Linux操作系统配置基础祥解：GRUB入门

天下无乱

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1^# 大中小发表于 2007-7-7 00:39 只看该作者

Linux操作系统配置基础祥解：GRUB入门

什么是 GRUB？

GRUB 是引导装入器 -- 它负责装入内核并引导 Linux 系统。GRUB 还可以引导其它操作系统，如 FreeBSD、NetBSD、OpenBSD、GNU HURD 和 DOS，以及 Windows 95、98、NT 和 2000。尽管引导操作系统看上去是件平凡且琐碎的任务，但它实际上很重要。如果引导装入器不能很好地完成工作或者不具有弹性，那么就可能锁住系统，而无法引导计算机。另外，好的引导装入器可以给您灵活性，让您可以在计算机上安装多个操作系统，而不必处理不必要的麻烦。
GRUB 是一个很棒的引导装入器。它有许多功能，可以使引导过程变得非常可靠。例如，它可以直接从 FAT、minix、FFS、ext2 或 ReiserFS 分区读取 Linux 内核。（AIX、SUN的系统？我还不知道能不能支持）这就意味着无论怎样它总能找到内核。另外，GRUB 有一个特殊的交互式控制台方式，可以让您手工装入内核并选择引导分区。这个功能是无价的：假设 GRUB 菜单配置不正确，但仍可以引导系统。哦，对了 -- GRUB 还有一个彩色引导菜单 / M- ~. ?" W! o" }5 o
Linux 世界在很长一段时间里一直使用 LILO 引导装入器，而且它可以让上百万的 Linux 用户引导系统。是的，的确是这样，LILO 很有效。但是，LILO 的维修率很高，而且很不灵活。与其花很多时间来描述 GRUB 的优点，还不如演示如何创建自己的 GRUB 引导盘以及如何使用它来引导系统。然后，我将说明 GRUB 的一些很“酷”的技术细节，并指导您完成将 GRUB 安装到 MBR（主引导记录）的过程，以使它成为缺省引导装入器。
如果您有点胆小，不必害怕。可以学习前半部分，创建 GRUB 引导盘，尝试使用 GRUB 而不必弄乱现有的引导装入器。或者，可以用其安全的“驻留”方式来熟悉 GRUB。那么，让我们立即开始吧。 . {! v7 b% f$ g+ j
; [  t# X. S% L; [6 J. @
下载 GRUB % B! }& u7 l% s+ f$ x. W% Z) k

要开始探究 GRUB 的精妙之处，首先需要下载、编译和安装它。但不要害怕 -- 根本不会修改您的引导记录 -- 我们只是要编译和安装 GRUB，就像其它程序一样，在此过程中我们可以创建 GRUB 引导盘。请不要担心；在修改引导过程之前，我会告诉您。
现在开始。访问 ftp://alpha.gnu.org/gnu/grub/ 并下载可以找到的最新版本的 GRUB tar 压缩包。我编写本教程时，最新的 tar 压缩包是 grub-0.5.96.1.tar.gz。下载了最新版本后，就可以安装了。

安装期

这里是从 tar 压缩包安装 GRUB 所需输入的命令。我将在 /tmp 中编译源文件，并将所有部分都安装到硬盘的 /usr 目录下。从 root 用户，输入以下命令： 5 v5 c* Q- K8 Q) G  i+ r1 ]2 f
# cd /tmp % T7 ?  X& o, \7 T# k
# tar zxvf /path/to/archive/here/grub-0.5.96.1.tar.gz * b, i# l  A: ]: o! i" H! F, }
# cd grub-0.5.96.1
# ./configure --prefix=/usr $ K- ^* a; V# E, ^
# make   w1 W5 [# \. }' K' h. c
# make install

现在已经安装了 GRUB，准备开始使用它。

制作引导盘
. E- T! K! P0 ^9 A- _9 v, q
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。准备好了吗？
/ T! o& s6 [' V: w- X7 O

制作引导盘，第二部分
! c1 O  M. v/ J9 P; v& i
好，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： 0 ?% m1 ]0 a3 H, b; p
# mkdir /mnt/floppy/boot ; Y) y( y& z! f4 q
# mkdir /mnt/floppy/boot/grub
# cp /usr/share/grub/i386-pc/stage1 /mnt/floppy/boot/grub * e# j6 S3 W! F# d$ O" z
# cp /usr/share/grub/i386-pc/stage2 /mnt/floppy/boot/grub 8 W" P: o6 K2 q# f5 t' A
只需要再有一个步骤，就能得到可用的引导盘。 $ D9 w( ?  s! |! R  C

; A8 t9 n# {: x2 d
制作引导盘，第三部分 ! y& c1 [7 Y2 b2 D3 z
1 X# L7 P  A5 a
解压、编译和安装 GRUB 源 tar压缩包时，会将程序 grub 放到 /usr/sbin 中。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。是的，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 时看到的界面完全相同。
这是有趣的设计策略，现在该使用驻留版本的 GRUB 来设置引导盘的引导扇区了。从 root 用户，输入 "grub"。GRUB 控制台将启动，显示如下： , t; V5 p3 q. ]: s% B4 |
GRUB version 0.5.96.1 (640K lower / 3072K upper memory)
[ Minimal BASH-like line editing is supported. For the first word, TAB ; k' s, k, u) ]) i3 F! V$ ]3 J/ Z; R9 k
lists possible command completions. Anywhere else TAB lists the possible
completions of a device/filename. ] ( C- v( a" C0 i, r
grub>;   Q2 E7 v3 a% Y# |- H
欢迎使用 GRUB 控制台。现在，研究命令。

制作引导盘，第四部分 3 E4 O6 |# h4 X* [; l5 E  d) C$ _

在 grub>; 提示符处，输入： ; v4 B0 t! h2 Q. H

grub>; root (fd0) 3 x5 Z. ?5 m; _5 ~" N0 O
grub>; setup (fd0) 7 Y, j/ k- U4 M4 T9 H* x  w
grub>; quit : ]( u2 e9 S" R$ U% D  ?; _7 `
7 D8 B: t! m# \
现在，引导盘完成了。在继续下一步骤之前，在看一下刚才输入的命令。第一个 "root" 命令告诉 GRUB 到哪里查找辅助文件 stage1 和 stage2。缺省情况下，GRUB 会在指定的分区或磁盘上的 /boot/grub 目录中进行查找。在安装引导盘时，也就是几分钟以前，我们已将这些文件复制到正确的位置。接着，输入了 setup 命令，它告诉 GRUB 将引导装入器安装到软盘的引导记录上；我们将在以后详细讨论这一过程。然后退出。现在，已经制作好引导盘，可以开始使用 GRUB 了。 ; b8 p4 [- M8 A4 M
+ w! Z# D! a1 R, B6 {

使用 GRUB 引导系统之前，需要知道一些信息。首先，应知道哪个分区保存了 Linux 内核，以及 root 文件系统的分区名称。然后，应查看现有 LILO 配置来寻找需要传递给内核的变量，如 "mem=128M"。一旦获取了这些信息，就可以开始了。 / j9 k# S: j  R! G: N
要启动 GRUB，需要关闭系统并退出引导盘。如果由于某些原因而不能立即关闭系统（比如上班时在部门的服务器上测试 GRUB），那么只要在提示中输入 "grub" 并继续操作。所有程序的运行情况都不会改变，只是您不能执行引导（因为 Linux 正在运行）。 $ O" Z# \2 G3 P) Q$ ], I" {4 }1 T
装入引导盘时，在屏幕顶部将出现一条消息，告诉您正在装入第一阶段和第二阶段。几秒后，将会出现一个熟悉的屏幕，显示如下： 4 |4 M7 P5 T8 n! Q+ F
GRUB version 0.5.96.1 (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. ] + L! C5 [8 p" }; @7 u
grub>;
可以看到，这些内容与在 Linux 中以驻留方式运行 GRUB 时出现的消息完全相同 -- 只不过现在我们是使用 GRUB 来引导 Linux。 3 _" ?# V' ?0 a& @
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。例如，在 Gentoo Linux 中，有一个单独的小分区专用于保存 Linux 内核与引导信息。大多数情况下，我们不安装这个分区，这样在系统意外崩溃或重新引导时，就不会把它弄乱。
这些，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，我们很快就会讨论这个功能。但现在，让我们输入 root 分区。在提示中输入 root，但不要按 Enter 键：
grub>; root ( 0 [8 j+ f0 F4 {
现在，按一次 Tab 键。如果系统中有多个硬盘，GRUB 将显示可能完成的列表，从 "hd0" 开始。如果只有一个硬盘，GRUB 将插入 "hd0,"。如果有多个硬盘，继续进行，在 ("hd2" 中输入名称并在名称后紧跟着输入逗号，但不要按 Enter 键。部分完成的 root 命令看起来如下：
grub>; root (hd0, & ]8 _6 A/ I  I" d( o: j
现在，继续操作，再按一次 Tab 键。GRUB 将显示特定硬盘上所有分区的列表，以及它们的文件系统类型。在我的系统中，按 Tab 键时得到以下列表： * k0 P1 o/ f# s. T! d- ~. M9 k
grub>; root (hd0, (tab)
Possible partitions are: 3 Y! E# @( d. I2 x0 ^. y: ^
Partition num: 0, Filesystem type is ext2fs, partition type 0x83
Partition num: 1, Filesystem type unknown, partition type 0x82 # N9 \+ p" l# r1 L
Partition num: 2, Filesystem type unknown, partition type 0x7 ! D% S# \; y; d( i5 _  `$ o0 @
Partition num: 4, Filesystem type is reiserfs, partition type 0x83 ( h; P) e7 U6 q; b  m% ?& D
Partition num: 5, Filesystem type is reiserfs, partition type 0x83
如您所见，GRUB 的交互式硬盘和分区名称实现功能非常有条理。这些，只需要好好理解 GRUB 新奇的硬盘和分区命名语法，然后就可以继续操作了。

GRUB 命名约定
到目前为止，您可能会感到一点困惑，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，回来看一下 GRUB 提示，可以发现如果要引导 Linux 硬盘 hda5，应输入 "root (hd0,4)"。如果已经明白了 GRUB 硬盘／分区命名，您也许要调整当前 root 命令行，以使它指向保存 Linux 内核的分区。按以下格式输完命令，然后按 Enter 键：
grub>; root (hd0,4) (hit enter) ' s- t" o# Q: t$ x9 i; r
Filesystem type is reiserfs, partition type 0x83

装入内核
+ D5 F, H+ {1 d, S2 C6 V; b
现在已安装了 root 文件系统，到装入内核的时候了。在 GRUB 提示中，依次输入 "kernel"、空格、到内核的路径、空格、内核参数，如 root 参数（GRUB 将自动插入适当的 "mem=" 参数）。我在我的系统中输入：
grub>; kernel /boot/bz2.4 root=/dev/hda5
[Linux-bzImage, setup=0x1200, size=0xe1a30]
请留意 "root=" 内核参数，它非常重要。它应该指向保存 root 文件系统的 Linux 分区。您也许要写下到目前为止输入的命令，这样在教程后面讲述如何创建 GRUB 引导菜单时，就可以迅速找到它们。

Root，内核，引导！ $ [# h) j* {  w% z" Q- E& X  p
您已经安装了 root 文件系统并装入了内核。现在，可以引导了。只要输入 "boot"，Linux 引导过程就将开始。 & t9 Y. |. f. x

重新调查引导软盘 , i6 D! T: Q$ ^, K/ P5 q/ u' u# \. W
如果一切正常，就可以使用使用 GRUB 引导盘来引导当前 Linux 发行版。如您所见，GRUB 是功能非常强大的引导装入器，它让您可以随意动态配置以进行引导。我将向您介绍如何创建 GRUB 引导菜单，这样就可以从菜单中进行 OS 选择，而不是输入三行命令来引导 Linux。但在动手之前，现在是深入了解 GRUB 幕后是如何工作的好时机。我将说明引导盘引导过程的工作原理，这样您就可以对 GRUB 有一个更好的评价和了解。
' @; q, C& ?7 o
两阶段过程 " X- n  V4 ~2 V
要制作引导软盘，需要做两件事 -- 将文件复制到软盘的 ext2 文件系统的 /boot/grub 目录中，运行 GRUB 的安装程序。运行 GRUB 安装程序时，GRUB 将 "stage 1" 装入器安装到软盘的引导记录中。它还将 stage 1 装入器配置成从 ext2 文件系统直接装入 stage2。通常，GRUB 通过在包含 stage2 数据的软盘上创建一列块来完成此操作，这样 stage1 装入 stage2 时不必知道 ext2 文件系统的任何情况。
但是，大多数情况下，GRUB 在安装完 stage1 之后，会立即将 stage1.5 装入器安装到引导记录中。这个特殊的 stage1.5 允许无需使用原始块列表就能从 ext2 文件系统装入 stage2，却要更灵活的标准基于路径的方法。GRUB 理解文件系统结构的这一能力使 GRUB 比 LILO 更强壮。例如，如果正好在整理引导盘文件系统的碎片，stage1 就可以找到 stage2（归功于 ext2 stage1.5）。而 LILO 就不能完成此项操作。因为 LILO 只能依赖于映射文件，每次更新内核或在磁盘上物理移动数据时，即使不更改路径，也需要重新运行它。
# L' [3 o7 U/ X4 {+ J
阶段 1、1.5 和 2 第 3 页
您也许会想知道：如果使用 FAT 而不是 ext2 文件系统创建引导盘，GRUB 是否可以工作。是的，它可以工作，因为在输入 "setup (fd0)" 时，GRUB 会安装与 root 文件系统类型匹配的 stage1.5。即使没有没有空间可以安装 stage1.5，GRUB 仍可以通过追溯到更原始的块列表，来装入 stage2
; u0 E& _# s* L& Z0 _" Q
搜索和恢复 * M: E2 m# R; O" s- F: f: e
在继续讨论之前，先研究一个与引导软盘相关的实用提示。由于 GRUB 的交互式性质，它为恢复软盘生成了一个很好的引导装入器。但是，如果将好的内核复制到引导盘上，那它就更好了。那样，即使硬盘上的内核坏了或者被意外删除了，也可以追溯到引导盘内核，并启动和运行系统。要将备用内核复制到引导盘，执行以下操作： ) }" R3 P. C4 U% V, @
# mount /dev/fd0 /mnt/floppy 4 C  E8 L, h1 l7 e
# cp /path/to/bzImage /mnt/floppy/boot
# umount /dev/fd0 $ c( }) S/ ]) N  _+ u6 M
现在，软盘已包含备用内核，可以在 GRUB 中使用它来引导 Linux 发行版，操作如下： " y; j8 B/ H$ E( _
grub>; root (fd0) # y; i* r% U3 c0 [# y1 e" c3 f# T
grub>; kernel /boot/bzImage root=/dev/hda5 （将 /dev/hda5 更改成想要引导的分区名称）
grub>; boot
' B2 h1 S4 t; R. J3 K' p+ G
硬盘引导 ! N. ?; X2 T2 a. S6 |* h4 j" g
好，现在如何将 GRUB 安装到硬盘上？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 文件从 /usr/share/grub/i386-pc 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 目录中，应输入 "root (hd0,4)"。现在，只差一步。 " @" j6 G7 R4 V8 F6 k2 l
接着，决定在哪里安装 GRUB -- 在硬盘的 MBR，或者如果与 GRUB 一起使用另一个“主”引导装入器，则安装在特定分区的引导记录中。如果安装到 MBR，则可以指定整个磁盘而不必指定分区，如下（对于 hda）： 6 e) Q+ N& V; E% a4 ^1 g7 l- u
grub>; setup (hd0)
如果要将 GRUB 安装到 /dev/hda5 的引导记录中，应输入： % t7 }0 S7 {& `/ c/ k" r  o
grub>; setup (hd0,4) # Z4 U2 Z" H6 I7 b+ J! a
现在，已安装 GRUB。引导系统时，应该立即以 GRUB 的控制台方式结束（如果安装到 MBR）。现在，应创建引导菜单，这样就不必在每次引导系统时都输入那些命令。 % T& D" l2 C: b1 q. k# D
0 j# C2 s1 |6 r$ y4 h8 V7 N4 V$ ]) d
引导菜单

要创建菜单，只需在 /boot/grub 中创建一个简单的文本文件 menu.lst。如果将它放在正确位置，它将在 root GRUB 驱动器的 stage1 和 stage2 文件的旁边。这里是一个样本 menu.lst 文件，可以将它作为一个您的菜单的基础： : G+ F, E4 C+ \) ^2 O
default 0
timeout 30
color white/blue blue/green 7 y& N. r; |- W% o1 y1 t

title=Boot Linux 0 p" c' _! E& ?/ r! Z# E
root (hd0,4)   u) W8 C' V1 F& y( L
kernel /boot/bzImage root=/dev/hda5

title=Boot Linux using initrd
root (hd0,5) 8 k$ w  J$ B- R
kernel /boot/bzImage root=/dev/loop0 init=/initdisk.gz
initrd /initdisk.gz

title=Windows NT 0 B; d9 F6 j) b" k) g. O- ~8 @
root (hd0,3) ; B4 n$ [9 A$ w
chainloader  1 . _8 m" k9 A, C" q( x9 _! P
4 Z! _4 }3 g8 k/ O' L7 Z# Z/ H
我将在以下的屏面中说明 menu.lst 格式。 $ i( O+ ~7 Z2 S1 n9 c% R  \

理解引导菜单
引导菜单很容易理解。前三行设置缺省菜单项（项目号 0，第一个）、设置超时值（30 秒），并选择整个菜单的一些颜色。
接着的三行配置 "Boot Linux" 菜单项。要创建手工引导命令系列之外的菜单项，只要添加一行 "title=" 作为第一行，并从最后一行中除去 "boot" 命令（GRUB 会自动添加这个命令）。
接着的四行显示了如何使用 GRUB 来引导 initrd（初始 root 磁盘），如果您愿意的话。现在，讨论最后三行…… 1 u) d4 U! S7 k" p2 Z$ B

链式装入器
+ q* n, J; R8 J" W4 O; ~
这里是示例 menu.lst 的最后三行…… ! [9 U$ Q  v" J& ^6 q" z; n' N- T
title=Windows NT $ S/ M( q( q. \5 ~  M: S) g
root (hd0,3) ; T% {: q, c/ Z/ ]& \/ R' X& Z
chainloader  1   z2 ]7 }% \* `( r9 h
这里，我添加了一项来引导 Windows NT。要完成此操作，GRUB 使用了“链式装入器”。链式装入器从分区 (hd0,3) 的引导记录中装入 NT 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。 , F$ l- |6 Q  ?1 P6 ~3 U

GRUB 的弹性 " M/ v& a5 {& O) F3 D) M
GRUB 最好的优点之一就是其强健的设计 -- 在不断使用它时请别忘了这点。如果更新内核或更改它在磁盘上的位置，不必重新安装 GRUB。事实上，如有必要，只要更新 menu.lst 文件即可，一切将保持正常。
只有少数情况下，才需要将 GRUB 引导装入器重新安装到引导记录。首先，如果更改 GRUB root 分区的分区类型（例如，从 ext2 改成 ReiserFS），则需要重新安装。或者，如果更新 /boot/grub 中的 stage1 和 stage2 文件，由于它们来自更新版本的 GRUB，很有可能要重新安装引导装入器。其它情况下，可以不必理睬！
3 o3 p: o7 P$ l4 L, L9 T1 }
在这里只是介绍了 GRUB 的一部分。如需所有 GRUB 功能的完整描述，请阅读 GRUB 出色的 GNU 文档。只要在 bash 提示中输入 "info grub" 就可以阅读该文档。
希望fans喜欢本教程，喜欢 GRUB (Grand Unified Boot Loader) 的强大功能和灵活性！

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