详解grub（二）_grub2命令详解

四、各种img和stage文件的说明

img文件是grub2生成的，stage文件是传统grub生成的。下面是各种文件的说明。

grub2中的img文件

grub2生成了好几个img文件，有些分布在/usr/lib/grub/i386-pc目录下，有些分布在/boot/grub2/i386-pc目录下。

下图描述了各个img文件之间的关系。其中core.img是动态生成的，路径为/boot/grub2/i386-pc/core.img，而其他的img则存在于/usr/lib/grub/i386-pc目录下。当然，在安装grub时，boot.img会被拷贝到/boot/grub2/i386-pc目录下。

(1)boot.img

在BIOS平台下，boot.img是grub启动的第一个img文件，它被写入到MBR中或分区的boot sector中，因为boot sector的大小是512字节，所以该img文件的大小也是512字节。

boot.img唯一的作用是读取属于core.img的第一个扇区并跳转到它身上，将控制权交给该扇区的img。由于体积大小的限制，boot.img无法理解文件系统的结构，因此grub2-install将会把core.img的位置硬编码到boot.img中，这样就一定能找到core.img的位置。

(2)core.img

core.img根据diskboot.img、kernel.img和一系列的模块被grub2-mkimage程序动态创建。core.img中嵌入了足够多的功能模块以保证grub能访问/boot/grub，并且可以加载相关的模块实现相关的功能，例如加载启动菜单、加载目标操作系统的信息等，由于grub2大量使用了动态功能模块，使得core.img体积变得足够小。

core.img中包含了多个img文件的内容，包括diskboot.img/kernel.img等。

core.img的安装位置随MBR磁盘和GPT磁盘而不同，这在上文中已经说明过了。

(3)diskboot.img

如果启动设备是硬盘，即从硬盘启动时，core.img中的第一个扇区的内容就是diskboot.img。diskboo.img的作用是读取core.img中剩余的部分到内存中，并将控制权交给kernel.img，由于此时还不识别文件系统，所以将core.img的全部位置以block列表的方式编码，使得diskboot.img能够找到剩余的内容。

该img文件因为占用一个扇区，所以体积为512字节。

(4)cdboot.img

如果启动设备是光驱(cd-rom)，即从光驱启动时，core.img中的第一个扇区的的内容就是cdboo.img。它的作用和diskboot.img是一样的。

(5)pexboot.img

如果是从网络的PXE环境启动，core.img中的第一个扇区的内容就是pxeboot.img。

(6)kernel.img

kernel.img文件包含了grub的基本运行时环境：设备框架、文件句柄、环境变量、救援模式下的命令行解析器等等。很少直接使用它，因为它们已经整个嵌入到了core.img中了。注意，kernel.img是grub的kernel，和操作系统的内核无关。

如果细心的话，会发现kernel.img本身就占用28KB空间，但嵌入到了core.img中后，core.img文件才只有26KB大小。这是因为core.img中的kernel.img是被压缩过的。

(7)lnxboot.img

该img文件放在core.img的最前部位，使得grub像是linux的内核一样，这样core.img就可以被LILO的"image="识别。当然，这是配合LILO来使用的，但现在谁还适用LILO呢？

(8)*.mod

各种功能模块，部分模块已经嵌入到core.img中，或者会被grub自动加载，但有时也需要使用insmod命令手动加载。

传统grub中的stage文件

stage文件也分布在两个地方：/usr/share/grub/RELEASE目录下和/boot/grub目录下，/boot/grub目录下的stage文件是安装grub时从/usr/share/grub/RELEASE目录下拷贝过来的。

(1)stage1

stage1文件在功能上等价于boot.img文件。目的是跳转到stage1_5或stage2的第一个扇区上。

(2)*_stage1_5

*stage1_5文件包含了各种识别文件系统的代码，使得grub可以从文件系统中读取体积更大功能更复杂的stage2文件。从这一方面考虑，它类似于core.img中加载对应文件系统模块的代码部分，但是core.img的功能远比stage1_5多。

stage1_5一般安装在MBR后、第一个分区前的那段空闲空间中，也就是MBR gap空间，它的作用是跳转到stage2的第一个扇区。

其实传统的grub在某些环境下是可以不用stage1_5文件就能正常运行的，但是grub2则不能缺少core.img。

(3)stage2

stage2的作用是加载各种环境和加载内核，在grub2中没有完全与之相对应的img文件，但是core.img中包含了stage2的所有功能。

当跳转到stage2的第一个扇区后，该扇区的代码负责加载stage2剩余的内容。

注意，stage2是存放在磁盘上的，并没有像core.img一样嵌入到磁盘上。

(4)stage2_eltorito

功能上等价于grub2中的core.img中的cdboot.img部分。一般在制作救援模式的grub时才会使用到cd-rom相关文件。

(5)pxegrub

功能上等价于grub2中的core.img中的pxeboot.img部分。

五、grub2配置文件

grub2的默认配置文件为/boot/grub2/grub.cfg，该配置文件的写法弹性非常大，但绝大多数需要修改该配置文件时，都只需修改其中一小部分内容就可以达成目标。

grub2-mkconfig程序可用来生成符合绝大多数情况的grub.cfg文件，默认它会自动尝试探测有效的操作系统内核，并生成对应的操作系统菜单项。使用方法非常简单，只需一个选项"-o"指定输出文件即可。

grub2-mkconfig -o /boot/grub2/grub.cfg
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通过/etc/default/grub文件生成grub.cfg

官方手册原文

grub2-mkconfig是根据/etc/default/grub文件来创建配置文件的。 该文件中定义的是grub的全局宏，修改内置的宏可以快速生成grub配置文件。实际上在/etc/grub.d/目录下还有一些grub配置脚本，这些shell脚本读取一些脚本配置文件(如/etc/default/grub)，根据指定的逻辑生成grub配置文件。若有兴趣，不放读一读/etc/grub.d/10_linux文件，它指导了创建grub.cfg的细节，例如如何生成启动菜单。

在/etc/default/grub中，使用"key=vaule"的格式，key全部为大小字母，如果vaule部分包含了空格或其他特殊字符，则需要使用引号包围。

例如，下面是一个/etc/default/grub文件的示例：

虽然可用的宏较多，但可能用的上的就几个：GRUB_DEFAULT、GRUB_TIMEOUT、GRUB_CMDLINE_LINUX和GRUB_CMDLINE_LINUX_DEFAULT。

以下列出了部分key。

(1).GRUB_DEFAULT

默认的菜单项，默认值为0。其值可为数值N，表示从0开始计算的第N项是默认菜单，也可以指定对应的title表示该项为默认的菜单项。使用数值比较好，因为使用的title可能包含了容易改变的设备名。例如有如下菜单项：

menuentry 'Example GNU/Linux distribution' --class gnu-linux --id example-gnu-linux {
    ...
}
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如果想将此菜单设为默认菜单，则可设置"GRUB_DEFAULT=example-gnu-linux"。

如果GRUB_DEFAULT的值设置为"saved"，则表示默认的菜单项是"GRUB_SAVEDEFAULT"或"grub-set-default"所指定的菜单项。

(2).GRUB_SAVEDEFAULT

默认该key的值未设置。如果该key的值设置为true时，如果选定了某菜单项，则该菜单项将被认为是新的默认菜单项。该key只有在设置了"GRUB_DEFAULT=saved"时才有效。

不建议使用该key，因为GRUB_DEFAULT配合grub-set-default更方便。

(3).GRUB_TIMEOUT

在开机选择菜单项的超时时间，超过该时间将使用默认的菜单项来引导对应的操作系统。默认值为5秒。等待过程中，按下任意按键都可以中断等待。

设置为0时，将不列出菜单直接使用默认的菜单项引导与之对应的操作系统，设置为"-1"时将永久等待选择。

是否显示菜单，和"GRUB_TIMEOUT_STYLE"的设置有关。

(4).GRUB_TIMEOUT_STYLE

如果该key未设置值或者设置的值为"menu"，则列出启动菜单项，并等待"GRUB_TIMEOUT"指定的超时时间。

如果设置为"countdown"和"hidden"，则不显示启动菜单项，而是直接等待"GRUB_TIMEOUT"指定的超时时间，如果超时了则启动默认菜单项并引导对应的操作系统。在等待过程中，按下"ESC"键可以列出启动菜单。设置为countdown和hidden的区别是countdown会显示超时时间的剩余时间，而hidden则完全隐藏超时时间。

(5).GRUB_DISTRIBUTOR

设置发行版的标识名称，一般该名称用来作为菜单的一部分，以便区分不同的操作系统。

(6).GRUB_CMDLINE_LINUX

添加到菜单中的内核启动参数。例如：

GRUB_CMDLINE_LINUX="crashkernel=ro root=/dev/sda3 biosdevname=0 net.ifnames=0 rhgb quiet"
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(7).GRUB_CMDLINE_LINUX_DEFAULT

除非"GRUB_DISABLE_RECOVERY"设置为"true"，否则该key指定的默认内核启动参数将生成两份，一份是用于默认启动参数，一份用于恢复模式(recovery mode)的启动参数。

该key生成的默认内核启动参数将添加在"GRUB_CMDLINE_LINUX"所指定的启动参数之后。

(8).GRUB_DISABLE_RECOVERY

该项设置为true时，将不会生成恢复模式的菜单项。

(9).GRUB_DISABLE_LINUX_UUID

默认情况下，grub2-mkconfig在生产菜单项的时候将使用uuid来标识Linux 内核的根文件系统，即"root=UUID=…"。

例如，下面是/boot/grub2/grub.cfg中某菜单项的部分内容。

menuentry 'CentOS Linux (3.10.0-327.el7.x86_64) 7 (Core)' --class centos --class gnu-linux --class gnu --class os --unrestricted $menuentry_id_option 'gnulinux-3.10.0-327.el7.x86_64-advanced-b2a70faf-aea4-4d8e-8be8-c7109ac9c8b8' {
        ......

        linux16 /vmlinuz-3.10.0-327.el7.x86_64 root=UUID=b2a70faf-aea4-4d8e-8be8-c7109ac9c8b8 ro crashkernel=auto biosdevname=0 net.ifnames=0 quiet LANG=en_US.UTF-8

        initrd16 /initramfs-3.10.0-327.el7.x86_64.img

}
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虽然使用UUID的方式更可靠，但有时候不太方便，所以可以设置该key为true来禁用。

(10).GRUB_BACKGROUND

设置背景图片，背景图片必须是grub可读的，图片文件名后缀必须是".png"、“.tga”、“.jpg”、“.jpeg”，在需要的时候，grub会按比例缩小图片的大小以适配屏幕大小。

(11).GRUB_THEME

设置grub菜单的主题。

(12).GRUB_GFXPAYLOAD_LINUX

设置为"text"时，将强制使用文本模式启动Linux。在某些情况下，可能不支持图形模式。

(13).GRUB_DISABLE_OS_PROBER

默认情况下，grub2-mkconfig会尝试使用os-prober程序(如果已经安装的话，默认应该都装了)探测其他可用的操作系统内核，并为其生成对应的启动菜单项。设置为"true"将禁用自动探测功能。

(14).GRUB_DISABLE_SUBMENU

默认情况下，grub2-mkconfig如果发现有多个同版本的或低版本的内核时，将只为最高版本的内核生成顶级菜单，其他所有的低版本内核菜单都放入子菜单中，设置为"y"将全部生成为顶级菜单。

(15).GRUB_HIDDEN_TIMEOUT(已废弃，但为了向后兼容，仍有效)

使用"GRUB_TIMEOUT_STYLE={countdown|hidden}"替代该项

(16).GRUB_HIDDEN_TIMEOUT_QUIET(已废弃，但为了向后兼容，仍有效)

配合GRUB_HIDDEN_TIMEOUT使用，可以使用GRUB_TIMEOUT_STYLE=countdown来替代这两项。

脚本方式直接编写grub.cfg文件

官方手册原文

• 注释符：从#开始的字符都被认为是注释，所以grub支持行中注释

• 连接操作符：{ } | & $ ; < >

• 保留关键字和符号：! [[ ]] { } case do done elif else esac fi for function if in menuentry select then time until while。并非所有的关键字都有用，只是为了日后的功能扩展而提前提供的。

• 引号和转义符
  对于特殊的字符需要转义。有三种方式转义：使用反斜线、使用单引号、使用双引号。

  反斜线转义方式和shell一样。

  单引号中的所有字符串都是字面意思，没有任何特殊意义，即使单引号中的转义符也被认为是纯粹的字符。所以’'‘是无法保留单引号的。单引号需要使用双引号来转移，所以应该写"’"。

  双引号和单引号作用一样，但它不能转义某几个特殊字符，包括"$"和"\ddot{。}对于双引号中的"$“符号，它任何时候都保留本意。对于”“，只有反斜线后的字符是’$‘、’”‘、’'时才表示转义的意思，另外 ，某行若以反斜线结尾，则表示续行，但官方不建议在grub.cfg中使用续行符。

• 变量扩展
  使用$符号引用变量，也可以使用${var}的方式引用var变量。

  支持位置变量，例如$1引用的是第一个参数。

  还支持特殊的变量，如$?表示上一次命令的退出状态码。如果使用了位置变量，则还支持$*、$@和$#，$\ast 代表的所有参数整体，各参数之间是不可分割的，$@也代表所有变量，但$@的各参数是可以被分割的，$#表示参数的个数。

• 简单的命令
  可以在grub.cfg中使用简单的命令。各命令之间使用换行符或分号表示该命令结束。

  如果在命令前使用了"!"，则表示逻辑取反。

• 循环结构：for name in word …; do list; done

• 循环结构：while cond; do list; done

• 循环结构：until cond; do list; done

• 条件判断结构：if list; then list; [elif list; then list;] … [else list;] fi

• 函数结构：function name { command; … }

• 菜单项命令：menuentry title [–class=class …] [–users=users] [–unrestricted] [–hotkey=key] [–id=id] { command; … }
  这是grub.cfg中最重要的项，官方原文

  该命令定义了一个名为title的grub菜单项。当开机时选中该菜单项时，grub会将chosen环境变量的值赋给"–id"(如果给定了"–id"的话)，执行大括号中的命令列表，如果直到最后一个命令都全部执行成功，且成功加载了对应的内核后，将执行boot命令。随后grub就将控制权交给了操作系统内核。

  –class：该选项用于将菜单分组，从而使得grub可以通过主题样式为不同组的菜单显示不同的样式风格。一个menuentry中，可以使用多次class表示将该菜单分到多个组中去。

  –users：该选项限定只有此处列出的用户才能访问该菜单项，不指定该选项时将表示所有用户都能访问该菜单。

  –unrestricted：该选项表示所有用户都有权访问该菜单项。

  –hotkey：该选项为该菜单项关联一个热键，也就是快捷键，关联热键后只要按下该键就会选中该菜单。热键只能是字母键、backspace键、tab键或del键。

  –id：该选项为该菜单关联一个唯一的数值。id的值可以由ASCII字母、数字//下划线组成，且不得以数字开头。

  所有其他的参数包括title都被当作位置参数传递给大括号中的命令，但title总是$1，除title外的其余参数，位置值从前向后类推。

• break [n]：强制退出for/while/until循环

• continue [n]：跳到下一次迭代，即进入下一次循环

• return [n]：指定返回状态码

• setparams [arg] …：从$1开始替换位置参数

• shift [n]：踢掉前n个参数，使得第n+1个参数变为$ 1，但和shell中不一样的是，踢掉了前n个参数后，从KaTeX parse error: Expected 'EOF', got '#' at position 1: #̲-n+1到#这些参数的位置不变

grub环境

在linux或linux16命令之后，必须紧跟着使用init或init16命令装载init ramdisk文件。

一般为/boot分区下的vmlinuz-RELEASE_NUM文件。

但在grub环境下，boot分区被当作root分区，即根分区，假如boot分区为第一块磁盘的第一个分区，则应该写成：

linux (hd0,msdos1)/vmlinuz-XXX

或者相对路径的：

set root=‘hd0,msdos1’

linux /vmlinuz-XXX

在grub阶段可以传递内核的启动参数(内核的参数包括3类：编译内核时参数，启动时参数和运行时参数)，可以传递的启动参数非常非常多，完整的启动参数列表见：http://redsymbol.net/linux-kernel-boot-parameters。这里只列出几个常用的：

init= ：指定Linux启动的第一个进程init的替代程序。
root= ：指定根文件系统所在分区，在grub中，该选项必须给定。
ro,rw ：启动时，根分区以只读还是可读写方式挂载。不指定时默认为ro。
initrd ：指定init ramdisk的路径。在grub中因为使用了initrd或initrd16命令，所以不需要指定该启动参数。
rhgb ：以图形界面方式启动系统。
quiet ：以文本方式启动系统，且禁止输出大多数的log message。
net.ifnames=0：用于CentOS 7，禁止网络设备使用一致性命名方式。
biosdevname=0：用于CentOS 7，也是禁止网络设备采用一致性命名方式。
：只有net.ifnames和biosdevname同时设置为0时，才能完全禁止一致性命名，得到eth0-N的设备名。
例如：

linux16 /vmlinuz-3.10.0-327.el7.x86_64 root=UUID=edb1bf15-9590-4195-aa11-6dac45c7f6f3 ro rhgb quiet LANG=en_US.UTF-8

另外，root启动参数有多种定义方式，可以使用UUID的方式指定，也可以直接指定根文件系统所在分区，如"root=/dev/sda2"，

六、 grub配置和安装示例

grub.conf示例

首先写一个grub.cfg。例如此处，在msdos磁盘上安装了两个操作系统，CentOS 7和CentOS 6。

# 设置一些全局环境变量
set default=0
set fallback=1
set timeout=3

# 将可能使用到的模块一次性装载完
# 支持msdos的模块
insmod part_msdos
# 支持各种文件系统的模块
insmod exfat
insmod ext2
insmod xfs
insmod fat
insmod iso9660

# 定义菜单
menuentry 'CentOS 7' --unrestricted {
        search --no-floppy --fs-uuid --set=root 367d6a77-033b-4037-bbcb-416705ead095
        linux16 /vmlinuz-3.10.0-327.el7.x86_64 root=UUID=b2a70faf-aea4-4d8e-8be8-c7109ac9c8b8 ro biosdevname=0 net.ifnames=0 quiet
        initrd16 /initramfs-3.10.0-327.el7.x86_64.img
}
menuentry 'CentOS 6' --unrestricted {
        search --no-floppy --fs-uuid --set=root f5d8939c-4a04-4f47-a1bc-1b8cbabc4d32
        linux16 /vmlinuz-2.6.32-504.el6.x86_64 root=UUID=edb1bf15-9590-4195-aa11-6dac45c7f6f3 ro quiet
        initrd16 /initramfs-2.6.32-504.el6.x86_64.img
}
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然后执行grub安装操作。

shell> grub2-install /dev/sda
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旧版GRUB grub.conf配置

default=0  # 默认启动第一个系统
timeout=5  # 等待超时时间5秒
splashimage=(hd0,0)/grub/splash.xpm.gz  # 背景图片
hiddenmenu  # 隐藏菜单，若要显式，在启动时按下ESC
title Red Hat Enterprise Linux AS (2.6.18-92.el5)  # 定义操作系统的说明信息
    root (hd0,0) 
    kernel /vmlinuz-2.6.18-92.el5 ro root＝/dev/sda2 rhgb quiet
    initrd /initrd-2.6.18-92.el5.img
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在说明配置方法之前，需要说明一个关键点，boot是否是一个独立的分区，它影响后面路径的配置。

在一个正常的操作系统中查看/boot/grub/grub.conf文件，可以在NOTICE段看到提示，说你是否拥有一个独立的boot分区？如果有则意味着kernel和initrd的路径是从/开始的而不是/boot开始的，如/vmlinuz-xxx，如果没有独立的boot分区，则kernel和initrd的路径中需要指明boot路径，例如Boot没有分区而是在/文件系统下的一个目录，则/boot/vmlinuz-xxx。

root (hd0,0)定义grub识别的根。一般定义的都是boot所在的分区，grub只能识别hd，所以这里只能使用hd，hd0表示在第一块磁盘上，hd0,0的第二个0表示boot在第一个分区上，grub2在分区的计算上是从1开始的，这是传统grub和grub2不同的地方。

kernel定义内核文件的路径和启动参数，等价于grub2的linux命令或linux16命令。首先说明参数，ro表示只读，root=/dev/sda[N]或者root=UUID="device_uuid_num"指定根文件系统所在的分区，这是必须的参数。rhgb表示在操作系统启动过程中使用图形界面输出一些信息，将其省略可以加快启动速度，quiet表示启动操作系统时静默输出信息。再说明路径，如果是boot是独立分区的，则kernel的路径定义方式为/vmlinuz-xxx，如果没有独立分区，则指明其绝对路径，一般都是在根文件系统下的目录，所以一般为/boot/vmlinuz-xxx。

initrd定义init ramdisk的路径，路径的定义方式同kernel。除了路径之外没有任何参数。

或者使用下图的UUID的方式。

如果没有指定root=的选项，将报错“no or empty root …… dracut…kernel panic”的错误。如下图。