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系统引导管理器GRUB学习笔记

grubdos 大步 935浏览 0评论

来源:http://www.linuxsir.org/main/?q=node/130

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:

hda 15G
hda1 8G / RED HAT LINUX8.0
hda5 7G /home
hdc 20G
hdc1 6.4G WinXP
hdc5 6.4G
hdc6 6.4G
hdc7 6.4G

#fdisk -l
# Disk /dev/hdc: 255 heads, 63 sectors, 2434 cylinders
Units = cylinders of 16065 * 512 bytes

Device Boot Start End Blocks Id System
/dev/hdc1 * 1 894 7181023+ b Win95 FAT32
/dev/hdc2 895 2434 12370050 f Win95 Ext'd (LBA)
/dev/hdc5 895 1787 7172991 b Win95 FAT32
/dev/hdc6 1788 2434 5196996 b Win95 FAT32

Disk /dev/hda: 255 heads, 63 sectors, 1867 cylinders
Units = cylinders of 16065 * 512 bytes

Device Boot Start End Blocks Id System
/dev/hda1 * 1 1020 8193118+ 83 Linux
/dev/hda2 1021 1802 6281415 83 Linux
/dev/hda3 1803 1867 522112+ 82 Linux swap

grub.conf,这个文件位于;/boot/grub/grub.conf

# 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
default=0
timeout=3
splashimage=(hd0,0)/boot/grub/splash.xpm.gz
title Red Hat Linux (2.4.18-14)
root (hd0,0)
kernel /boot/vmlinuz-2.4.18-14 ro root=LABEL=/
initrd /boot/initrd-2.4.18-14.img
title Microsoft Windows XP
map (hd0) (hd1)
map (hd1) (hd0)
root (hd1,0)
chainloader (hd1,0)+1
makeactive
boot


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:

# tar -xvzf grub-0.97.tar.gz

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:

#cd grub-0.97
# ./configure

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:

# ./configure --help

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:

# make
# make install

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。

#cd /boot/grub
# ./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。

end_request: I/O error, dev 02:00 (floppy), sector 0
GRUB version 0.5.96.1 (640K lower / 3072K upper memory)

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:

grub>

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:

grub> install (hd0,0)/boot/grub/stage1 (hd0) (hd0,0)/boot/grub/stage2
p (hd0,0)/boot/grub/menu.conf

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:

# dd if=stage1 of=/dev/fd0 bs=512 count=1

命令的详细说明如下:

if=input file
i.e., stage1
of=output file
i.e., floppy drive (this may be different on your computer)
bs=bytes to read and write
Here it is 512 bytes.
count=how many times to perform this operation

每次拷贝“bs”数目的块到目标地址。
安装stage2到软盘

# dd if=stage2 of=/dev/fd0 bs=512 seek=1

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:

title Red Hat Linux (2.4.18-14)
root (hd0,0)
kernel /boot/vmlinuz-2.4.18-14 ro root=LABEL=/
initrd /boot/initrd-2.4.18-14.img

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:

title Microsoft Windows XP
map (hd0) (hd1)
map (hd1) (hd0)
root (hd1,0)
chainloader (hd1,0)+1
makeactive
boot

----
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":

title My Entry
lock
unhide (hd0,0)
hide (hd0,1)
rootnoverify (hd0,0)
makeactive
chainloader +1
boot

#----
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"

title Family Entry
unhide (hd0,1)
hide (hd0,0)
rootnoverify (hd0,1)
makeactive
chainloader +1
boot

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:

password secret (hd0,4)/boot/grub/secret-list.conf

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:

grub> map (hd0) (hd1)
grub> map (hd1) (hd0)

启动FreeBSD:

title FreeBSD 4.0
root (hd0,4,a)
kernel /boot/loader
boot

#----
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:

default xx

表明xx是缺省的启动项目

timeout yy

表明在yy秒后缺省启动项目将启动

fallback zz

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:

color green/black or light-gray/blue

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:

# mke2fs /dev/fd0

创建了 ext2 文件系统后,需要安装该文件系统:

# mount /dev/fd0 /mnt/floppy

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:

# mkdir /mnt/floppy/boot
# mkdir /mnt/floppy/boot/grub
# cp /boot/grub/stage1 /mnt/floppy/boot/grub
# cp /boot/grub/stage2 /mnt/floppy/boot/grub

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:

grub> root (fd0)
grub> setup (fd0)
grub> quit

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 stage1 和 stage2 文件复制到 hda5 的 /boot/grub 目录

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