GRUB (简体中文)
GRUB ,即 GRand Unified Bootloader(大一统启动加载器),是一个 多重启动加载器,承自PUPA项目。该项目致力于开发一个新的启动加载器来取代如今叫做GRUB Legacy的启动加载器。后者已经难以维护,而 GRUB 从头重写了代码,实现了模块化和增强了移植性。 如今的 GRUB 也被称作 GRUB 2,而 GRUB Legacy 表示诸0.9x版本。
esp表示EFI系统分区(即 ESP)的挂载点。BIOS 系统
GUID分区表 (GPT) 特殊操作
BIOS/GPT配置中,必须使用 BIOS 启动分区。GRUB将嵌入到这个分区。
安装 GRUB 前,在一个没有文件系统的磁盘上,创建一个1兆字节(使用 fdisk 或 gdisk 和参数)的分区,将分区类型设置为 GUID 。
这个分区可以处于磁盘的前 2TB 空间中的任意位置,但需要在安装 GRUB 之前创建好。分区建立好后,按下面的命令安装启动管理器。
第一个分区之前的空间也可以用作 BIOS 启动分区,但是这会违反 GPT 对齐规范。因为这个分区不会经常访问,所以性能的影响很小,只不过有些分区工具会发出警告。可以在 fdisk 或 gdisk 中创建一个从 34 扇区开始,一直到 2047扇区的分区,然后按照上述方式设置类型。为了让其它分区对齐,可以最后再创建此分区。
主引导记录 (MBR) 特殊操作
一般来说,如果使用兼容 DOS 的分区对齐模式,MBR 512 字节结束位置和第一个分区之间都有 31KB 的空闲空间。不过,为了提供足够的空间嵌入 GRUB 的文件,建议将这个空间设置为 1 到 2 MB (FS#24103)。 建议使用支持 1 MB 分区对齐的分区软件来分区, 因为这样也能满足非 512 字节扇区磁盘分区的需求(这一点就与嵌入没有关系了)。
安装
安装 软件包 。如果之前安装过 ,安装完成后 会取代它。然后运行
# grub-install --target=i386-pc /dev/sdX
其中 是要安装 GRUB 的磁盘(不是分区),比如磁盘 、或者,而 不是 分区 /dev/sda1,你可以查看Device file#Block device names来获得块设备命名方案的详细描述。
现在你需要 生成主配置文件。
如果你的 使用了 LVM(逻辑分卷管理器),GRUB 可以安装到多个物理磁盘上。
命令的详细信息请参考 和 GRUB 手册。
UEFI 系统
- 建议阅读并理解统一可扩展固件界面 (UEFI),Partitioning (简体中文)#GUID 分区表 和 Arch boot process (简体中文)#UEFI这几个页面。
- 使用UEFI安装时,一定要让安装介质以UEFI模式启动,否则 efibootmgr 将无法添加 GRUB UEFI 启动项。 但即使在 BIOS 模式工作时,安装到后备启动路径仍然可行,因为这一过程用不到 NVRAM。
- 要从一个磁盘上使用 UEFI 模式启动,磁盘上必须要先有一个 EFI 分区。按照 EFI system partition#Check for an existing partition 上说的来查看你是否已经有一个 EFI 分区,如若没有,就创建一个。
安装
首先安装软件包 和 。其中“GRUB”是启动引导器,“efibootmgr”被 GRUB 脚本用来将启动项写入 NVRAM。
然后按照下列步骤安装 GRUB:
- 挂载 EFI 系统分区,在本节之后的内容里,把 替换成挂载点。
- 选择一个启动引导器标识,这里叫做
GRUB。这将在 中创建一个与标识同名的目录来储存 EFI 二进制文件,而且这个名字还会在 UEFI 启动菜单中表示 GRUB 启动项。 - 执行下面的命令来将 GRUB EFI 应用 安装到 ,并将其模块安装到 。
# grub-install --target=x86_64-efi --efi-directory=esp --bootloader-id=GRUB
上述安装完成后 GRUB 的主目录将位于 。注意上述例子中, 还将在固件启动管理器中创建一个条目,名叫 GRUB。-- 然而,如果你的启动条目已满,这个命令会执行失败;你需要使用 efibootmgr 来删除不必要的条目。
在配置完成后,记得#生成主配置文件。
--efi-directory和--bootloader-id是 GRUB UEFI 特有的。--efi-directory替代了已经废弃的--root-directory。- 您可能注意到在
grub-install命令中没有一个 <device_path> 选项,例如/dev/sda。事实上即使提供了 <device_path>,也会被 GRUB 安装脚本忽略,因为 UEFI 启动加载器不使用 MBR 启动代码或启动扇区。
如果遇到问题,查看 UEFI 故障排查。参见GRUB/Tips and tricks (简体中文)#UEFI 延伸阅读。
配置
完成安装之后,GRUB 在每次启动的时候载入配置文件 。你可以使用工具来#生成 grub.cfg,或者可以手动#定制 grub.cfg。
生成主配置文件
安装后,需要生成主配置文件 。配置文件的生成过程受到 中的选项和 下脚本的影响。
如果你没有进行额外配置,自动生成程序会在当前启动的系统的根文件系统中侦测配置文件。所以请确保系统已经启动或者已经通过 chroot 进入。
使用 grub-mkconfig 工具来生成 :
# grub-mkconfig -o /boot/grub/grub.cfg
自动生成脚本默认将在生成的配置文件中为所有已安装的 Arch Linux 内核添加一个条目。
如果想要自动为其他操作系统添加条目,请见#探测其他操作系统。
如果想要添加自定义条目,你可以编辑 /etc/grub.d/40_custom 文件,然后重新生成 。或者你可以创建 文件然后把条目添加进这里面。修改 文件后不用再运行 grub-mkconfig 程序,因为 文件已经在生成的主配置文件中添加了相关的 语句来引用 。
如要参考自定义菜单条目的例子,请看#启动菜单条目示例。
探测其他操作系统
想要让 grub-mkconfig 探测其他已经安装的系统并自动把他们添加到启动菜单中,安装 软件包 os-prober 并 挂载 包含其它系统的磁盘分区。然后重新运行 grub-mkconfig。如果你得到以下输出:,你需要编辑并取消下面这一行的注释,如果没有相应注释的话就在文件末尾添加上:
GRUB_DISABLE_OS_PROBER=false
然后运行 grub-mkconfig 再试一次。
MS Windows
os-prober 通常能自动发现包含 Windows 的分区。当然在载入默认的 Linux 驱动的情况下,NTFS 分区也不是总能够被探测到。如果 GRUB 没能发现它,尝试安装 NTFS-3G,然后重新挂载这个分区再试一次。
加密的 Windows 分区需要在解密之后才能挂载。对于 BitLocker,可以使用 。这足够 os-prober 来添加正确的启动条目了。
额外的参数
如想为 Linux 镜像添加额外的参数,你可以在 中设置 和 变量。生成普通启动项时,这两个参数的值会合并在一起传给内核。生成 recovery 启动项时, 仅使用 参数。
两个参数不是一定要一起用。例如要系统支持休眠后恢复,可以使用 ,其中 uuid-of-swap-partition 是你的交换分区的 UUID。这样在生成 recovery 启动项时,将不会启用 resume 功能,也不会有 参数来省略启动时的内核信息。而其他的普通启动项会包含它们。
grub-mkconfig 默认使用根文件系统的 UUID,要禁用此设置,取消 前的注释。
要生成 GRUB recovery 启动项,需要确保在 中 没有设置为 。
更多信息请参考Kernel parameters (简体中文)。
阵列
GRUB 可以很方便地操作 RAID 卷,你只需加载 GRUB 模块 或者 mdraid1x 就可以像其他卷一样进行操作了。
例如 写成:
set root=(md/0)
而 RAID 卷上的分区(如 )则是:
set root=(md/0,1)
如要在 分区使用 RAID1 时(或者 位于使用了 RAID1 的根分区之中)安装 GRUB,对于 BIOS 系统,直接在各个驱动器上运行 grub-install 即可,就像这样:
# grub-install --target=i386-pc --debug /dev/sda # grub-install --target=i386-pc --debug /dev/sdb
上例中 所在的 RAID 1 序列位于 和 上。
/boot 加密
GRUB 还专门支持从加密的 启动。这需要解锁一个 LUKS 块设备,来读取配置文件以及载入 initramfs 和内核。这个选项试图解决未加密的 boot 分区问题。
/boot 不需要 专门放到一个单独的分区,它也可以就留在系统的根目录 / 下面。要启用这个功能,正常使用 LUKS 将 所在的分区加密,然后在 中添加如下选项:
grub-install 使用这个选项来生成 ,所以在修改这个选项之后要重新安装 grub。
如果没有进一步的修改,你需要两次输入一个密码:第一次是为了让 GRUB 在启动伊始解锁 的挂载点,第二次是在 initramfs 的要求下解锁根文件系统。你可以用 keyfile 来避免密码输入过程。
/boot 中的文件的时候自动挂载它。定制 grub.cfg
这一节讲述如何在 中手工创建 GRUB 启动条目,而非使用 grub-mkconfig。
基础的 GRUB 配置文件使用如下的设置:
- 为磁盘 X 上的分区 Y,分区编号从 1 开始,磁盘编号从 0 开始。
- 为在用户选择时间内没有进行选择时的默认启动条目。
- 即在使用默认条目启动前,等待用户自行选择的时间为 M 秒。
- 为一个标题为 的启动条目。
- 设置
\boot分区,即内核和 GRUB 模块存储的位置。(\boot不一定要位于一个独立的分区,可能是根分区() 下面的一个目录。)
启动菜单条目示例
若要管理多个 GRUB 条目,比如既使用 又使用 内核,相关的提示可以参见 GRUB/Tips and tricks (简体中文)#多个启动条目。
对于 Archiso 和 Archboot 启动菜单条目,参见 Multiboot USB drive#Boot entries.
"重启" 菜单项
menuentry "System restart" {
echo "System rebooting..."
reboot
}
EFI 可执行文件
在启用了 UEFI 模式时,GRUB 可以 chainload 其它 EFI 可执行文件。
UEFI Shell
要启动 UEFI Shell,你可以将它放在 EFI 系统分区的根目录里,然后添加如下菜单条目:
gdisk
下载 gdisk EFI application 然后复制 到 。
menuentry "gdisk" {
insmod fat
insmod chain
search --no-floppy --set=root --file /EFI/tools/gdisk_x64.efi
chainloader /EFI/tools/gdisk_x64.efi
}
Chainload 一个统一的内核镜像
如果你有一个按照 Secure Boot 或者其他方法生成的 .efi 文件,你可以把它添加到启动菜单里。例如:
GNU/Linux
假设另一个发行版位于 :
或者让 GRUB 根据 UUID 或文件系统标签查找正确的分区:
如果其他发行版已经有一个有效的文件夹,并安装了GRUB、、kernel和initramfs,可以指示GRUB在启动时即时加载这些其他文件。例如,对于hd0和第四个GPT分区:
选择此条目时,GRUB会从另一卷加载文件并显示该菜单。在返回后,文件中的命令所做的任何环境变量改变将不会被保留。按返回到第一个GRUB菜单。
UEFI/GPT 模式下安装的 Windows
这个模式寻找 Windows 的启动加载器的位置,然后当用户选择了相应的菜单条目的时候,通过链式载入的方法在 GRUB 之后加载它。这里主要的任务是找到 EFI 系统分区然后从上面运行启动加载器。
其中 $hints_string 和 由下述两个命令得到。
命令检测 EFI 系统分区的 UUID:
或者你可以(以 root 身份)运行 然后从结果中找到 EFI 系统分区的 UUID。
$hints_string 命令可以确定 EFI 系统分区的位置,在当前的例子中是 harddrive 0:
这两个命令都是假设 Windows 使用的 ESP 是挂载在上的。当然,Windows的 EFI 文件路径可能有变,因为这就是Windows....
BIOS/MBR 模式下安装的 Windows
bootmgr,如今启动 BIOS/MBR 模式下安装的 Windows 时不再需要链式加载分区启动扇区了。本节假设你的 Windows 分区是 /dev/sda1。如果分区不同,需要对每一处 进行修改。
在所有例子里,是指文件系统的 UUID,可以通过 命令得到。
对于 Windows Vista/7/8/8.1/10:
if [ "${grub_platform}" == "pc" ]; then
menuentry "Microsoft Windows Vista/7/8/8.1/10 BIOS/MBR" {
insmod part_msdos
insmod ntfs
insmod ntldr
search --no-floppy --fs-uuid --set=root --hint-bios=hd0,msdos1 --hint-efi=hd0,msdos1 --hint-baremetal=ahci0,msdos1 ''XXXXXXXXXXXXXXXX''
ntldr /bootmgr
}
fi
对于 Windows XP:
使用标签
通过使用的选项,可以使用人类易于阅读的文件系统标签。首先请确保你的文件系统有唯一标签;
然后你就可以使用标签来添加一个条目:
menuentry "Arch Linux, session texte" {
search --label --set=root archroot
linux /boot/vmlinuz-linux root=/dev/disk/by-label/archroot ro
initrd /boot/initramfs-linux.img
}
使用 GRUB 命令行
MBR 太小,不足以存储所有的 GRUB 模组,所以 MBR 里面只有启动目录和一些很基本的命令。GRUB 的主要功能通过 里的模组实现,按需加载。出现错误时,GRUB 可能不能引导启动(比如磁盘分区发生了变化)。这时候,一般会出现命令行界面。
GRUB 不止提供一个 shell,如果 GRUB 不能读取到启动目录配置,但是能找到磁盘,你很可能会进入 "正常" shell:
grub>
如果有更严重的问题(比如 GRUB 找不到必须的文件了),GRUB 就可能会让你进入 "救急" shell:
grub rescue>
救急模式下的 shell 是正常 shell 的一个严格的子集,其支持的功能更少。如果不幸进入了救急模式的 shell 里,首先尝试加载 normal 模块,然后启动正常 shell:
grub rescue> set prefix=(hdX,Y)/boot/grub grub rescue> insmod (hdX,Y)/boot/grub/i386-pc/normal.mod rescue:grub> normal
分页支持
GRUB 支持对长输出进行分页(比如运行 help 的输出)。不过只能在正常 shell 中支持,在救急 shell 中则不支持。开启分页支持需要在 GRUB 命令行中键入:
sh:grub> set pager=1
使用命令行引导操作系统
grub>
可以使用 GRUB 命令行引导操作系统,一个典型的应用场景是通过“chainloading”来引导储存在一个驱动器或者分区中的 Windows 或 Linux 系统。
ChainLoading 的意思是用当前的启动加载器去载入另一个启动加载器,所以叫做链式加载。
要被加载的另一个启动加载器可能嵌入在一个有分区表的磁盘的头部 (MBR),或在一个未分区磁盘或者一个分区的头部 (VBR),也可能在使用 UEFI 的情形下是一个 EFI 可执行文件。
链式加载一个分区的 VBR
set root=(hdX,Y) chainloader +1 boot
X=0,1,2... Y=1,2,3...
比如链式加载一个位于首磁盘,首分区上的 Windows:
set root=(hd0,1) chainloader +1 boot
同样也可以使用 GRUB 链式加载另一个分区引导扇区上的 GRUB。
链式加载磁盘的 MBR 或未分区磁盘的 VBR
set root=hdX chainloader +1 boot
链式加载 UEFI 模式下安装的 Windows/Linux
insmod fat
set root=(hd0,gpt4)
chainloader (${root})/EFI/Microsoft/Boot/bootmgfw.efi
boot
用来加载 FAT 文件系统模块,以访问 EFI 系统分区上的 Windows 启动加载器。 或 是该示例中的 EFI 系统分区。 一行中的条目用来指定需要被链式加载的 .efi 文件。
正常载入
请参考#使用救急控制台中的例子。
使用救急控制台
请先阅读#使用 GRUB 命令行。如果无法进入正常的命令行,请尝试使用 Live CD 或者其他救急磁盘引导,然后修正配置错误,重新安装 GRUB。不过有些时候我们手上没有此类救急磁盘,这时救急控制台就可以派上用场了。
GRUB 应急控制台里可用的命令有 ,, 和 unset。这个例子里用了 和 。 用来修改变量, 用来载入模组以添加功能。
首先,用户必须知道启动分区 () 所在位置(是一个独立的分区或者是根目录下的子目录),然后设置:
grub rescue> set prefix=(hdX,Y)/boot/grub
其中 X 是物理驱动器的编号,而 Y 是分区的编号。
通过加载 模组来扩展命令行的功能:
grub rescue> insmod i386-pc/linux.mod
或者直接
grub rescue> insmod linux
这个模组会启动对我们熟悉的 和 命令的支持。
比如要启动 Arch Linux:
set root=(hd0,5) linux /boot/vmlinuz-linux root=/dev/sda5 initrd /boot/initramfs-linux.img boot
如果 在单独分区上(例如在用 UEFI 的时候),适当地进行修改:
set root=(hd0,5) linux (hdX,Y)/vmlinuz-linux root=/dev/sda6 initrd (hdX,Y)/initramfs-linux.img boot
成功启动 Arch Linux 后,用户可以修正 然后重新安装 GRUB。
GRUB removal
在迁移到 GPT/UEFI 后,你可能想要移除 MBR 启动代码,只需 使用 dd:
# dd if=/dev/zero of=/dev/sdX bs=440 count=1
疑难解答
不支持的文件系统
GRUB 不支持 F2FS 文件系统。如果根目录分区是一个不支持的文件系统,那就需要为 单独分区,并使用一个支持的文件系统。某些情况下,GRUB 的开发版 可能已经支持了那个文件系统。
如果将 GRUB 和一个不支持的文件系统一起用,它将无法提取到你的驱动器的 UUID,只能使用传统的名称 来代替,而这个名称是可能会变化的。此时你可能需要手动编辑 ,将 改为 。你可以使用 命令来获取你的设备的 UUID ,参见 Persistent block device naming (简体中文)。
出现 “msdos-style” 错误消息
grub-setup: warn: This msdos-style partition label has no post-MBR gap; embedding will not be possible!
grub-setup: warn: Embedding is not possible. GRUB can only be installed in this setup by using blocklists.
However, blocklists are UNRELIABLE and its use is discouraged.
grub-setup: error: If you really want blocklists, use --force.
这个错误可能当你在 VMware 容器里面安装 GRUB 的时候出现。请阅读相关链接。这种情况是因为首分区直接从 MBR 后开始(即第 64 个扇区),而不是和正常的那样在 MBR 后面有 1MB(2048个扇区)的间隙。请参阅#主引导记录 (MBR) 特殊操作。
常见安装错误
- 如果你在将 sysfs 或者 procfs 与 grub-install 一起使用的时候,遇到要求你必须运行 的问题,尝试 Unified Extensible Firmware Interface (简体中文)#挂载 efivarfs。
- 如果不用 或者 选项,grub-install 不知道应该安装哪一个固件。此时 会输出 。
- 如果在运行 grub-install 以后,被告知你的分区不是一个 EFI 分区,那这个分区很可能不是 。
在固件启动管理器中创建一个GRUB条目
会自动尝试在启动管理器中创建一个菜单项。如果没有,请参见UEFI#efibootmgr,了解使用来创建菜单项的说明。问题也可能在于你没有以UEFI模式启动CD/USB,参见UEFI#Create UEFI bootable USB from ISO。
启动时进入了救急控制台
如果 GRUB 直接就启动到了救急控制台下,而且没报错,这可能是因为如下两种原因:
- 可能是因为 丢失或者位置不对。如果 GRUB UEFI 安装时设定了 参数,而 文件却不在那里,就会发生这样的问题。
- 如果启动分区的分区号发生了变化(这个分区号会被直接编码到 文件中),也会出现这个问题。
GRUB UEFI 无法载入
下面是一个正常的 UEFI 的示例:
如果启动后,屏幕直接变黑,几秒后就跳到了下一个启动项,根据相关链接的说法是,将 GRUB 移动到 root 分区上可能会解决这个问题。必须先删除启动项,然后在移动 GRUB 后重建。操作之后上述命令的输出中,GRUB 条目应该像这样:
Boot0000* GRUB HD(1,800,32000,23532fbb-1bfa-4e46-851a-b494bfe9478c)File(\grubx64.efi)
缺省/后备启动路径
一些 UEFI 固件在显示 UEFI NVRAM 启动条目之前,需要在一个已知的位置上有一个可启动文件。如果是这种情况, 会说明 添加了一个启动 GRUB 的条目,但这个条目不会在 VisualBIOS 启动顺序选择器中显示。解决方法是把 GRUB 安装到缺省/后备启动路径当中:
# grub-install --target=x86_64-efi --efi-directory=esp --removable
或者你可以把已经安装好的 GRUB EFI 执行文件移动到缺省/后备路径中:
# mv esp/EFI/grub esp/EFI/BOOT # mv esp/EFI/BOOT/grubx64.efi esp/EFI/BOOT/BOOTX64.EFI
"Invalid signature"(无效签名错误)
如果在启动 Windows 时出现了 "invalid signature" 错误(比如在重新分区或者添加了新硬盘后),删除 GRUB 的设备配置,然后让它重建一个:
# mv /boot/grub/device.map /boot/grub/device.map-old # grub-mkconfig -o /boot/grub/grub.cfg
此时就应该生成了新的启动项了,包括 Windows。确认能启动成功后,再将备份文件 删除。
引导过程卡死
如果在 GRUB 载入内核并初始化 ramdisk 后引导过程卡死了,又没有错误信息的话,请尝试移除 add_efi_memmap 这个内核参数。
其他系统不能自动发现 Arch Linux
有人发现有些发行版不能使用 自动发现 Arch Linux。据说如果 文件存在的话,可以提高探测能力。这个文件和和更新工具可以在 包中找到。
在 chroot 环境下安装时遇到警告
当位于 chroot 环境里,要在 LVM 系统上安装 GRUB 的时候(比如在安装系统的时候),你可能会收到一个这样的警告:
/run/lvm/lvmetad.socket: connect failed: No such file or directory
或者
WARNING: failed to connect to lvmetad: No such file or directory. Falling back to internal scanning.
这是因为在 chroot 环境里面 是不可用的。只要每个步骤都做对了,这些警告不会影响系统启动,你可以放心继续进行下一步的系统安装。
GRUB 载入非常慢
当磁盘空间很小的时候 GRUB 的载入时间可能会很长。如果你遇到了这样的问题,检查一下你的 或者 分区是不是有足够的剩余空间。
error: unknown filesystem(未知文件系统错误)
因某些原因,GRUB 可能会不能启动并输出 。如果你确定所有的 UUID 都对了而且所有的文件系统都是有效而且被 GRUB 支持的,问题的原因可能是你的 BIOS 启动分区不在驱动器的前 2 TB 空间里 。 选择一个分区工具调整这个分区,让它完全在前 2 TB 空间中,然后重新安装和配置 GRUB。
这个错误也可能是因为一个 ext4 文件系统拥有 特性,或者设置了 metadata_csum_seed。
grub-reboot 不能重新设定
GRUB 好像不能写入 BTRFS 格式的根分区。如果你使用 grub-reboot 来启动到另一个启动条目,就会没法更新其 on-disk 环境。要么换一个启动条目来运行 grub-reboot(例如在不同发行版之间切换的时候),要么考虑换个文件系统。你可以通过运行 来重设一个 "sticky" 条目,然后在 中设置 (不要忘了运行 )。
不能在旧的 BTRFS 上进行安装
如果一个驱动器在没有创建分区表的情形下被格式化成 BTRFS(比如 /dev/sdx),之后又创建了一个分区表,那么会有部分 BTRFS 格式保留下来。大部分功能和操作系统都不会注意这个,但是 GRUB 则无法安装,即使使用 --force 参数也不行。
# grub-install: warning: Attempting to install GRUB to a disk with multiple partition labels. This is not supported yet.. # grub-install: error: filesystem `btrfs' does not support blocklists.
你可以把整个驱动器置零来解决问题,但还有一个办法既简单又能保留你的数据,那就是用 命令来擦掉 BTRFS superblock。
未找到 Windows 8/10
Windows 8/10 如果启用了 "Hiberboot", "Hybrid Boot" 或 "Fast Boot",可能会导致 Windows 分区无法被挂载。所以 无法找到安装的 Windows。在 Windows 里禁用 Hiberboot,然后它就可以被添加到 GRUB 菜单了。
Device /dev/xxx not initialized in udev database even after waiting 10000000 microseconds
如果 grub-mkconfig 卡住然后显示如下错误信息:
WARNING: Device /dev/xxx not initialized in udev database even after waiting 10000000 microseconds
你需要使用下列命令为 chroot 环境提供 访问支持:
# mkdir /mnt/hostlvm # mount --bind /run/lvm /mnt/hostlvm # arch-chroot /mnt # ln -s /hostlvm /run/lvm
参见 和 workaround。