详解 linux中的grub

Posted 2020-08-09

grub是什么：

        grub是引导操作系统的程序，它会根据自己的配置文件，去引导内核，当内核被加载到内存以后，

 内核会根据grub配置文件中的配置，找到根分区所使用的文件系统对应的驱动，通过根分区文件系统

 对应的驱动，挂载根分区，从而达到启动操作系统的目的。

   在了解grub以前，请先大体上了解一下centos5/6的启动过程，然后再理解grub就更容易了，

  还记的我们以前总结过的centos5系统启动流程吗，如下图，此处我们重点讨论下图红框中的步骤。

    centos5/6中使用grub作为bootloader，也就是说，操作系统想要启动，就要靠它，

 早期的linux中，使用LILO（linux loader）进行操作系统的引导工作，但是因为LILO

    的功能比较简单，随着发展，出现了grub,  GRUB：Grand Unified Bootloader

    

   centos5\6中使用的是grub的0.97版本：grub legacy

   centos7中使用的是grub2

   此处，我们讨论的grub就是grub legacy

 

---

grub legacy的3个阶段:

grub的代码分三个阶段被加载.

grub stage 1 ：

存在启动硬盘的0柱面，0磁道，第一个扇区中，即MBR中，MBR的前446个字节为以引导代码，

也就是grub stage 1，所谓的stage1  ,作用只有一个，就是找到grubstage1.5，然后将其加载的

到内存。

 

            grub stage 1.5 ：

        它的作用就是用来识别常见的不同类型的文件系统,从而找到"/boot目录所在的分区"对应的文件

        系统的驱动，驱动多大、存在于哪些扇区中，这些都是在安装操作系统的时候根据用户的设置自

动生成的，我们有了"/boot目录所在分区"的文件系统驱动，那么/boot/grub/stage2这样的比较

大的文件可以直接操作了。

 

            grub stage 2 ：

        grub真正的核心程序，能让用户以菜单方式将操作系统加载、新增参数、修改选项，这些全都是

stage2的功用，  前面的grub stage 1和grub stage 1.5所做的事情就是为了运行grub stage 2 ，

然后由stage 2借助grub.conf再去引导系统启动。

 

---

 与grub相关的文件：

    grub的代码都是二进制代码，我们暂时不做研究，grub是引导操作系统的程序，它会根据自己的

配置文件，去引导内核，当内核被加载到内存以后，内核会根据grub配置文件中的配置，找到根分

区所使用的文件系统对应的驱动，通过根分区文件系统对应的驱动，挂载根分区，从而启动系统，

我们刚才提到了"内核"、"根分区"、"文件系统的驱动"这些名词，现在，我们来看看他们都长什么

样子，先来看看"内核"，如下图

  没错，/boot/目录下的vmlinuz-2.6.32-642.el6.x86_64就是内核文件，2.6.32-642就是内核的版本号，

el6是操作系统的版本，x86_64是内核对应的平台，这个内核文件就是centos6中最最重要的核心

grub就是引导它，从而完成启动操作系统的目的。当grub把内核加载到内存以后，内核需要去挂

载根分区，但是，如果要使用根分区，则必须获取到根分区文件系统的驱动，那么，这个驱动放

在哪里呢，其实你已经看到了，如下图

  根分区文件系统的驱动就放在initramfs-2.6.32-642.el6.x86_64.img这个文件中，它和内核文件都

在/boot目录中。内核通过这个文件，即可获得  根分区所使用的文件系统  对应的驱动，然后即可

挂载根分区，但是，如果有多个分区，内核怎么知道那个分区是根分区呢？或者说，如果有多个

设备，内核怎么知道根文件系统挂载在哪个设备上呢？内核是不知道的，所以，内核需要grub告诉

它，那grub又怎么知道根文件系统在哪里呢？grub需要读取自己的配置文件，配置文件中保存了根

文件系统的位置。

---

grub配置文件详解：

 grub的配置文件是什么样子的呢，/boot/grub/grub.conf文件就是grub的配置文件，现在，我们

就来了解一下它，通过了解grub.conf中的配置，来了解grub的工作流程，打开grub.conf文件，

如下图一内容。

  我们在前面已经重复解释了grub的作用，它用于引导操作系统启动，先引导内核，由内核去挂载根分

区所以，在配置文件中，我们能够看到kernel、root、initrd等关键字，这些关键字所指定的值，都是系统

引导时所必须的，现在，我们对这些配置项进行编号，并对他们一一进行解释。

 

下面解释的编号对应图一中的编号：

1、从注释可以看出，这个grub.conf是由anaconda程序生成的，anaconda就是我们安装操作系统时候使

用的安装向导。

 

2、注释中有提示我们：你有一个单独boot分区，这意味着kernel文件和initrd文件的路径是相对于/boot分

区来说的，因为我们的boot分区对应的设备是/dev/sda1,所以，此处用root(hd0,0)表示，其中，hd0表示第

一块硬盘，逗号后面的0表示第一个分区,也就是说(hd0,0)表示第一块硬盘的第一个分区，也就是我们正

在使用的/dev/sda1, 有的同学会产生疑问，sda1为什么不用(sda,1)表示呢，我把这个问题理解成"历史问

题"，以前大家习惯了使用这种方式去表示，所以一直没有改变它。

  总之：root (hd0,0)表示kernel文件和initrd文件所在分区，而不是指"根分区"。

上图一中的情况是"/boot目录"对应一个单独的分区，此处我们称为boot分区，而且boot分区是第一块盘的

第一个分区，下图二中的情况为"/boot目录"并不是一个单独的分区，所以/boot目录在根分区中，"/"对应

根分区，而且，根分区并不是所在硬盘的第一个分区,所以，我们可以看到，下图二中的root (hd0,1) 的

意思是kernel文件和initrd文件在第一块硬盘的第二个分区上，也就是我们平常使用的/dev/sda2 ，那么，

以此类推，如果kernel和initrd文件存在于第3块硬盘的第2个分区上，我们应该使用root(hd2,1)表示。

 

 

3、其中default=0表示有多个grub引导菜单时，选择哪一个作为默认启动引导菜单，也就是说，当有多个

title时，默认选择哪个title中的配置作为默认引导配置，default=0表示默认使用第一个title菜单中的配

置。其中timeout=5表示如果5秒以内，用户没有选择任何一个title，则使用default中指定的title菜单中

的配置进行引导。

 

4、引导时的背景图片，此项不建议设置，因为如果此项配置的背景图片并不存在，那么在引导时会出现

错误，此配置可以对比图一和图二，就可以更加深刻的理解(hd0,0)的含义。

 

5、表示在系统启动时，隐藏所有title菜单，并不让用户直接看到启动菜单，如果用户不做任何干预，则默

认启动default所指定的title。

 

为了方便大家对比着解释信息查看，我把图一中的下半部分截取一份。

6、title直译为"标题"，可以理解为一个grub引导的配置列表，可以存在多个title，也就是说可以用不同的

配置去引导系统，title下面配置项都属于当前title，我们可以看到，图一中的title是CentOS 6 (2.6.32-642.el6.x86_64)，

也就是说，此title下面的引导配置项，都是属于CentOS 6 (2.6.32-642.el6.x86_64)这个菜单的引导配置项。

 

7、指定这个配置列表中的kernel和initrd所在的分区，这个配置项就是前面编号2中所描述的kernel文件所在

的分区，跟编号2的意思完全一样（具体意思参考编号2），只是编号2是在注释中，编号7是CentOS 6 (2.6.32-642.el6.x86_64)的配置项，也就是说，编号7只在CentOS 6 (2.6.32-642.el6.x86_64)这个title的范围内生

效，而且再次强调：

root (hd0,0)表示kernel文件和initrd文件所在分区，而不是指"根分区"。

 

8、此处我们只说明红框中的内容，红框中的内容也是grub配置文件中的核心，它指明了kernel文件的位置，

我们说过grub需要将内核加载到内存，所以grub需要知道kernel文件到底在哪里，图一中，此项的配置为

kernel /vmlinuz-2.6.32-642.el6.x86_64，而我们说过，vmlinuz-2.6.32-642.el6.x86_64文件存在于/boot/目录中，

而图一中，/boot目录为一个单独的分区，也就是说在图一中，此项可以写成kernel (hd0,0)/vmlinuz-2.6.32-642.el6.x86_64

但是，因为我们在编号7中已经指定了root(hd0,0),所以，图一中，此项写成kernel /vmlinuz-2.6.32-642.el6.x86_64

同样的道理，我们看看图二，图二中，/boot目录并不是对应一个单独的分区，也就是说/boot目录在"/"目

录下，而"/"目录对应的分区为(hd0,1), 所以，图二中,此项写成kernel /boot/vmlinuz-2.6.32-642.el6.x86_64 , 那

么，也就是说，到底怎样配置这些参数，都是非常灵活的，如果我们手动对这些参数进行配置，必须根据

实际情况进行配置，而不能死记硬背，我们可以套用这些格式，但是不能被这些格式"套住"。其中，ro 表

示以只读的方式挂载根分区，此配置是为了安全，并不是必须这样配置，不写ro不会影响启动。

root=UUID=488de085-08b9-4554-917e-4bc78059a998指明了根分区所对应的设备，此处使用了UUID的语法表

示分区，我们也可以使用设备名的表示方法，表示根分区的所在位置，比如，图一中,"/boot"对应的分区是

/dev/sda1, "/"对应的分区是/dev/sda2, 那么，root=UUID=488de085-08b9-4554-917e-4bc78059a998则可以使用

另一种表达方式，root=/dev/sda2，其实它的作用就是告诉内核，根分区的位置在哪里，明白了吗？那么，

我们来想一个问题，如果根文件系统创建在逻辑卷上，而没有使用分区，这个时候，我们应该怎么指定呢？

没错，指定对应的逻辑卷即可，比如root=/dev/mapper/vg0-root，当然，也可以设置为root=UUID=逻辑卷的UUID。

其实，如果根文件系统在一个分区上，我们最好还是使用UUID的写法比较好，因为，在添加或删除分区时,

分区对应的设备名称有可能发生改变，所以，使用UUID表示根的位置，是最保险的做法。

注意：这个配置项的root才表示根分区，或者表示根文件系统对应的逻辑卷，不要跟编号7的配置搞混淆了。

而红框以外还有很多参数，很多都是启动内核时使用的参数，所以暂时不解释了。

 

9、initrd/initramfs-2.6.32-642.el6.x86_64.img 这个设置是什么意思呢，我们在一开始就解释过，如果内核想

要挂载根分区，内核必须能够驱动根分区，所以，内核必须获取到根分区所使用的文件系统的驱动，而initramfs-2.6.32-642.el6.x86_64.img这个文件中就包含了内核所需要寻找的驱动。

initrd就是关键字，它指定了initramfs文件的位置，而在centos5中，此文件的文件名就叫initrd-2.6.18-194.el5.img

到centos6中，initrd文件才改名为initramfs，细心的你应该已经发现，图一和图二中的此项配置不是完全一样的，

图一中，此项配置为initrd /initramfs-2.6.32-642.el6.x86_64.img

图二中，此项配置为initrd /boot/initramfs-2.6.32-642.el6.x86_64.img

你肯定知道我要说什么了，没错，我又要开始啰嗦了，它们的配置之所以不同，是因为，图一中"/boot"目录对

应的是一个单独的分区，图二中"/boot"目录并没有对应一个单独的分区，而是在"/"目录中，

所以，再次强调，具体的配置要根据实际情况而定，一定不要生搬硬套。

本文出自 “学思行知” 博客，谢绝转载！