add: linux guide grub
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06da18c324
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@ -0,0 +1,240 @@
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title: "开源世界旅行手册：Grub"
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date: 2020-01-08 10:28:00
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author: "Viletyy"
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header-style: text
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- Linux
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## Grub
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### 硬件基础
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一块硬盘，它起始的一部分扇区为主引导扇区，包括 MBR（主引导记录）和 DPT（分区表）
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每个分区起始的一部分扇区为分区引导扇区。
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在分区引导扇区之后的部分，为文件系统的索引，文件系统通过它定位文件在硬盘上的位置。不同的文件系统采用不同的索引，例如 FAT 文件系统使用文件分配表和目录区。
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绝大多数操作系统，对硬盘的读写操作，通过文件系统来完成，因此引导扇区中的内容，我们不能够在文件系统中进行操作，而需要专用软件，比如引导管理器
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我们对文件进行修改后，操作系统会将文件系统索引中的内容同步
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#### 系统引导流程
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1. 系统启动时，首先引导至 MBR，将控制权移交安装在 MBR 中的引导管理器（Windows 使用 NTLDR，Linux 通常用 Grub）
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2. 引导管理器装载自身（Grub 先装载 MBR 中的 stage1，通过 stage1 来装载文件系统中的 stage2，显示菜单和 shell 等待用户。有时 stage1 不能识别 stage2 所在分区的文件系统，这就需要装载 stage1.5 来连接 stage1 和 stage2）
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3. 引导管理器读取分区中的配置文件，并按配置文件中预设的参数运行（例如：Grub 读取`/boot/grub/menu.list`文件中内容，将可引导系统通过菜单显示）
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4. 引导管理器根据您的选择，可能会有如下活动
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- 加载内核，启动 Linux 系统检查活动分区，并引导它
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- Windows 系统：读取相应分区的引导扇区，将控制权移交该扇区中的引导管理器
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Linux 系统在安装 Grub 时，会提示您安装在 MBR 或者分区引导扇区中，如果将 Grub 安装在分区引导记录中，您必须确保 MBR 中引导管理器能够正确的引导至分区引导扇区，如果您在 MBR 中使用的是 Windows 的引导管理器 NTLDR，完成这件工作会非常困难，因此我们推荐您使用 Grub。
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### Grub 介绍
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Grub 主要有以下功能：
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- 菜单式选择
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- 命令行模式
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- 支持开机画面
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- 支持大硬盘
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您可以运行命令`grub`启动它，会显示一些版本信息和使用提示，当然还有命令提示符，如下
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```shell
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GNU GRUB version 0.97 (640K lower / 3072K upper memory)
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[Minimal BASH-like line editing is supported. For
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the first word, TAB lists possible command completions.
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Anywhere else TAB lists the possible completions of
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a device/filename.]
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grub >
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```
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您可以使用`TAB`键补全命令和路径，这非常重要，因为 Grub 中路径表示方式与操作系统是不同的，您可能比较陌生，所以尽量用 TAB 补全它，既方便，也不容易出错
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您可以在 grub>提示符后按`TAB`键，会将所有可用的命令显示出来。
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呵呵，是不是有点晕，命令可真不少啊！！！其实我们会用到的命令只有两个:**root** **setup**
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### Grub 术语
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在分区概念章节里，Linux 系统中表示分区的方法` /dev/sta5`
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```shell
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/dev/sdMN M为a起始的小写字母，表示硬盘序号；N为1起始的数字，表示分区序号
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```
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Grub 中使用的表示方法为 `hd0,1`
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```shell
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hdX,Y X为0起始的数字，表示硬盘序号；Y为0起始的数字，表示分区序号
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```
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留意它们的区别：
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- N 从 1 开始计数，X 和 Y 从 0 开始计数
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- N 为 1 ～ 4，它是一个主分区；N 为 5 或者大于 5，它是第（N-4）个逻辑分区，Y 按分区在硬盘上排列的顺序排列，无论它表示的是主分区还是逻辑分区
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举例来说：
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| 分区分布 | 主分区 | 主分区 | 逻辑分区 | 逻辑分区 | 主分区 |
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| --------- | ------ | ------ | -------- | -------- | ------ |
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| /dev/sdMN | sda1 | sda2 | sda5 | sda6 | sda3 |
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| hdX,Y | hd0,0 | hd0,1 | hd0,2 | hd0,3 | hd0,4 |
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现在我们来看 root 和 setup 命令的使用，sudo grub 进入 Grub 交互模式：
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```shell
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grub>root(hd0,1)①
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grub>setup(hd0)②
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```
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① 这个命令将 Grub 的根分区定位为（hd0,1）
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② 这个命令表示将 Grub 安装在（hd0）因为没有指定安装的分区，所以安装位置为 MBR
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#### Grub 的根分区
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为 Grub 配置文件 grub/menu.lst 和 stage 文件所在分区，假如您单独为/boot 目录挂载了一个分区，那么 Grub 的根分区通常为您系统中/boot 目录所在的分区。
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搞错了根分区，Grub 就不能正确读取配置文件，自然不能正确引导。
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#### 系统根目录所在分区
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Linux 根目录/的挂载分区。Linux 系统的分区挂载信息保存在文件系统分配表/etc/fstab 文件中
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Grub 首先读取根分区中/boot/grub/menu.lst 文件，并转到引导分区，如果是 Windows 等系统，则将控制权移动分区引导扇区中的启动管理器。如果是 Linux 系统，则加载内核和设备，并根据/etc/fstab 文件的内容挂载文件系统。
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看这个例子：（假设 Grub 安装在 MBR 中，Grub 的安装位置为（hd0））
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```shell
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title Linux
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root (hd0,0)①
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kernel (hd0,1)②/vmlinuz-2.6.15-25-686 root=/dev/sda3③ ro splash vga=0x31b
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initrd (hd0,1)④/initrd.img-2.6.15-25-686
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boot
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```
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① 这一行表示引导分区为第一块硬盘的第一个分区（hd0,0）如果下面也指定了这个参数，那么下面的优先
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② 表示当前系统的/boot 目录挂载到第一块硬盘的第二个分区（hd0,1）它是引导分区。一般情况下在“root”项中指定
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③ 表示当前系统的/目录挂载到第一块硬盘的第三个分区（hd0,2），内核根据该分区中的/etc/fstab 文件来挂载文件系统。
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④ 同 2
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### Grub 配置文件
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/boot/grub/menu.lst 文件，主要由一些下面这样的块构成的。
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```shell
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timeout 5①
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default 0②
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title Linux③
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root (hd0,2)④
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kernel (hd0,2)/boot/vmlinuz-2.6.15-25-686 root=/dev/sda3⑤ ro⑥ splash⑦ vga=0x31b⑧
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initrd (hd0,2)/boot/initrd.img-2.6.15-25-686
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boot
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title Windows
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root (hd0,0)
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makeactive⑨
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chainloader +1 ⑩
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```
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① 等待时间，如果用户在这段时间内未进行选择，则引导默认系统
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② 默认系统，从 0 开始计数，每个 title 项为一个系统
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③ 标题，title 和分隔符后的内容为 Grub 菜单中显示的条目
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④ 引导分区
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⑤ 表示当前系统的/目录挂载到第一块硬盘的第三个分区(hd0,2)，内核根据该分区中的/etc/fstab 文件来挂载文件系统
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⑥ 以只读模式挂载
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⑦ 显示启动画面
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⑧ 启动屏幕分辨率
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⑨ 设置活动分区
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⑩ 链式引导
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### Grub 安装
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#### 将 Grub 安装到系统中
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```shell
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grub-install --no-floppy① --root-directory=/boot② /dev/sdM③
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```
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① 不使用软盘
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② 文件安装目录，通常不需要指定
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③ 目标磁盘
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这一步只是拷贝 Grub 到文件。如果是修复系统，通常情况下它们已经存在，直接进行下一步就可以
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#### 将 Grub 安装到 MBR
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`sudo grub`进入 Grub 交互模式：
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```shell
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grub> find /boot/grub/stage2①
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(hd0,0)
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grub> root (hd0,0)③
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Filesystem type is xfs, partition type 0x83④
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grub> setup (hd0)⑤
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Checking if "/boot/grub/stage1" exists... yes
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Checking if "/boot/grub/stage2" exists... yes
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Checking if "/boot/grub/xfs_stage1_5" exists... yes⑥
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Running "embed /boot/grub/xfs_stage1_5 (hd0)"... 19 sectors are embeded.⑦succeeded
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Running "install /boot/grub/stage1 (hd0) (hd0)1+19 p (hd0,0)/boot/grub/stage2/boot/grub/menu.lst"... succeeded⑧
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```
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① 搜索 stage2 文件所在的分区，通常就是 Grub 根分区
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② 返回 Grub 根分区名称
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③ 将这个分区设为 Grub 根分区
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④ 返回 Grub 根分区的文件系统信息
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⑤ 将 Grub 安装到 MBR。注意是(hd0)而不是(hd0,0)
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⑥ 检查需要的文件是否存在，因为用了 XFS 文件系统，所以需要 xfs_stage1_5
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⑦ 将 xfs_stage1_5 嵌入到 MBR，不然 Grub 不能够读取 XFS 分区中的 stage2
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⑧ 将 stage1 安装到 MBR，并指向 stage2 和 menu.list
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⑨ 退出
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> 可以使用**`TAB`**补全，或者按两次**`TAB`**列出提示
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### Grub 使用
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在 Grub 启动菜单中，您可以选择您要的选项，按下 d 删除该项；或者按下 e 键，进入到编辑模式
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修改您的启动参数，完成后回车
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按 b 键，Grub 将以您修改后的参数引导系统。
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在 Grub 启动菜单中，按下 c 进入命令模式，操作与交互模式基本相同；只不过最后一个命令是 boot，而不是 quit
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参考资料：
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- [开源世界旅行手册](https://i.linuxtoy.org/docs/guide/)
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