grub2配置關鍵（三個核心變量prefix、root、cmdpath）和幾點疑問

前置知識：你必須知道grub的啓動過程以及bios和uefi的相關基礎知識，能夠參考：《Unified Extensible Firmware Interface Wikipedia》、《linux啓動過程簡介》

先說說三個變量是幹嗎的：

cmdpath

當前被加載的"core.img"（bios的core.img，uefi的BOOTX64.EFI或grubx64.efi等鏡像）所在目錄的絕對路徑。例如：UEFI啓動多是'(hd0,gpt1)/EFI/GRUB或'(cd0)/EFI/BOOT'，BIOS啓動多是'(hd0)'

prefix

這個變量是指GRUB2的安裝目錄，即絕對路徑形式的'/boot/grub'目錄位置，如例如'(hd0,gpt1)/grub'或'(hd0,msdos2)/boot/grub'。初始值由GRUB在啓動時根據"grub-install"在安裝時提供的信息自動設置，這些信息是由grub-install腳本直接寫入到grub鏡像（bios的core.img，uefi的BOOTX64.EFI或grubx64.efi等鏡像）的，固然，也能夠在grub的rescue模式下用grub的命令直接修改，如:set prefix=(hd1,gpt2)/grub。

GRUB2的安裝目錄中存在着這麼幾個文件夾和文件

文件夾：

fonts:存在着一些字體

locale:區域化相關

x86_64-efi:模塊的二進制文件，以.mod爲後綴。你insmod所操做的模塊，都在這裏面有，好比ext4.mod、fat.mod這些文件系統模塊，gzio等解壓支持的模塊。

themes:一些主題，就是你grub界面的背景啥的。

文件：

grub.cfg:這是grub的啓動shell腳本，對於用戶來講，是最重要的文件，幾乎是用戶配置grub的惟一的配置文件。經過這個文件用戶能夠控制grub加載操做系統的行爲，好比添加一個menuentry就是添加一個操做系統啓動選項，每一個選項中能夠指定操做系統內核盡享和initramfs鏡像等等。下面是一個grub.cfg的實例：

  1 #因爲"$prefix"的值是在"grub-install"安裝時肯定的，而且嵌入'core.img'中的模塊也是隨硬件變化的，
  2 #因此不要只是簡單的複製'grub'目錄處處使用，而應該在每個介質上都使用"grub-install"進行安裝。
  3 ###############################################################################
  4 #(1)本配置文件要求"grub"目錄所在分區的卷標必須是"GRUB2"。
  5 #(2)爲了保持最大程度的BIOS兼容性，"GRUB2"分區必須位於磁盤的前 137GB 範圍。
  6 ###############################################################################
  7 # 若是要在windows上安裝GRUB2的話，必須首先以管理員身份打開命令提示符，而後運行
  8 # wmic diskdrive list brief
  9 # 命令查看安裝目標，最後再使用例以下面這樣的命令進行安裝：
 10 # grub-install.exe --boot-directory=g: --recheck --target=x86_64-efi --efi-directory=g: --no-nvram --removable \\.\PHYSICALDRIVE5
 11 # grub-install.exe --boot-directory=g: --recheck --target=i386-pc \\.\PHYSICALDRIVE5
 12 ###############################################################################
 13 
 14 #################
 15 ## (1)特殊變量 ##
 16 #################
 17 #禁止驗證簽名
 18 set check_signatures=no
 19 #默認啓動第一個菜單項
 20 set default=0
 21 #若是第一個菜單項啓動失敗，轉而啓動第二個菜單項
 22 set fallback=1
 23 #優先使用最常規的1024x768分辨率，以保證在不一樣的屏幕上擁有一致的菜單效果，若是失敗再自動匹配分辨率
 24 set gfxmode=1024x768,auto
 25 #使用本身製做的24px的大號字體以免默認字體過小看不清
 26 set gfxterm_font=WenQuanYiMicroHeiMono24px
 27 #將GRUB2設置爲簡體中文界面
 28 set lang=zh_CN
 29 #指定翻譯文件(*.mo)的目錄，若未明確設置此目錄，則沒法顯示中文界面。
 30 set locale_dir=$prefix/locale
 31 #每一滿屏後暫停輸出，以避免信息太多一閃而過看不清
 32 set pager=1
 33 #開啓密碼驗證功能，並設置一個名爲'root'的超級用戶
 34 set superusers=root
 35 #設置菜單的超時時間爲5秒
 36 set timeout=5
 37 
 38 #################
 39 ## (2)公共模塊 ##
 40 #################
 41 #兩種最流行的磁盤分區格式(partmap.lst)
 42 insmod part_gpt
 43 insmod part_msdos
 44 #常見文件系統驅動(fs.lst)
 45 insmod fat
 46 insmod exfat
 47 insmod ntfs
 48 insmod iso9660
 49 insmod ext2
 50 insmod xfs
 51 #一次性加載全部可用的視頻驅動
 52 insmod all_video
 53 #圖形模式終端
 54 insmod gfxterm
 55 #背景圖片支持
 56 insmod png
 57 
 58 #########################################
 59 ## (3)公共命令(必須放在模塊和變量以後) ##
 60 #########################################
 61 #激活圖形模式的輸出終端，以容許使用中文和背景圖
 62 terminal_output  gfxterm
 63 #設置背景圖片
 64 background_image $prefix/themes/1024x768.png
 65 #加載本身製做的24px的大號字體文件($prefix/fonts/WenQuanYiMicroHeiMono24px.pf2)
 66 loadfont WenQuanYiMicroHeiMono24px
 67 #設置'root'用戶的哈希密碼[經過"grub-mkpasswd-pbkdf2"工具生成]
 68 password_pbkdf2 root grub.pbkdf2.sha512.69.7DBCA469F80EA1C0A8A1E2FEBC4F8463.B073C1C89EC1E85309C3D6A1BAFF4356
 69 
 70 #################
 71 ## (4)菜單項   ##
 72 #################
 73 
 74 menuentry '正常啓動(Windows)' --unrestricted {
 75     if [ 'pc' == $grub_platform ] ; then
 76         if search --file --set /bootmgr ; then
 77             chainloader +1
 78         elif search --file --set /ntldr ; then
 79             chainloader +1
 80         fi
 81     elif [ 'efi' == $grub_platform ] ; then
 82         if search --file --set /EFI/Microsoft/Boot/bootmgfw.efi ; then
 83             chainloader /EFI/Microsoft/Boot/bootmgfw.efi
 84         fi
 85     fi
 86 }
 87 
 88 #http://www.wepe.com.cn/download.html
 89 menuentry '系統救援(WinPE)' --users=root {
 90     if [ 'pc' == $grub_platform -a -f $prefix/winpe/memdisk ] ; then
 91         if [ -f $prefix/winpe/WinPE.iso ] ; then
 92             linux16  $prefix/winpe/memdisk iso raw
 93             initrd16 $prefix/winpe/WinPE.iso
 94         fi
 95     elif [ 'efi' == $grub_platform -a -f $prefix/winpe/bootmgfw.efi -a -f $prefix/winpe/BCD ] ; then
 96         if [ -f $prefix/winpe/WinPE.wim -a -f $prefix/winpe/boot.sdi ] ; then
 97             chainloader $prefix/winpe/bootmgfw.efi
 98         fi
 99     fi
100 }
101 
102 #https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/archlinux/iso/latest/
103 if [ -f $prefix/linux/archlinux.iso ] ; then
104     menuentry 'Arch Linux LiveCD [root/空]' --unrestricted {
105         loopback loop0 $prefix/linux/archlinux.iso
106         linux  (loop0)/arch/boot/x86_64/vmlinuz img_label=GRUB2 img_loop=/grub/linux/archlinux.iso   systemd.wants=sshd.service
107         initrd (loop0)/arch/boot/x86_64/archiso.img
108     }
109 fi
110 
111 #https://mirrors.163.com/gentoo/releases/amd64/autobuilds/current-install-amd64-minimal/
112 #由於Gentoo官方的最小安裝CD不支持UEFI啓動，因此不可用於在UEFI環境中安裝Gentoo
113 if [ -f $prefix/linux/install-amd64-minimal.iso ] ; then
114     menuentry 'Mini Gentoo LiveCD [root/123]' --unrestricted {
115         loopback loop0 $prefix/linux/install-amd64-minimal.iso
116         linux  (loop0)/isolinux/gentoo cdroot isoboot=/grub/linux/install-amd64-minimal.iso  dosshd nokeymap passwd=123
117         initrd (loop0)/isolinux/gentoo.igz
118     }
119 fi
120 
121 #https://mirror.umd.edu/calculate/release/
122 #https://www.calculate-linux.org/main/en/download
123 # Calculate Linux Scratch 是基於Gentoo製做的 LiveCD ，
124 #包含編譯工具(GCC,Binutils,...)、支持UEFI、支持WiFi，
125 #既可用做LFS(Linux From Scratch)的宿主系統、也可用於在UEFI環境中安裝 Gentoo
126 if [ -f $prefix/linux/cls.iso ] ; then
127     menuentry 'Live GCC x64 [root/root]' --unrestricted {
128         loopback loop0 $prefix/linux/cls.iso
129         linux  (loop0)/boot/vmlinuz root=live iso-scan/filename=/grub/linux/cls.iso   vga=current nodevfs noresume nodmraid
130         initrd (loop0)/boot/initrd
131     }
132 fi
133 
134 #https://mirrors.huaweicloud.com/centos/7/isos/x86_64/
135 if [ -f $prefix/linux/CentOS-LiveGNOME.iso ] ; then
136     menuentry 'CentOS 7.6 GNOME LiveCD [root/空](可退出liveuser後再用root登陸)' --unrestricted {
137         loopback loop0 $prefix/linux/CentOS-LiveGNOME.iso
138         linux  (loop0)/isolinux/vmlinuz0 rd.live.image root=live:CDLABEL=CentOS-7-x86_64-LiveGNOME-1810 iso-scan/filename=/grub/linux/CentOS-LiveGNOME.iso   systemd.wants=sshd.service inst.lang=zh_CN
139         initrd (loop0)/isolinux/initrd0.img
140     }
141 fi
142 
143 #https://mirrors.ustc.edu.cn/debian-cd/current-live/amd64/iso-hybrid/
144 #也適用於'Kali LiveCD [root/toor]' https://cdimage.kali.org/current/
145 if [ -f $prefix/linux/debian-live-kde.iso ] ; then
146     menuentry 'Debian 9.6 KDE LiveCD (NO SSH)' --unrestricted {
147         loopback loop0 $prefix/linux/debian-live-kde.iso
148         linux  (loop0)/live/vmlinuz-4.9.0-8-amd64 boot=live findiso=/grub/linux/debian-live-kde.iso   components username=root locales=zh_CN.UTF-8
149         initrd (loop0)/live/initrd.img-4.9.0-8-amd64
150     }
151 fi
152 
153 #https://mirrors.aliyun.com/fedora/releases/29/Spins/x86_64/iso/
154 #只有 Xfce LiveCD 能夠設置中文界面
155 if [ -f $prefix/linux/Fedora-Xfce-Live.iso ] ; then
156     menuentry 'Fedora 29 Xfce LiveCD [root/空](可退出liveuser後再用root登陸)' --unrestricted {
157         loopback loop0 $prefix/linux/Fedora-Xfce-Live.iso
158         linux  (loop0)/isolinux/vmlinuz rd.live.image root=live:CDLABEL=Fedora-Xfce-Live-29-20181029-1 iso-scan/filename=/grub/linux/Fedora-Xfce-Live.iso   systemd.wants=sshd.service locale.LANG=zh_CN.utf8 inst.lang=zh_CN
159         initrd (loop0)/isolinux/initrd.img
160     }
161 fi
162 
163 #https://ftp.sjtu.edu.cn/opensuse/distribution/openSUSE-stable/live/
164 if [ -f $prefix/linux/openSUSE-Leap-KDE-Live.iso ] ; then
165     menuentry 'openSUSE Leap 15.0 KDE LiveCD [root/空]' --unrestricted {
166         loopback loop0 $prefix/linux/openSUSE-Leap-KDE-Live.iso
167         linux  (loop0)/boot/x86_64/loader/linux root=live:CDLABEL=openSUSE_Leap_15.0_KDE_Live iso-scan/filename=/grub/linux/openSUSE-Leap-KDE-Live.iso   systemd.wants=sshd.service lang=zh_CN
168         initrd (loop0)/boot/x86_64/loader/initrd
169     }
170 fi
171 
172 #https://mirrors.shu.edu.cn/ubuntu-cdimage/lubuntu/releases/
173 #也適用於 KDE neon LiveCD https://files.kde.org/neon/images/neon-userltsedition/current/neon-userltsedition-current.iso
174 if [ -f $prefix/linux/lubuntu.iso ] ; then
175     menuentry 'Ubuntu LXQt LiveCD (NO SSH)' --unrestricted {
176         loopback loop0 $prefix/linux/lubuntu.iso
177         linux  (loop0)/casper/vmlinuz boot=casper iso-scan/filename=/grub/linux/lubuntu.iso   username=root locale=zh_CN keyboard-configuration/layoutcode=us
178         initrd (loop0)/casper/initrd
179     }
180 fi
181 
182 menuentry '關機' --unrestricted { halt ; }
183 menuentry '從新啓動' --unrestricted { reboot ; }
184 
185 #https://rhinstaller.github.io/anaconda/boot-options.html
186 #硬盤安裝通用於全部包含"Packages"目錄的 CentOS/Fedora ISO映像(Minimal,DVD,Everything)
187 #網絡安裝通用於全部包含"images"目錄的 CentOS/Fedora ISO映像(Minimal,DVD,Everything,NetInstall)
188 #https://mirrors.zju.edu.cn/centos/7/isos/x86_64/
189 if [ -f $prefix/linux/CentOS-Minimal.iso ] ; then
190     menuentry '硬盤安裝 CentOS [最小安裝]' --unrestricted {
191         loopback loop0 $prefix/linux/CentOS-Minimal.iso
192         linux  (loop0)/isolinux/vmlinuz inst.repo=hd:LABEL=GRUB2:/grub/linux/CentOS-Minimal.iso   inst.lang=zh_CN
193         initrd (loop0)/isolinux/initrd.img
194     }
195     menuentry '網絡安裝 CentOS 7.x [不支持WiFi]' --unrestricted {
196         loopback loop0 $prefix/linux/CentOS-Minimal.iso
197         linux  (loop0)/images/pxeboot/vmlinuz inst.repo=https://mirrors.aliyun.com/centos/7/os/x86_64/   inst.lang=zh_CN ip=dhcp nameserver=223.6.6.6
198         initrd (loop0)/images/pxeboot/initrd.img
199     }
200 fi
201 
202 #https://www.debian.org/releases/stable/amd64/ch05s03.html.zh-cn
203 #https://www.debian.org/releases/stable/amd64/ch06s03.html.zh-cn
204 #最好將用於硬盤安裝的ISO映像放在文件系統的根目錄或第一層子目錄中(可簡化ISO映像的搜索)
205 #https://mirrors.163.com/debian/dists/stable/main/installer-amd64/current/images/hd-media/
206 #https://mirrors.163.com/ubuntu/dists/bionic/main/installer-amd64/current/images/hd-media/
207 #硬盤安裝也適用於 Alternative Ubuntu Server ISO [ http://cdimage.ubuntu.com/releases/18.04/release/ubuntu-18.04.1-server-amd64.iso ]
208 if [ -f $prefix/linux/debian/vmlinuz -a -f $prefix/linux/debian/initrd.gz ] ; then
209     menuentry '硬盤安裝 Debian [自動搜索ISO映像(最好放在根目錄)]' --unrestricted {
210         linux  $prefix/linux/debian/vmlinuz   priority=low vga=791 locale=zh_CN
211         initrd $prefix/linux/debian/initrd.gz
212     }
213 fi
214 #https://mirrors.163.com/debian/dists/stable/main/installer-amd64/current/images/netboot/
215 #https://mirrors.163.com/ubuntu/dists/bionic/main/installer-amd64/current/images/netboot/
216 #網絡安裝也適用於 Ubuntu 的 mini.iso 映像(支持WiFi網絡)
217 if [ -f $prefix/linux/debian/mini.iso ] ; then
218     menuentry '網絡安裝 Debian [不支持WiFi]' --unrestricted {
219         loopback loop0 $prefix/linux/debian/mini.iso
220         linux  (loop0)/linux   priority=low vga=791 locale=zh_CN
221         initrd (loop0)/initrd.gz
222     }
223 fi
224 
225 #https://doc.opensuse.org/documentation/leap/startup/html/book.opensuse.startup/cha.boot_parameters.html
226 #https://ftp.sjtu.edu.cn/opensuse/distribution/openSUSE-stable/iso/
227 if [ -f $prefix/linux/openSUSE-Leap-DVD.iso ] ; then
228     menuentry '硬盤安裝 openSUSE Leap' --unrestricted {
229         loopback loop0 $prefix/linux/openSUSE-Leap-DVD.iso
230         linux  (loop0)/boot/x86_64/loader/linux install=hd:/grub/linux/openSUSE-Leap-DVD.iso   lang=zh_CN
231         initrd (loop0)/boot/x86_64/loader/initrd
232     }
233 fi
234 #https://mirrors.nju.edu.cn/opensuse/distribution/openSUSE-stable/iso/
235 if [ -f $prefix/linux/openSUSE-Leap-NET.iso ] ; then
236     menuentry '網絡安裝 openSUSE Leap [支持WiFi]' --unrestricted {
237         loopback loop0 $prefix/linux/openSUSE-Leap-NET.iso
238         linux  (loop0)/boot/x86_64/loader/linux install=https://mirrors.aliyun.com/opensuse/distribution/openSUSE-stable/repo/oss/   lang=zh_CN netsetup=dhcp nameserver=223.6.6.6
239         initrd (loop0)/boot/x86_64/loader/initrd
240     }
241 fi

不過，grub.cfg通常都不會手動編輯的，而是用過grub-mkconfig -o /boot/grub/grub.cfg去生成。

grubenv:預設的一些環境變量能夠放到這，是一個文本文件

root

root變量通常在grub.cfg執行的過程當中設定的，指定了後續腳本中全部文件的其實位置，好比root=(hd0,gpt3)，那麼/boot/xxx.img 就是在第一塊硬盤的第三個分區的boot目錄下，若是boot是單獨的分區，好比是第2塊硬盤的第2個分區，那麼就是 set root=(hd1,gpt2)； linux vmlinuz-linux； 這兩行代碼來啓動一個linux內核了。

 

幾點疑問：

1.grub是如何肯定鏡像的安裝位置的？

　　若是是bios/mbr啓動，那麼鏡像的安裝位置是固定的，boot.img在mbr上，core.img在post-MBR gap上。你只須要在安裝時指定哪一個盤就能夠了，好比：

grub-install /dev/sda，

它就會安裝到第一塊盤上。

　　若是是bios/gpt方式，那麼必需要分一個bootable partition（或者叫bios boot，不一樣分區工具，叫法不同），這個分區不要格式化任何文件格式，留着就行了，通常1-2M大就能夠，鏡像就安裝在上面。

　　若是是uefi/gpt方式，那麼必需要有一個efi system partition（叫作esp）的專門分區，分區格式是esp，文件系統是flat32。在安裝的時候，先把這個分區掛載上，而後用--efi-directory指定一下他的位置，若是它是掛載到/boot/efi上，那麼不用指定，grub-install會默認esp在那。uefi安裝的示例以下：
  

# grub-install --target=x86_64-efi --efi-directory=esp --bootloader-id=GRUB

--target指定了系統架構，--bootloader-id指定了grub的efi啓動點的名字，到時候你能夠在主板設置上看到它。

 　　至於uefi/mbr方式，那種太奇怪了，你不會碰到的。

 

2.grub-install是在安裝grub時，是如何肯定prefix的？

你在哪一個操做系統上運行它，這個操做系統的/boot/grub所對應的路徑就是prefix。好比你的操做系統的boot分區在第1塊盤的第3個分區上，那麼prefix就是(hd0,gpt3)/grub。這就是網上常常說的默默操做系統去引導啥，好比說Ubuntu系統引導windows，其實就是說啓動點是grub，prefix是Ubuntu的/boot/grub。

說句題外話，一個操做系統是不可能引導另外一個操做系統的，只有引導器（BootLoader）如grub才能引導操做系統啓動，或者uefi能夠直接引導操做系統啓動。而且，grub還不能直接應道dos（windows）啓動，而是先引導windows系統的引導器（如EasyBCD），再讓這個引導器去引導windows，這種方式成爲鏈式引導（chainload），好比：

menuentry 'Windows'{
insmod part_msdos
insmod ntfs
set root='(hd0,msdos1)'
chainloader +1
}

3.是否是必定要掛載esp分區？

若是你肯定不會在去動grub了，那麼能夠不掛載，efi分區只在你操做引導器的時候纔有用，日常它是沒有用的。因此看到有些教程說把它掛載到/efi上，有的則是/boot/efi上，甚至有的直接說掛到/boot上這樣方便直接啓動。其實均可以，掛載到不一樣位置，隻影響你grub-install的操做結果，操做事後，他就沒用了。

 

4.linux內核是如何肯定文件掛載樹的？我能不能把/etc也搞到一個單獨的分區上？

有人會說有/etc/fstab，對，沒錯，可是，內核啓動的時候，它首先得知道/etc在那個盤對吧？否則它怎麼知道到fstab呀。看來這就是個先有雞仍是先有蛋的問題，怎麼解決呢？

若是你仔細看上面的grub.cfg，你就會發現，在啓動Linux內核的語句中有許多參數，好比這句： linux (loop0)/boot/x86_64/loader/linux root=live:CDLABEL=openSUSE_Leap_15.0_KDE_Live iso-scan/filename=/grub/linux/openSUSE-Leap-KDE-Live.iso systemd.wants=sshd.service lang=zh_CN ，有一個root=xxx，這就是指定了root參數，因此就能知道/在哪，也就知道了/etc在哪。因此，通常來講你的/etc是不能掛載到單獨的盤的，除非你本身編譯一下內核，加入一個etc=xxx以內的參數，在運行linux命令的適合指定這個etc的盤，這樣你就能夠把etc單獨搞到別的盤了，但通常沒有人有這麼蛋疼的需求。若是你必定要這麼作，能夠參考一下這個老哥《Moving /etc to separate partition》。