grub 先装载 MBR 中的 stage1，通过 stage1 来装载文件系统中的 stage2，显示菜单和 Shell 等待用户。

有时 stage1 不能识别 stage2 所在分区的文件系统，这就需要装载 stage1.5 来连接 stage1 和 stage2

Grub 介绍

Grub 主要有以下功能：

  • 菜单式选择
  • 命令行模式
  • 支持开机画面
  • 支持大硬盘

其它的功能还有很多，就不一一介绍了。

您可以运行命令 grub 启动它。会显示一些版本信息和使用提示，当然还有命令提示符，如下：

GNU GRUB  version 0.97  (640K lower / 3072K upper memory)

   [ Minimal BASH-like line editing is supported.   For
   the   first   word,  TAB  lists  possible  command
   completions.  Anywhere else TAB lists the possible
   completions of a device/filename. ]

grub>

您可以使用 TAB 键补全命令和路径，这非常重要，因为 Grub 中路径表示方式与操作系统是不同的，您可能比较陌生，所以尽量用 TAB 补全它，既方便，也不容易出错。

您可以在 grub> 提示符后按 TAB 键，会将所有可用的命令显示出来。

呵呵，是不是有点晕，命令可真不少啊！！！其实我们会用到的命令只有两个:root setup

Grub 术语

在分区概念章节里，我们已经介绍了 Linux 系统中表示分区的方法 /dev/sda5

/dev/sdMN       M 为 a 起始的小写字母，表示硬盘序号；N 为 1 起始的数字，表示分区序号

Grub 中使用的表示方法为 hd0,1

hdX,Y           X 为 0 起始的数字，表示硬盘序号；Y 为 0 起始的数字，表示分区序号

留意它们之间的区别：

  • N 从 1 开始计数，X 和 Y从 0 开始计数
  • N 为 1~4，它是一个主分区；N 为 5 或大于 5，它是第(N-4)个逻辑分区。Y 按分区在硬盘上排列的顺序排列，无论它表示的是主分区还是逻辑分区。

举例来说：

分区分布 主分区 主分区 逻辑分区 逻辑分区 主分区
/dev/sdMN sda1 sda2 sda5 sda6 sda3
hdX,Y hd0,0 hd0,1 hd0,2 hd0,3 hd0,4

现在我们来看 root 和 setup 命令的使用，sudo grub进入 Grub 交互模式：

grub>root (hd0,1)

grub>setup (hd0)

1 这个命令将 Grub 的根分区定位为 “(hd0,1)”

2 这个命令表示将 Grub 安装在“(hd0)”，因为没有指定安装的分区，所以安装位置为 MBR

Grub 的根分区

为 Grub 配置文件 grub/menu.lst 和stage[[39](ch22s02.html#ftn.grub-stage)]文件所在分区。假如您单独为 /boot 目录挂载了一个分区，那么 Grub 的根分区通常为您系统中 /boot 目录所在的分区。

搞错了根分区，Grub 就不能正确读取配置文件，自然不能正确引导。[40]

系统根目录所在分区

Linux 根目录 / 的挂载分区。Linux 系统的分区挂载信息保存在文件系统分配表 /etc/fstab 文件中

Grub 首先读取根分区[41]中的 /boot/grub/menu.lst 文件，并转到引导分区，如果是 Windows 等系统，则将控制权移动分区引导扇区中的启动管理器。如果是 Linux 系统，则加载内核和设备，并根据 /etc/fstab 文件的内容挂载文件系统。

看这个例子：（假设 Grub 安装在 MBR 中，Grub 的安装位置为 (hd0)）

title       Linux
root        (hd0,0)
kernel      (hd0,1)/vmlinuz-2.6.15-25-686 root=/dev/sda3 ro splash vga=0x31b
initrd      (hd0,1)/initrd.img-2.6.15-25-686
boot

1 这一行表示引导分区为第一块硬盘的第一个分区 (hd0,0)。如果下面也指定了这个参数，那么下面的优先

2 表示当前系统的 /boot 目录挂载到第一块硬盘的第二个分区 (hd0,1)，它是引导分区。一般情况下在 “root”项中指定

3 表示当前系统的 / 目录挂载到第一块硬盘的第三个分区 (hd0,2) ，内核根据该分区中的 /etc/fstab 文件来挂载文件系统

4 同2

[40] Windows 等系统的引导分区为它的安装分区，Linux 系统的引导分区为它的 /boot 目录所在的分区，也就是 Grub 根分区

[41] 配置文件中并不能指定 Grub 根分区，它要在 Grub 安装过程中指定

Grub 配置文件

/boot/grub/menu.lst 文件，主要由一些下面这样的块构成的

timeout   5
default   0

title       Linux
root        (hd0,2)
kernel      (hd0,2)/boot/vmlinuz-2.6.15-25-686 root=/dev/sda3 ro splash vga=0x31b
initrd      (hd0,2)/boot/initrd.img-2.6.15-25-686
boot

title       Windows
root        (hd0,0)
makeactive
chainloader +1

1 等待时间，如果用户在这段时间内未进行选择，则引导默认系统

2 默认系统，从 0 开始计数，每个title项为一个系统

3 标题，title 和分隔符后的内容为 Grub 菜单中显示的条目

4 引导分区

5 表示当前系统的 / 目录挂载到第一块硬盘的第三个分区 (hd0,2) ，内核根据该分区中的 /etc/fstab 文件来挂载文件系统

6 以只读模式挂载

7 显示启动画面

8 启动屏幕分辨率

9 设置活动分区

10 链式引导

Grub 安装

将 Grub 安装到系统中

grub-install  --no-floppy --root-directory=/boot /dev/sdM

1 不使用软盘

2 文件安装目录，通常不需要指定

3 目标磁盘

  • 这一步只是拷贝 Grub 的文件。如果是修复系统，通常情况下它们已经存在，直接进行下一步就可以

将 Grub 安装到 MBR

sudo grub进入 Grub 交互模式：

grub> find /boot/grub/stage2
 (hd0,0)

grub> root (hd0,0)
 Filesystem type is xfs, partition type 0x83

grub> setup (hd0)
 Checking if "/boot/grub/stage1" exists... yes
 Checking if "/boot/grub/stage2" exists... yes
 Checking if "/boot/grub/xfs_stage1_5" exists... yes
 Running "embed /boot/grub/xfs_stage1_5 (hd0)"...  19 sectors are embedded.
succeeded
 Running "install /boot/grub/stage1 (hd0) (hd0)1+19 p (hd0,0)/boot/grub/stage2
/boot/grub/menu.lst"... succeeded
Done.

grub> quit

1 搜索 stage2 文件所在的分区[39]，通常就是 Grub 根分区

2 返回 Grub 根分区名称

3 将这个分区设为 Grub 根分区

4 返回 Grub 根分区的文件系统信息

5 将 Grub 安装到 MBR。注意是(hd0)而不是(hd0,0)

6 检查需要的文件是否存在，因为用了 XFS 文件系统，所以需要xfs_stage1_5

7 将xfs_stage1_5嵌入到 MBR，不然 Grub 不能够读取 XFS 分区中的 stage2

8 将stage1安装到 MBR，并指向 stage2 和 menu.lst

9 退出

  • 可以使用TAB补全，或者按两次TAB列出提示

Grub 使用

在 Grub 启动菜单中，您可以选择您要的选项，按下 d 删除该项；或者按下 e 键，进入到编辑模式

修改您的启动参数，完成后回车

按 b 键，Grub 将以您修改后的参数引导系统。

在 Grub 启动菜单中，按下 c 进入命令模式，操作与交互模式基本相同；只不过最后一个命令是boot，而不是quit