GRUB——系統的引導程序簡單介紹

這幾天對於操做系統是如何引導啓動的特徵的感興趣，已經到了不能自拔的狀態了，因此索性好好了解一下；

前面已經說過了，MBR對於系統啓動的重要性，這是很少囉嗦；  如今介紹一個 grub ，啓動管理器，它能夠用於引導不一樣的系統；

 

grub 是一個怎麼樣的引導原理？

經過個人實驗，我獲得的結論就是： 整個grub啓動管理器其實也算是有點大的，引導扇區裏是放不開的；  因此，grub會往引導扇區（能夠是MBR, 也能夠是每個分區裏面的引導扇區）裏面寫入部份內容，對於剩餘的部分，它會寫入到咱們的硬盤分區裏面的；在啓動時，首先運行引導扇區裏的程序， 而後在運行硬盤分區裏的程序，最後引導操做系統；

對於引導扇區裏的程序是如何找到硬盤分區裏的程序與配置的，這個就是細節方面的問題了，咱們能夠忽略；不過我也是一個好學習的人，我也查了查相關的資料，有的解釋以下：

來自：做者：js li
連接：https://www.zhihu.com/question/27652991/answer/37500373
來源：知乎
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grub的話，確定是要在mbr裏寫東西的，但446字節的機器碼也幹不了太多東西，只是負責把後續的內容加載到內存在執行而已。這個寫到mbr的是stage1，它加載的是寫在mbr以後62個扇區中的stage1.5（由於過去磁盤是按磁道還劃分分區的，一個碰道63個扇區，由於mbr佔據了第一個磁道的第一個扇區，因此第一個分區只能從第二個磁道開始，這樣在mbr和第一個分區之間就留下了62個扇區的空間，62*512byte＝31KB）。

mbr以前說了容量過小無法放下識別文件系統的代碼，只能以計算扇區絕對偏移的方法加載stage1.5，但31KB的stage1.5就足夠了（但基本也只夠一種類型的文件系統，因此stage1.5是有好幾個，分別對應ext4，xfs等等，在grub安裝時根據須要寫入，隨便一提，正是由於GPT分區表佔用了後62個扇區的至關一部分位置，致使空間不夠寫下stage1.5，因此須要額外分出一個很是小的分區來存放）。 （個人備註：我在寫grub時，沒有設置是ext4,仍是xfs, 應該是它自動識別的吧）

stage1.5能夠識別文件系統，而後根據安裝時硬寫到裏面的系統路徑（hexdump能夠看到）找到stage2，而後這個stage2纔是真正負責幹活的，它會讀取grub.cfg並生成啓動菜單，而後根據你的選擇加載內核並把執行權限轉過去，完成啓動。

 

實驗部分：

先跟着實驗走一遍，而後就會更容易明白grub是如何引導的，來，先折騰起來：

我使用的grub版本分別爲 grub-0.97 和 grub-2.02；

 

grub-0.97 的使用：

第一步：咱們下載 grub-0.97這個工具，並安裝到 linux系統上      

（注意：這裏說的安裝是指的 把這個 grub-0.97 工具安裝到 linux 上，而不是把 grub-0.97的啓動管理器安裝到 硬盤分區上；咱們須要使用grub-0.97 這個工具來安裝 grub-0.97 啓動管理器）

方法1：在 linux 上 使用 apt-get install grub 下載下來的爲就是 grub-0.97版本的，因此直接 apt-get install grub 就下載下來了；

方法2：固然也能夠下載源碼，本身編譯（下載地址：ftp://alpha.gnu.org/gnu/grub/）：別忘了給 root 權限：

// 假設應該下載完畢,,位置目錄 grub 下：

tar xzvf grub-0.97.tar,gz
./configure --prefix=/usr                 // prefix 指定了安裝的位置，固然也能夠放在其它地方，不過須要添加一下環境變量，
                                                 // 若是不過添加環境變量，就到安裝的目錄下去運行也能夠；
make
make install

 

第二步：安裝grub 引導管理器到硬盤分區：

方法1：是經過命令一步步的安裝，輸入 grub 會出來 grub的交互窗口以下圖，這時能夠輸入命令進行安裝; 至於命令吧，我沒有研究啊，用第二個方法方便；

方法2： 用自帶的 grub-install 腳本安裝: 這個腳本其實也是調用 grub 的命令進行安裝的：

首先 使用help 來看看grub的用法，輸入 grub-install –help：

因此，咱們知道了 grub-install 的用法啦.咱們僅僅使用下面的命令格式就能夠了，其它的就不用管了： 

sudo grub-install --root-directory=DIR install_device 

// DIR指的是grub的安裝到硬盤的那一部分的目錄位置；其實這個不重要，寫到哪裏均可以，反正 grub 的第一部分均可以找到的；只要你記住就能夠了，由於能夠在裏面加入配置文件的；

                                                                  // 不過有一點要求：那就是把交叉硬盤，即不能把grub的第一部分與第二部分寫在不一樣的硬盤上，我試過，會報錯的；

// install_device 表示了安裝到引導扇區的那一部分的到底的安裝到哪個引導扇區；
　　　　　　　　　　// 例如：一塊硬盤爲sda， 若是 install_device 爲 /dev/sda，則表示安裝到了這個硬盤的MBR上;
                 //                     若是 install_device 爲 /dev/sda1，則表示安裝到了這個硬盤的第一個主分區的引導扇區上;
                 // 固然若是安裝到第MBR上， grub啓動管理器能夠正常運行，若是安裝到分區的引導扇區上，則須要使用到 chainloader(下面會說到）

安裝完成之後，咱們在 sdb1的分區下面應有了一個 /boot/grub/ 目錄了；裏面有相關的內容；

 

舉個兩個例子：

我給虛擬機加了一塊硬盤sdb，而且已經分區、格式化完成了，以下：

例子1：把 grub的 引導程序的第一部分寫到硬盤的MBR上， 至於grub的剩餘部分安裝到哪，都行，我就安裝到第一個分區裏吧，過程以下：（我要先建立一個空目錄 sdb1，而後把硬盤的第一個分區掛載到上面）

這時，開機把啓動項選擇從硬盤 sdb啓動， 就會出現  grub> 窗口了，以下：（因爲sdb硬盤上 grub，並無配置信息： menu.lst，因此它本身找不到sda硬盤上的系統上，因此須要進行手動引導，見下面）

 

例子2：把 grub的 引導程序的第一部分寫到硬盤第一分區的引導扇區上， 至於grub的剩餘部分一樣的安裝到哪，都行，我就安裝到第一個分區裏吧，過程以下：（我要先建立一個空目錄 sdb1，而後把硬盤的第一個分區掛載到上面）

方法與上面相同：只須要把sdb 改成 sdb1就能夠了；

 

補充：（這一小段來自：http://blog.csdn.net/zzqhost/article/details/5935317）

    grub-install 是一個腳本，它完成如下任務：                     
    * 調用 grub-mkdevicemap 建立設備映像文件 /boot/grub/device.map
    * 複製 *.mod *.lst *.img 文件到 /boot/grub/
    * 調用 grub-probe 自動偵測文件系統類型
    * 調用 grub-mkimage 生成grub2內核文件 /boot/grub/core.img
    * 調用 grub-setup 安裝引導記錄到mbr或分區-

 

第三步：grub> 命令窗口下如何手動啓動 linux 系統：

因爲sdb硬盤上 grub，並無配置信息： menu.lst，因此它本身找不到sda硬盤上的系統上，因此進行手動引導：

說明： 1.在 grub-0.97中，會把硬盤識別爲 hd0,hd1,hd2， ……； 分區也是從0標誌開始的，如第一分區（hd0,0), 第二分區（hd0,1)，……； 

        2. grub 會把啓動盤做爲 hd0盤，其它盤爲hd1, hd2等；

        3. 記得用 tab 補全；

命令以下：

解釋： 1. 第一行 root (hd1,0),  表示設置一個 linux 系統的 /boot 目錄的分區，在這個 /boot 目錄下有 內核文件與啓動的鏡像文件；又因爲 這個分區是 grub 看到的，因此用grub的格式表示，那爲何爲（dh1,0）呢？？由於如今的啓動盤爲 sdb,而linux的系統在sda的第一個分區上，因此爲（dh1,0）；  若是省略這個 root (hd1,0) 也能夠，後面找內核與鏡像文件時再指明也行，只是會麻煩一些；

       2.  第二行的命令是加核 linux 的內核文件，  對於後面的 root=/dev/sda1是什麼？？ 它指明瞭 linux 系統的  /  目錄所在的分區，由於須要把不少東西mount到  / 目錄下的目錄名字下； 這個分區的路徑是 linux 系統看到的，因此爲 /dev/sda1;

      3. 加載映像文件；（什麼是initrd.img，百度或google）

      4. 啓動；

第四步： 配置 grub-0.97的配置文件，讓它自動引導：

在 grub-0.97的 配置文件名字爲：menu.lst 文件；至於配置文件的內容的書寫方式，很少說，網上有不少，再說 如今都用grub2了，它的配置文件變了，因此研究也沒有用了；我怎麼作的呢？我先用 linux 上的grub-0.97 來自動自成一下 配置文件（命令：udpdate-grub)，而後把它複製到 sdb1下的 /boot/grub/ 目錄下（這個是咱們上面生成的）， 而後修改一下：  添加了一行命令： root  (hd1,0)  ：

修改前：

修改後：

此時，咱們從新從 硬盤 sdb裏啓動電腦，就能夠啓動了：

完成；

 

grub-2.02 的使用：

整個過程與grub-0.97 是相同的，說說不同的地方 ：

1. grub-2.02 能夠在這裏下載：ftp://ftp.gnu.org/gnu/grub/ 或 ftp://alpha.gnu.org/gnu/grub/；

    或者： ap-get install grub2-common;

2. grub-2.02支持更多的命令；

3. grub-2.02的 grub-install 的參數不同了，一樣能夠經過 grub-install –help查看，部分以下：

在使用時，這麼用：

sudo grub-install --boot-directory=DIR install_device 

// 例如： sudo grub-install --boot-directory=/sdb1/ /dev/sdb
 // 它指的是 boot的目錄 ， 而不是root的目錄了；

4.  在 grub-2.02中，會把硬盤識別爲 hd0,hd1,hd2， ……； 而分區也是從msdos1標誌開始的，如第一分區（hd0,msdos1), 第二分區（hd0,msdos2)，……； 

5. 在grub-2.02中的配置文件變成了 grub.cfg;

6. 當我把 grub-2.02安裝到 sdb的MBR時， 把 linux系統下的 grub.cfg 文件複製到 sdb1分區上的 /grub/ 目錄下時， 修改以下：

把 grub.cfg 裏面的 hd0 所有替換爲 hd1;  最後，在sdb硬盤啓動時， sda上的 linux 系統啓動成功；

7. 我發現使用在grub-2.02裏，使用grub-install 寫入到分區的引導記錄時，會出問題，而使用grub-0.97則不會再現問題；

8.grub-2.02的命令有所不一樣：

set root=(hd1,msdos1)
linux /boot/ vm**** boot=/dev/sda1
initrd /boot/initrd.img***
boot

 

當把grub 沒有安裝到硬盤的 MBR裏面，而是安裝到了 第一分區，或第二分區時，怎麼辦？

使用 chainloader 命令（ 它屬於 grub的命令）,它能夠調用另外一個啓動器，如：在grub中，輸入命令例如：

root (hd0, 0)             // 爲安裝grub 的分區，這是爲第一分區；

chainloader +1          // 將指定的文件做爲一個鏈式裝載程序載入。爲了獲取在一個指定分區第一 扇區內的文件，使用+1做爲文件名。

boot

這時，就會從硬盤的第一分區進行啓動了；

 

完；

另外：能夠看看相關的：GRUB（簡體中文）；