Linux操作系统GRUB引导程序配置方法大全

范堡 发布于 2009/05/07 15:36
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1. GRUB 介绍
计算机在启动的时候,首先由BIOS中的程序执行自检,自检通过后,就根据CMOS的配置找到第一个可启动磁盘的MBR中的Boot Loader程序(一般在启动盘的第一个物理扇区,占416字节),并把控制权交给Boot Loader,由Boot Loader进一步完成操作系统内核的加载。当Boot Loader找到内核之后,就把控制权交给操作系统内核,由内核继续完成系统的启动。
可以看出,Boot Loader 是计算机启动中第二个要执行的程序,它是引导操作系统的关键程序。可以引导操作系统的Boot Loader主要有LiLo、GRUB以及Windows下的MBR程序。其中,GRUB是目前使用最为广泛,并且非常优秀的一款启动引导程序。
(1) GRUB特性
q 提供了图形和文本两种操作接口
q 提供文本格式可手工修改的配置文件
q 支持动态加载需要的模块
q 可以移植到不同的平台上
q 支持国际化语言,如英文,中文,日文汉文等多字节语言
q 跨平台的安装,允许从另一个平台上安装GRUB q 支持rescue模式,可用于系统无法引导的情况
q 支持多种可执行文件格式,支持各种a.out格式和ELF格式
q 多文件系统识别。如BSD FFS,DOS FAT16,FAT32和Linux ext2fs q 支持压缩文件的解压缩。能够解压缩被gzip压缩的文件
q 能够使用BIOS所检测到的全部RAM空间
q 支持硬盘的LBA模式,能够访问8GB以外的全部硬盘空间
q 支持网络引导,可以通过TFTP协议从网络上得到操作系统映象文件并引导
(2) GRUB对设备的命名
首先,GRUB对设备的命名必须包含在小括号( )内;其次,GRUB不区分IDE硬盘和SCSI硬盘,统一使用hdx,其中x指定BIOS中硬盘的编号,并从0开始计数,而且IDE硬盘编号小于SCSI硬盘;第三,GRUB用fdx指定软盘设备,x是软盘驱动器号。下面是一些GRUB对设备命名的举例:
q (fd0)表示第1个软盘
q (hd0,1)表示第1个硬盘的第2个分区
q (hd0,0)/boot/vmlinuz表示第1个硬盘的第一个分区下的boot/目录下的vmlinuz文件。如果没有指定某个分区,则表示使用整个设备,否则只使用指定的分区
q (hd0,2,a)专用于FreeBSD,FreeBSD有一个slice概念,把一个分区进一步分为几个slice,此处指明是第1块硬盘的第3个分区中的slice a (3) GRUB的执行流程
GRUB的工作原理如图5.2所示。当系统加电后,固化在BIOS中的程序首先对系统硬件进行自检,自检通过后,就加载启动磁盘上的MBR,并将控制权交给MBR中的程序(stage1),stage1执行,判断自己是否GRUB,如果是且配置了stage1_5,则加载stage1_5,否则就转去加载启动扇区,接着,stage2被加载并执行,由stage2借助stage1_5驱动文件系统,并查找grub.conf,显示启动菜单供用户选择,然后根据用户的选择或默认配置加载操作系统内核,并将控制权交给操作系统内核,由内核完成操作系统的启动。
从上面的叙述可以看出,GRUB涉及到几个重要的文件:
第一个就是stage1。它被安装在MBR扇区(0面0磁道的第1扇区),大小为512字节(446字节代码+64字节分区表+2字节标志55AA),它负责加载存放于0面0道第2扇区的start程序。
第二个是stage1_5。stage1_5负责识别文件系统和加载stage2,所以stage1_5往往有多个,以支持不同文件系统的读取。在安装GRUB的时候,GRUB会根据当前/boot/分区类型,加载相应的stage1_5到0面0磁道的第3扇区。stage1_5是由start加载的。
第三个是stage2。它负责显示启动菜单和提供用户交互接口,并根据用户选择或默认配置加载操作系统内核。同前两个文件不同,stage2是存放在磁盘上/boot/grub下。
第四个是menu.lst(/boot/grub/grub.conf的链接)。grub.conf是一个基于脚本的文本文件,其中包含菜单显示的配置和各个操作系统的内核加载配置。GRUB根据grub.conf显示启动菜单,提供同用户交互界面。GRUB正是根据用户选择或默认配置和grub.conf的内核配置加载相应的内核程序,并把控制权交给内核程序,使得内核程序完成真正的操作系统的启动。
其它重要文件,GRUB除了上面叙述的主要文件之外,还包括支持交互功能的一些磁盘程序。主要包括/sbin/下的grub、grub-install、grub-md5-crypt和grub-terminfo和/usr/bin/mbchk,以及/boot/grub下的设备映像文件(device.map)和菜单背景图像文件(splash.xpm.gz)。
通过上面的分析总结,可以很容易地看出,GRUB实际上包含两部分,一部分被安装在磁盘的特殊扇区,另外一部分则以文件的形式存在。要让GRUB启动操作系统,就必须首先把GRUB的stage1和stage1_5(根据文件系统自动选择是否安装)安装到磁盘的特殊扇区,另外,在磁盘的/boot/grub下存在有grub.conf、device.map等文件和支持交互的程序,而且这些程序必须在PATH环境变量指定的路径中。具备了这些知识,相信不管是安装、配置、备份或修复GRUB都不是件很难的是情。下面,就来逐个讲解这些知识。
2. 编译安装GRUB
一般情况下,当完成Linux操作系统的安装后,系统中已经安装好了LILO或GRUB引导程序。由于系统出现故障或需要更换LILO为GRUB时,需全新或重新安装GRUB。如何安装和配置GRUB就是下面要介绍的内容。而有时候,GRUB出现了故障,但并不需要重新安装,从后面的内容中,读者也可以读到如何修复GRUB的知识。
(1) 下载安装包
可以从ftp://alpha.gnu.org/gnu/grub/下载GRUB的源码。具体安装方法请参考下面的内容,这里的安装过程都是在RHEL 4中进行的。
(2) 检查是否安装GRUB #rpm -q grub 如果显示grub-0.95-3.5或其它版本的GRUB的信息,说明系统已经安装了,则执行如下命令首先将其卸载:
#rpm -e grub (3) 编译源码安装
a.) 编译条件
要编译GRUB的源代码,系统必须具备以下条件:
q GCC2.95或者以上版本
q 安装了GNU Make q binutils2.9.1.0.23或者个更高版本
q Texinfo 4.0或者更高版本
q Autoconf 2.5x q Automake 1.7 或者更高版本
b.) 编译安装
这里,假设下载的GRUB源代码为grub-0.95.tar.gz,并放在~/(当前用户的主目录)下。通过编译源代码安装GRUB的基本过程如下:
#tar -zxvf grub-0.95.tar.gz #解压源代码
#cd grub-0.95 #转入grub目录
#./configure #生成Makefile文件
#make install #编译代码并安装
(4) 安装GRUB到MBR GRUB的工作目录是在/boot/grub下,而make install并没将其安装到/boot/grub。所以,安装完成后要执行如下一些操作:
a) 把/usr/local/share/grub/i386-pc/目录下的所有文件统统拷贝到/boot/grub/目录下
#cp /usr/local/share/grub/i386-pc/* /boot/grub/ b) 在/boot/grub下创建grub.conf文件,并建立一个到grub.conf的软链接menu.lst #cd /boot/grub #touch grub.conf #ln -s grub.conf menu.lst 注意!如果已经存在grub.conf,就最好不要再次创建,需要时直接修改即可。
c) 确认/usr/local/sbin和/usr/local/bin在PATH变量的值中,执行如下命令检查
#env |grep PATH 如果发现/usr/local/sbin和/usr/local/bin不在PATH变量中,可以通过如下命令修改:
#export PATH=$PATH /usr/local/sbin:/usr/local/bin d) 安装GRUB到MBR GRUB在启动中,被BIOS调用,只有放在MBR中才可以被调用,所以,GRUB要让BIOS调用,就必须安装在MBR中。实际上是将stage1安装到MBR中,也可能根据文件系统选择安装了stage1_5。下面,提供几个安装GRUB的例子:
#grub-install /dev/hda //将GRUB安装到第1块IDE硬盘的MBR #grub-install /dev/sda //将GRUB安装到第1块SCSI硬盘的MBR #grub-install /dev/fd0 //将GRUB安装到软盘
#grub-install /dev/hda1 //将GRUB安装到第1快硬盘的0扇区,当用其它引导程序引导系统时,往往选择这种方式,以免覆盖其它引导程序。
e) 在GRUB的命令行模式下安装GRUB 关于GRUB命令行模式及其操作方法请参考3小节的内容。在系统显示启动菜单时候按下c键,或者系统启动后在命令行执行/usr/sbin/grub程序,都可以进入GRUB的命令行模式。命令行模式下安装GRUB的基本过程如下:
q 指定启动设备
grub>root (hd0,0) #除了root后必须有空格,别的位置均不能有空格!
此处(hd0,0)是指第1块硬盘的第1个分区。如果不能确定包含GRUB的stage1文件的分区,可以通过find指令查找确定:
grub> find /boot/grub/stage1 #查找stage1 GRUB将会查找文件/boot/grub/stage1并显示包含这个文件的设备名,这个设备就是上面要用到的设备。
q 安装GRUB grub> setup (hd0) #除了setup后必须有空格,别的位置均不能有空格!
这条命令将会在第1块硬盘的MBR安装GRUB,如果不想在MBR安装GRUB,而是希望将GRUB安装在某分区的引导扇区的话,可以用下面的命令安装:
grub> setup (hd0,0) #除了setup后必须有空格,别的位置均不能有空格!
这将会在第1块硬盘的第1个分区的引导扇区安装GRUB。
q 退出GRUB grub>quit f) 重启机器,新安装的GRUB生效
3. GRUB的交互操作
为了方便用户交互使用GRUB,GRUB提供了交互模式,下面分别作一介绍:
(1) 命令行模式
登陆Linux系统后,在命令行中输入grub,便可以进入到命令行模式。如图4-3所示。进入命令行模式后GRUB会给出一个命令提示符“grub>”,此时就可以键入命令,按回车执行。此模式下允许类似于Bash shell的命令行编辑功能:

或<右箭头键> 光标右移一个字符
或<左箭头键> 光标左移一个字符
到这一行的开头
到行尾
删除光标处的字符
删除光标左边的字符
删除光标右边的所有字符(包括光标处的字符)
删除光标左边的所有字符(包括光标处的字符)
恢复上次删除的字符串到光标位置
或<向上键> 历史记录中的上一条命令
或<向下键> 历史记录中的下一条命令
启动时GRUB命令行模式在命令行模式下 键有补全命令的功能,如果你敲入了命令的前一部分,键入 系统将列出所有可能以你给出的字符串开头的命令。如果你给出了命令,在命令参数的位置按下 键,系统将给出这条命令的可能的参数列表。
在计算机启动的时候,GRUB首先显示启动菜单,这是如果用户按键盘的“c”键,便进入如图4-4所示的命令行模式,它的操作和在Linux的命令行模式是一样的。
(2) 菜单模式
系统在启动时,如果找到/boot/grub/menu.lst,则grub显示grub并进入菜单模式,如图4-4所示。菜单模式下用户可以选择要启动的操作系统,或者修改配置。菜单的定义在menu.lst文件中,也可以从菜单模式按 键进入命令行模式,并且可以按 键从命令行模式返回菜单模式。菜单模式下按 键将进入菜单编辑模式。
(3) 菜单编辑模式
菜单编辑模式用来对菜单项进行编辑改变,其界面和菜单模式的界面十分类似,不同的是菜单中显示的是对应某个菜单项的命令列表。如果在编辑模式下按下 ,则取消所有当前对菜单的编辑并回到菜单模式下。在编辑模式下选中一个命令行,就可以对这条指令进行修改,修改完毕后按下回车,GRUB将提示你确认并完成修改。如果你想在当前命令列表中增加一条命令,按 在当前命令的下面增加一条指令,按 在当前命令前处增加一条指令,按 删除一条指令。
在实际中,菜单模式用于选择要启动的操作系统,菜单编辑模式用于临时修改编辑启动菜单,这样的修改可疑通过命令写入MBR活指定的分区,但并不影响grub.conf。命令行模式也是一样,可以通过命令方式动态启动一个操作系统,同时也不影响grub.conf。所以,菜单编辑模式和命令行模式常常用来安装GRUB到MBR或动态引导一个操作系统。而GRUB的配置文件,则是系统启动时GRUB程序必须加载的配置文件,这个文件中有关于GRUB的各种配置。不需要用户每次启动都执行繁琐的命令了。
4. GRUB配置文件
grub.conf是GRUB的配置文件,其结构比较简单,可以分为两部分,第一步分是全局配置,另外一部分就是每个操作系统的启动配置。其中可以有多个操作系统的菜单配置。下面就是一个具体的例子。
#=================/boot/grub/grub.conf文件范例================== timeout 30 # 等待用户选择菜单项的时间(以秒计),超时则引导默认的选项
default 0 # 默认选项,第一项
fallback 1 # 如果第一项出错,则启动下面的后备选项
splashimage=(hd0,0)/grub/splash.xpm.gz #GRUB启动画面
#以下是启动Linux的配置
titleRed Hat Linux Enterprise AS3 for syd168 #启动项的菜单标题
root (hd0,0) #指定根文件系统,第1块硬盘第1个扇区中的/boot。
kernel /vmlinuz-2.4.18 ro root=LABEL=/ #内核在/boot中
initrd /initrd-2.4.18-14.img #启动RAM盘在/boot下
#以下是启动Windows的配置,如果只有Linux就不需要
title Windows2003 Enterprise for syd168 #Windows启动菜单标题
root noverify(hd0,1) #该操作系统在hd0的第二分区,不mount chainloader +1 #从第一个硬盘的第二个分区引导Windows #=================/boot/grub/grub.conf文件范例================== 上面的例子,只是简单说明了GRUB中启动Linux和Windows的配置方法。更多的启动配置请参考下面内容。
5. 引导多系统配置
GRUB支持多操作系统引导。用GRUB引导后可以进入命令行模式或者菜单模式,可以通过灵活的命令行模式选择引导各个分区的操作系统,指定引导参数。GRUB支持三种引导方法,一种是直接引导操作系统内核,另一种是通过chainload进行间接引导,第三种就是通过网络引导操作系统。
对于GRUB能够支持的Linux,FreeBSD,OpenBSD,NetBSD,GUN Mach等可以通过直接引导完成,但是对于GRUB不支持的操作系统(如Windows),需要用第二种方法chainload来完成。下面就分别来看看这几种引导方法:
(1) 直接引导
配置过程通常如下:
a) 用root命令设置包含操作系统内核的根设备
b) 用kernel命令装载内核映象文件,如果这个内核引导的时有参数的话,可以直接将参数加在内核文件名的后面
c) 用module或modulenounzip装载内核模块
d) boot开始引导
(2) chainload引导
a) 设置GRUB的根设备,用rootnoverify (hdx,y)指定
b) 开始引导,用chainloader +1指定,此处“+1”是指示GRUB读入分区的第一个扇区的引导记录。
c) 执行boot开始引导
以上是一般的chainloader方式,对于DOS和WINDOWS,可以简单地用两条指令进行引导:chainloader (hdx,y)+1,然后boot,其中x,y用来指明所在分区号。
(3) 从网络引导:
为了使GRUB能够支持从网络引导,需要在编译时打开网络支持选项(请参考源文件中的netboot/README.netboot)。另外,要在网络中设置两个服务:动态IP服务(BOOTP、DHCP或RARP)和FTP服务。然后,分别针对不同的服务器BOOTP,DHCP或RARP运行bootp,dhcp或rarp。如果一切设置无误的话GRUB就会给出IP,IP netmask和TFTP服务器的IP和网关的IP地址。最后,从网上得到操作系统的映象文件。下面是一个例子:
grub> bootp Probing...[NE*000] NE2000 base ... Address: 192.168.110.23 Netmask: 255.255.255.0 Server: 192.168.110.14 Gateway: 192.168.110.1 grub> root (nd) grub> kernel /tftproot/gnumach.gz root=sd0s1 (责任编辑:凌云通)

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