系统引导管理器GRUB学习笔记

系统引导管理器GRUB学习笔记

作者：probing
来自：LinuxSir.Org
点评：本文是probing兄弟的GRUB的学习笔记，用他自己的话来说“本笔记并非原创,只是我个人的学习笔记!”，本文对GRUB技术 实现和理论都有解说，也很精辟；但遗憾的是文档的结构和排版不太明晰，这为初学者在阅读上带来一定困难；在LinuxSir.Org 论坛整理出来的时候，本想按我的意图来进行结构调整，但最后发现没有办法调整；调整结构就意味着大面积重写，所以只好作罢；

声明：本文档归属 linuxsir.org -probing！转载请注明出处!更不能被用到商业用途上！

本笔记并非原创,只是我个人的学习笔记!很多的内容来自 linuxsir.org linuxfans.org linuxAID.com

非常感谢以上网站对我的学习提供的莫大的帮助,本着学习和分享的原则我贴出我的学习笔记,更希望兄弟们能给我指出其中错误的地方.谢谢!!!
学习这部分知识,首先要学到问题的思路,其次你还要记住一些东西,是死记硬背下来!你会发现这点东东的确是很有用的!

一、 首先要了解的几个概念

1、 启动管理器
启动管理器是存储在磁盘开始扇区中的一段程序，例如，硬盘的MBR(Master Boot Record)，在系统完成启动测试后，如果系统是从MBR启动，则BIOS(Basic Input/Output System)将控制传送给MBR。然后存储在MBR中的这段程序将运行。这段程序被称为启动管理器。它的任务就是将控制传送给操作系统，完成启动过程》 有许多可用的启动管理器，包括GNU GRUB (Grand Unified Boot Loader),Bootmanager, LILO (LInux LOader), NTLDR (boot loader for Windows NT systems)，等等等.

2、 什么是GRUB?
grub 是一个多重启动管理器。grub是GRand Unified Bootloader的缩写，它可以在多个操作系统共存时选择引导哪个系统。它可以引导的操作系统包括：Linux,FreeBSD,Solaris, NetBSD,BeOSi,OS/2,Windows95/98,Windows NT,Windows2000，WinXP。它可以载入操作系统的内核和初始化操作系统（如Linux,FreeBSD），或者把引导权交给操作系统（如 Windows 98）来完成引导。

3、 GRUB的特点

1）特别适用于linux与其它操作系统共存情况。

支持大硬盘现在大多数Linux发行版本的lilo都有同样的一个问题：根分区(/boot分区)不能分在超过1024柱面的地方，一般是在 8.4G左右的地方，否则lilo不能安装，或者安装后不能正确引导系统。而grub就不会出现这种情况，只要安装时你的大硬盘是在LBA模式下， grub就可以引导根分区在 8G以外的操作系统。

2）支持开机画面 　

grub支持在引导开机的同时显示一个开机画面。对于玩家来说，这样可以制作自己的个性化开机画面；对于PC厂商，这样可以在开机时显示电脑的一些 信息和厂商的标志等。grub支持640x480,800x600,1024x768各种模式的开机画面，而且可以自动侦测选择最佳模式，与 Windows那 320x400的开机画面不可同日而语。

3）两种执行模式

grub不但可以通过配置文件进行例行的引导，还可以在选择引导前动态改变引导时的参数，还可以动态加载各种设备。例如你在Linux下编译了一个 新的核心，但不能确定它能不能工作，你就可以在引导时动态改变grub的参数，尝试装载这个新的核心进行使用。Grub的命令行有非常强大的功能，而且支 持如 bash或doskey一样的历史功能，你可以用上下键来寻找以前的命令。

4）菜单式选择 　

grub使用一个菜单来选择不同的系统进行引导。你还可以自己配置各种参数，如延迟时间，默认操作系统等。

5）分区大小改变后不必重新配置 　　

grub是通过文件系统直接把核心读取到内存，因此只要操作系统核心的路径没有改变，grub就可以引导系统。
除此之外，Grub还有许多非常强大的功能。例如支持多种外部设备，动态装载操作系统内核，甚至可以通过网络装载操作系统核心。Grub支持多种文件系统，支持多种可执行文件格式，支持自动解压，可以引导不支持多重引导的操作系统,支持网络启动等。

6) MBR和第一扇区

你可以简单的理解为MBR是整个硬盘的物理第一位置,而第一扇区是硬盘的物理第二位置.

7) 一个GRUB配置文件

基于本例的分区如下：

grub.conf,这个文件位于;/boot/grub/grub.conf

二、解读grub.conf文件

我们将来看看grub.conf文件内语句,(注:...)内的东西是我们的解读内容.

# grub.conf generated by anaconda
#
# Note that you do not have to rerun grub after making changes to this file
# NOTICE: You do not have a /boot partition. This means that
# all kernel and initrd paths are relative to /, eg.
# root (hd0,0)
# kernel /boot/vmlinuz-version ro root=/dev/hda1
# initrd /boot/initrd-version.img
#boot=/dev/hda (注:以上以符号井＂＃＂开头的行表示被注释掉，没有任何意义)
default=0 (注:默认的操作系统就是由default控制的。default后加一个数字n，表明是第 n＋1个。需要注意的是，GRUB中，计数是从0开始的，第一个硬盘是hd0，第一 个软驱是fd0，等等。所以，default 0 表示默认的操作系统在这儿是 Red Hat Linux (2.4.18-14)如果你修改成1就是WinXP了)
timeout=3 (注:timeout表示默认等待的时间，这儿是3秒钟。超过3秒，用户还没有作出选 择的话，系统将自动选择默认的操作系统;当然你可以改成任何你乐意的时间)
splashimage=(hd0,0)/boot/grub/splash.xpm.gz (注:指定开机画面文件splash.xpm.gz的位置)
title Red Hat Linux (2.4.18-14) (注:表示Red Hat Linux的菜单项)
root (hd0,0) (注:表示第一个硬盘第一个分区,这里的root和系 统内的root不是一码事!详细如下说明)
kernel /boot/vmlinuz-2.4.18-14 ro root=LABEL=/ (注:指定内核的位置,详细说明如下 文)
initrd /boot/initrd-2.4.18-14.img (注:初始化)
title Microsoft Windows XP (注:表示Microsoft Windows XP的菜单项)
map (hd0) (hd1) (注:map是命令,详细如下)
map (hd1) (hd0)
root (hd1,0) (注:这是指第二个硬盘(从硬盘)上第一个分区)
chainloader (hd1,0)+1 (注:链式装入器,装入一个扇区的数据然后把引导 权交给它。详细说明如下)
makeactive
boot

(注:在 Linux 中，当谈到 "root" 文件系统时，通常是指主 Linux 分区。但是，GRUB 有它自己的 root 分区定义。GRUB 的 root 分区是保存 Linux 内核的分区。这可能是您的正式 root 文件系统，也可能不是。我们讨论的是 GRUB，需要指定 GRUB 的 root 分区。进入 root 分区时，GRUB 将把这个分区安装成只读型，这样就可以从该分区中装入 Linux 内核。GRUB 的一个很“酷”的功能是它可以读取本机的 FAT、FFS、minix、ext2 和 ReiserFS 分区.到目前为止，您可能会感到一点疑惑，因为 GRUB 所使用的硬盘／分区命名约定与 Linux 使用的命名约定不同。在Linux 中，第一个硬盘的第五个分区称作 "hda5"。而 GRUB 把这个分区称作 "(hd0,4)"。GRUB 对硬盘和分区的编号都是从 0 开始计算。另外，硬盘和分区都用逗号分隔，整个表达式用括号括起。现在，可以发现如果要引导 Linux 硬盘 hda5，应输入 "root (hd0,4)"。
知道了内核在哪儿，还要具体指出哪个文件是内核文件，这就是kernel的工作。
kernel /boot/vmlinuz-2.4.18-14 ro root=LABEL=/说明/boot/vmlinuz-2.4.18-14就是要载入的内核。后面的都是传递给内核的参数。root=LABEL=/ 就是linux的硬盘分区表示法，ro是readonly的意思。initrd用来初始的linux image，并设置相应的参数。
命令map:当你有两块硬盘，一个无法从第二块硬盘启动的操作系统，例如Windowsxp，就可以使用map命令.你能够将hd0映射为hd1，将hd1映射为hd0。换句话说，你可以虚拟的交换两个硬盘而启动所需要的操作系统 。命令形式如下：
grub> map (hd0) (hd1)
grub> map (hd1) (hd0)
GRUB 使用了“链式装入器”(chainloader)。链式装入器从分区 (hd1,0) 的引导记录中装入winxp自己的引导装入器，然后引导它。这就是这种技术叫做链式装入的原因 -- 它创建了一个从引导装入器到另一个的链。这种链式装入技术可以用于引导任何版本的 DOS 或 Windows。
GRUB的配置文件要简单就这么简单，如果你要更个性化一点，试一试把“color light-gray/blue ”加在default语句的下面，下一次启动GRUB时，看看有什么变化，再试一试“color light-blue/red",惊喜吗？ 有趣吧! )

三、如何使用grub?

1、安装
你可以从ftp://alpha.gnu.org/pub/gnu/grub 下载GRUB的源代码。
得到文件grub-0.97.tar.gz，所以这样做：

这个命令将解开的文件和目录放在一个名为grub-0.97的目录中。现在运行如
下命令：

如果你想定制GRUB，使之包含流行的文件系统和对网卡的支持，或者删除你不需要的网卡，可以运行如下命令：

这个命令将输出所有的命令选项。现在可以使用—enable和—disable选项增加或
删除对特定网卡的支持。（注意：GRUB支持网络启动）
为了开始编译过程，键入如下命令：

至此你已经为安装GRUB真正做好了准备。
将GRUB的相关文件保存在诸如/boot/grub的目录中是一个好主意。为此，按如下步骤：
1）默认状态下，GRUB所有文件将安装在/usr/share/grub/i386-pc(或者在
/usr/local/share/grub/i386-pc目录下，这只取决于你的shell变量的设置。)
2）建立一个叫做/boot/grub的目录，然后拷贝下列文件到这个目录：
stage1 stage2 * stage1 5
稍候将解释这些文件。同时也要把GRUB(可能在/usr/sbin或者/usr/local/sbin
目录下)拷贝到/boot/grub目录下。
安装GRUB可以分为三个单独的步骤：
1］将“stage1”安装到MBR中。
2］设置“stage2”的地址或者位置。
3］设置一个菜单或选项，用来决定启动哪一个操作系统。

使用下面的命令开始安装GRUB。

这个命令根据BIOS的设置检测硬件设备，同时产生一些输出信息。这会花较长的时间。

TAB键可列出可能的命令列表。其它情况下TAB会列出设备或文件名。类似下面的提示会出现：

现在，假设你将Linux安装在了第一块硬盘的第一个分区中或者/dev/hda1中。记住GRUB的命名规则，将上面的名字改为(hd0,0)。键入下面的命令：

现在分析一下这个命令的细节。

install
一个内置的命令，它告诉GRUB将(hd0,0)/boot/grub/stage1安装到hd0的主引导纪录中。
(hd0,0)/boot/grub/stage2
告诉GRUB stage2映象的位置。
p with the the following options: (hd0,0)/boot/grub/menu.conf
为菜单的显示设置配置文件。

下面是对这个命令用法的总结：
1．install
2．ource_of_stage1
3．where_to_install
4．source_of_stage2
5．p source_of_configuration_file

现在，你完成了硬盘上的基本安装工作。

2、在软盘上的安装：

为了在软盘上安装GRUB，你要会用“dd”命令，并且了解它是如何工作的。为了做一张GRUB启动盘，你要将stage1和stage2文件放到软盘的开始扇区中。
安装stage1到软盘上：
插入一张已格式化的软盘，键入命令：

命令的详细说明如下：

每次拷贝“bs”数目的块到目标地址。
安装stage2到软盘

这里的步骤同stage1的相同，除了一个seek选项外。Seek选项将调过一个“bs”。例如，在上面的命令中bs的值是512,这样seek=1意味着将跳过软盘上前512个字节 ，从513字节开始。这将使得第一步操作不会覆盖stage1的前512字节。
现在你完成了基本的软盘驱动器安装。

如果已经安装了grub要把grub重新安装到主引导扇区上，只需要简单打入makebootable命令就可以了。

四、 配置grub

grub启动时会在/boot/grub/中寻找一个名字为menu.lst的配置文件，如果找不到此文件则不进入菜单模式而直接进入命令行模式。
现在，我们来看一下如何在启动后进入各种操作系统，如何建立menu.conf文件。我们就从GRUB支持的启动过程开始。可以有两种方法来完成启动过程：
·A.通过调用内核本地启动
·B.连续启动或者将控制转给另一个引导器
A模式启动过程
1．配置跟设备或者告诉GRUB你的根文件系统。
2．告诉GRUB你的内核影像的位置，然后将参数传送给内核。
3．重新启动，试一下。
为了启动Linux，将内核以bzImage的文件名放在/boot/目录中，跟文件系统是
/dev/hda1，或者GRUB中的(hd0,0)。启动过程如下：
1.root (hd0,0) [This sets the root partition]
2.kernel /boot/bzImage root=/dev/hda1 [This sets the kernel]
B模式启动过程（这种模式假设当前的分区中安装了另一个启动管理器，例如LILO
或者NTLDR）：
1．设置根分区但不要安装它
2．激活这个分区
3．配置需要启动的分区的第一个扇区
4．重新启动，看一下效果。
我们在试试启动安装在/dev/hdc1或者(hd1，0)的widows。启动windows的过程如下:
1.rootnoverify (hd1,0)
2.makeactive
3.chainloader +1 [+1 sets the first sector of the current root
partition]
4.boot [transfers the control and quits GRUB]
menu.conf文件：它用于建立启动多操作系统时的菜单。建立menu.conf并不难。它使用简单的英语，就象你在这一节看到的那样。
所有的菜单项目都以没有逗号分隔的“title TITLENAME”开头。你可以随意设置
TITLENAME。
设置Linux启动菜单步骤如下：
1．设置标题
2．设置根分区
3．设置内核的相应参数
4．启动
一个菜单例子：

前面有#的行是一个注释。
建立启动Windows 或者 DOS的菜单：

title Windoze
rootnoverify (hd0,0)
makeactive
chainloader +1
boot
#----


又或者:

----
注意:root和rootnoverify都是一样的，把rootnoverify改成root也行。不过经过实践来看。有时引导win时，系统安装好 后，是rootnoverify (hdX.Y)这样形式的，这样会出现windows起不来，出现什么windows什么文件损坏的情况。这时，我们就要把在grub中，引导 windows的那段中的rootnoverify改为root
root英文的意思就是根的意思，在这里是让linux知道自己所处的位置，也就是我们所安装linux的／根分区所在的位置 。
----
如果你安装了两个版本的Windows—一个是你自己用的，另一个给你的家人用的—这样第二个就无法安装，因为有提示说Windows已经安装了。
有一种简单的方法可以安装两个版本的Windows，即在启动时隐藏一个分区而使用另一个。你甚至可以为你的分区设置密码保护，这样可以避免别人错误的加 载你的分区。下面介绍如何完成两个Windows的安装，hda1和hda2 或者 (hd0,0) 和(hd0,1)，用到的命令有lock, password, hide 和 unhide。
建立windows 项目"My Entry":

#----
为了更好的使用lock命令，你需要在配置文件开头使用password命令。Password命令的语法如下：password secret(“secret”就是密码)。任何时候你都可以通过按p键儿输入密码。
建立Windows 项目"Family Entry"

任何人都可以启动这个项目，而无须输入密码。
这有一个使用password命令的有趣的窍门。为了在缺省菜单列表或配置文件中隐藏某些项目，你可以使用下面的命令加载一个定制的列表：
password secret
在这个命令中，“secret”是密码，而/boot/grub/secret-list.conf是密码文件。这样做之前，你要先进入到根目录或者给出全路径名。例如：

还有一个更重要的命令是“map”。当你有两块硬盘，一个无法从第二块硬盘启动的操作系统，例如Windows，就可以使用map命令。例如，你能够将 hd0映射为hd1，将hd1映射为hd0。换句话说，你可以虚拟的交换两个硬盘而启动所需要的操作系统 。命令形式如下：

启动FreeBSD：

#----
这里我们调用了FreeBSD的启动管理器。Root (hd0,4,a)由四个参数，是因为
FreeBSD对一个单独分区进行了虚拟分割。我们称根分区为“a”。如果FreeBSD占
据了整个第二块硬盘，这里就应该是root (hd0,a)。这样，就不是调用内核而是调用FreeBSD的启动管理器，它要比调用内核更易使用。
（注意：推荐在使用OpenBSD和GNU/Hurd之前，要先试一下链式加载。）
现在你已经完成了基本的GRUB编译、安装和配置。你对GRUB了解的越多，就越会发现GRUB是一种控制启动的易用和高效的方法。
各种GRUB命令：

表明xx是缺省的启动项目

表明在yy秒后缺省启动项目将启动

在第一个启动项目失败后，过了timeout时间后，就将启动zz项目。
color
这个命令将生成彩色菜单。它的语法是：color normal current_selection。这两个域都可以有两个值，形如foreground/background。例如：

你也可以使用相关的数字。
记住：所有的值都是从0开始，所以0是第一个

六、 GRUB启动盘

要制作引导盘，需执行一些简单的步骤。首先，在新的软盘上创建 ext2 文件系统。然后，将其安装，并将一些 GRUB 文件复制到该文件系统，最后运行 "grub" 程序，它将负责设置软盘的引导扇区。
将一张空盘插入 1.44MB 软驱，输入：

创建了 ext2 文件系统后，需要安装该文件系统：

现在，需要创建一些目录，并将一些关键文件（原先安装 GRUB 时已安装了这些文件）复制到软盘：

再有一个步骤，就能得到可用的引导盘。
在linux bash中，从 root 用户运行“grub”，该程序非常有趣并值得注意，因为它实际上是GRUB 引导装入器的半功能性版本。尽管 Linux 已经启动并正在运行，您仍可以运行 GRUB 并执行某些任务，而且其界面与使用 GRUB 引导盘或将 GRUB 安装到硬盘 MBR 时看到的界面(即GRUB控制台)完全相同。
在 grub> 提示符处，输入：

现在，引导盘完成了。
如果要把GRUB装到硬盘上，也很容易。这个过程几乎与引导盘安装过程一样。首先，需要决定哪个硬盘分区将成为 root GRUB 分区。在这个分区上，创建 /boot/grub 目录，并将 stage1 和 stage2 文件复制到该目录中，可以通过重新引导系统并使用引导盘，或者使用驻留版本的 GRUB 来执行后一步操作。在这两种情况下，启动 GRUB，并用 root 命令指定 root 分区。例如，如果将 sta ...