安装grub到U盘分区，实现多系统引导

Posted 2021-02-17 sztom

 

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1.分区工具及分区类型 
1.1 显示分区表和分区信息 
1.1.1 fdisk -l 
1.1.2 gdisk -l 
1.1.3 parted -l 
1.2 常见分区类型 
1.3 分区样例 
1.3.1 BIOS/MBR example layout 
1.3.2 UEFI/GPT example layout 
1.3.3 BIOS/GPT example layout 
2.gdisk 
2.1 输入“?”获取帮助 
2.2 备份和恢复分区表 
2.3 Recover GPT header 
3.parted 
3.1 加-h选项获取帮助 
4.参考页面 
5.给U盘分区 
5.1 环境 
5.2同时支持BIOS和UEFI模式的分区方式 
5.2.1 分区表及分区操作 
5.2.1.1使用gparted创建GTP分区表，建立ESP分区 
5.2.1.2使用gdisk标记bios_grub标记分区 
5.2.1.3 分区结果 
5.2.2 安装grub到U盘 
5.2.2.1挂载第一分区，建立boot目录 
5.2.2.2 grub安装到MBR； 
5.2.2.3 grub安装到ESP； 
5.2.3 启动菜单操作 
5.2.3.1 生成硬盘系统的启动菜单（仅对当前系统硬盘有效） 
5.2.3.2 添加硬盘ISO镜像文件启动菜单（仅对当前主机硬盘有效） 
5.2.3.3 添加U盘ISO镜像文件启动菜单（） 
5.3 支持大文件的BIOS模式 

1. 分区工具及分区类型

• fdisk(变体:cfdisk,sfdisk),MBR格式分区工具，只能识别2Tb以内的磁盘空间。
• gdisk(变体:cgdisk,sgdisk),GPT格式分区工具。
• parted(图形界面工具:gparted),同时支持MBR及GPT的分区工具。

1.1 显示分区表和分区信息

以 /dev/sdc 磁盘为例:注：此优盘同时支持Bios和UEFI模式

1.1.1 fdisk -l

$ sudo fdisk -l /dev/sdc
Disk /dev/sdc: 7.4 GiB, 7985954816 bytes, 15597568 sectors
Disk model: Flash Reader
Units: sectors of 1 * 512 = 512 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
Disklabel type: gpt
Disk identifier: 1F02DD53-1D97-435E-832A-E12C86CEE311
Device Start End Sectors Size Type
/dev/sdc1 2048 15595519 15593472 7.4G EFI System
/dev/sdc2 15595520 15597534 2015 1007.5K BIOS boot

1.1.2 gdisk -l

$ sudo gdisk -l /dev/sdc //或者使用 sgdisk -p
GPT fdisk (gdisk) version 1.0.4
Partition table scan:
MBR: protective
BSD: not present
APM: not present
GPT: present
Found valid GPT with protective MBR; using GPT.
Disk /dev/sdc: 15597568 sectors, 7.4 GiB
Model: Flash Reader
Sector size (logical/physical): 512/512 bytes
Disk identifier (GUID): 1F02DD53-1D97-435E-832A-E12C86CEE311
Partition table holds up to 128 entries
Main partition table begins at sector 2 and ends at sector 33
First usable sector is 34, last usable sector is 15597534
Partitions will be aligned on 2048-sector boundaries
Total free space is 2014 sectors (1007.0 KiB)
Number Start (sector) End (sector) Size Code Name
1 2048 15595519 7.4 GiB EF00
2 15595520 15597534 1007.5 KiB EF02 BIOS boot partition

1.1.3 parted -l

$ sudo parted -l
Model: Multi Flash Reader (scsi)
Disk /dev/sdc: 7986MB
Sector size (logical/physical): 512B/512B
Partition Table: gpt
Disk Flags:
Number Start End Size File system Name Flags
1 1049kB 7985MB 7984MB fat32 boot, esp
2 7985MB 7986MB 1032kB BIOS boot partition bios_grub

1.2 常见分区类型

 

1.3 分区样例

1.3.1 BIOS/MBR example layout

1.3.2 UEFI/GPT example layout

 

1.3.3 BIOS/GPT example layout

2. gdisk

GPT fdisk 是编辑 GPT（Globally Unique Identifier Partition Table）硬盘的文本模式工具集。由 gdisk, sgdisk 和 cgdisk 组成. 用于 GPT 而不是老的 MBR(Master Boot Record) 分区表。

2.1 输入“?”获取帮助

$ sudo gdisk /dev/sdc
GPT fdisk (gdisk) version 1.0.4
Partition table scan:
MBR: protective
BSD: not present
APM: not present
GPT: present
Found valid GPT with protective MBR; using GPT.
Command (? for help): ?
b back up GPT data to a file // 将GPT数据备份到文件
c change a partition‘s name // 更改分区的名称
d delete a partition // 删除分区
i show detailed information on a partition // 显示有关分区的详细信息
l list known partition types // 列出已知的分区类型
n add a new partition // 添加一个新分区
o create a new empty GUID partition table (GPT) // 创建新的空GUID分区表(GPT)
p print the partition table // 打印分区表
q quit without saving changes // 不保存退出
r recovery and transformation options (experts only) // 恢复和转换选项（仅限专家）
s sort partitions // 排序分区
t change a partition‘s type code // 更改分区的类型代码
v verify disk // 验证磁盘
w write table to disk and exit // 保存退出
x extra functionality (experts only) // 额外功能（仅限专家）
? print this menu // 打印此菜单

2.2 备份和恢复分区表

sgdisk可以创建一个二进制备份，包含MBR,GPT主表头,GPT备份表头和分区表。
下面示例将 /dev/sda 的分区表信息备份到 sgdisk-sda.bin:
# sgdisk -b=sgdisk-sda.bin /dev/sda
通过下面命令恢复备份:
# sgdisk -l=sgdisk-sda.bin /dev/sda
如果要复制分区到其它磁盘，例如从 /dev/sda 复制到 /dev/sdc:
# sgdisk -R=/dev/sdc /dev/sda
如果两个磁盘位于同一个计算机，使用下面命令设置随机的分区 GUIDs:
# sgdisk -G /dev/sdc

2.3 Recover GPT header

GPT 在硬盘末尾存储了第二分区表。这个数据结构默认有 33512B 空间。
如果主GPT标头或备用GPT标头损坏，您可以使用gdisk从另一个恢复。/dev/sda在此示例中使用。
#gdisk / dev / sda
选择r恢复和转换选项（仅限专家）。从那里选择其中之一
b：使用备份GPT标头（重建主要）
d：使用主GPT标头（重建备份）
完成后将表写入磁盘并通过w命令退出。

3. parted

3.1 加-h选项获取帮助

$ sudo parted -h
Usage: parted [OPTION]... [DEVICE [COMMAND [PARAMETERS]...]...]
Apply COMMANDs with PARAMETERS to DEVICE. If no COMMAND(s) are given, run in
interactive mode.
OPTIONs:
-h, --help displays this help message // 显示此帮助消息
-l, --list lists partition layout on all block devices // 列出所有块设备上的分区布局
-m, --machine displays machine parseable output // 显示机器可解析的输出
-s, --script never prompts for user intervention // 从不提示用户干预
-v, --version displays the version // 显示版本
-a, --align=[none|cyl|min|opt] alignment for new partitions // 新分区的对齐方式
COMMANDs:
align-check TYPE N check partition N for TYPE(min|opt) alignment // 检查分区N是否为TYPE（min | opt）对齐
help [COMMAND] print general help, or help on COMMAND // 打印一般帮助，或帮助COMMAND
mklabel,mktable LABEL-TYPE create a new disklabel (partition table) // 创建一个新的disklabel（分区表）
mkpart PART-TYPE [FS-TYPE] START END make a partition // 做一个分区
name NUMBER NAME name partition NUMBER as NAME // 将分区NUMBER命名为NAME
print [devices|free|list,all|NUMBER] display the partition table, available devices, free space, all found partitions, or a particular partition // 显示分区表，可用设备，可用空间，所有找到的分区或特定分区
quit exit program // 退出计划
rescue START END rescue a lost partition near START and END // 在START和END附近救出丢失的分区
resizepart NUMBER END resize partition NUMBER // 调整分区NUMBER
rm NUMBER delete partition NUMBER // 删除分区NUMBER
select DEVICE choose the device to edit // 选择要编辑的设备
disk_set FLAG STATE change the FLAG on selected device // 更改所选设备上的FLAG
disk_toggle [FLAG] toggle the state of FLAG on selected device // 在所选设备上切换FLAG的状态
set NUMBER FLAG STATE change the FLAG on partition NUMBER // 更改分区NUMBER上的FLAG
toggle [NUMBER [FLAG]] toggle the state of FLAG on partitio NUMBER // 在partitio NUMBER上切换FLAG的状态
unit UNIT set the default unit to UNIT // 将默认单位设置为UNIT
version display the version number and copyright information of GNU Parted // 显示GNU Parted的版本号和版权信息

4. 参考页面

http://man.linuxde.net/parted
https://linux.cn/article-9536-1.html
http://www.rodsbooks.com/gdisk/
https://www.rodsbooks.com/gdisk/mbr2gpt.html
https://wiki.archlinux.org/index.php/GPT_fdisk
https://wiki.archlinux.org/index.php/Parted
https://wiki.archlinux.org/index.php/GRUB#GUID_Partition_Table_(GPT)_specific_instructions
https://wiki.archlinux.org/index.php/Partitioning
https://wiki.archlinux.org/index.php/Dual_boot_with_Windows
https://help.ubuntu.com/community/Installation/FromUSBStick
https://help.ubuntu.com/community/Installation/UEFI-and-BIOS/original-attempt

5. 给U盘分区

5.1 环境

Linux系统：Arch Linux
空白U盘
Linux下支持GPT分区的工具: parted, gdisk。
软件：Grub2，
Windows环境下有Grub4Dos, Grub2win等软件可使用。

5.2 同时支持BIOS和UEFI模式的分区方式

参考：https://blog.51cto.com/bluetom/1730895
[grub实现]U盘引导多个linux镜像安装,同时支持BIOS和UEFI模式
注：可能由于硬件环境或系统环境，软件版本不同，该文内启动菜单搬到我当前的环境下无法使用。
可以引导硬盘上的各种操作系统，硬盘上Linux的iso镜像文件，U盘里各种Linux的iso镜像文件。

5.2.1 分区表及分区操作

主要步骤：

• 先将U盘创建GPT分区表。这样efi文件可以和MBR共存，实现UEFI和BIOS双支持。
  
• 建立新分区，然后标记ESP。如果用gdisk，只要给分区标记EF00编号即可；如果用parted，给分区boot标记即可。
  
• 标记bios_grub分区。不需要格式化的1M分区，GRUB将其core.img嵌入此分区。

5.2.1.1 使用gparted创建GTP分区表，建立ESP分区

选择使用图形化的gparted，主要是操作简单。
步骤：建立GPT分区表，建立分区，格式化为FAT32，标记分区为boot
(注: 尽管ESP支持多种分区，但是为了通用性与兼容性还是建议FAT32，缺点是不支持大于4Gb的iso镜像文件。默认最大空间，能够最大化利用有限的U盘存储空间。)
操作：打开gparted软件，右上角选择sdc设备，删除已有分区。

1. Device 设备创建分区表，选择gpt;
2. Partition 分区创建新分区，fat32;
3. 选择分区，右键菜单管理标识:boot; 

5.2.1.2 使用gdisk标记bios_grub标记分区

如果要让grub在GPT上使用MBR模式安装的话，需要设置这个标记。这个分区有以下几个特点:

• 1MB容量，
• 无文件系统，不需要格式化，无挂载点，
• 需要设置bios_grub标记
• GRUB会将其core.img嵌入此分区。

如果用gdisk, parted, gparted这些工具分区的时候，你会发现总会有一个1MB的剩余空间，就是这个用途，只要给这个剩余空间分区，并打上bios_grub标记就行了(EF02)，不用格式化。

$ sudo gdisk /dev/sdc
GPT fdisk (gdisk) version 1.0.4
Partition table scan:
MBR: protective
BSD: not present
APM: not present
GPT: present
Found valid GPT with protective MBR; using GPT.
Command (? for help): n //new新建分区
Partition number (2-128, default 2): 2 //第二个分区
First sector (34-15597534, default = 15595520) or {+-}size{KMGTP}: //直接回车
Last sector (15595520-15597534, default = 15597534) or {+-}size{KMGTP}: //直接回车
Current type is ‘Linux filesystem‘
Hex code or GUID (L to show codes, Enter = 8300): EF02 //输入代码
Changed type of partition to ‘BIOS boot partition‘
Command (? for help): p //打印分区表
Disk /dev/sdc: 15597568 sectors, 7.4 GiB
Model: Flash Reader
Sector size (logical/physical): 512/512 bytes
Disk identifier (GUID): 1F02DD53-1D97-435E-832A-E12C86CEE311
Partition table holds up to 128 entries
Main partition table begins at sector 2 and ends at sector 33
First usable sector is 34, last usable sector is 15597534
Partitions will be aligned on 2048-sector boundaries
Total free space is 2014 sectors (1007.0 KiB)
Number Start (sector) End (sector) Size Code Name
1 2048 15595519 7.4 GiB EF00
2 15595520 15597534 1007.5 KiB EF02 BIOS boot partition
Command (? for help): w //保存退出
Final checks complete. About to write GPT data. THIS WILL OVERWRITE EXISTING
PARTITIONS!!
Do you want to proceed? (Y/N): y //再次确认
OK; writing new GUID partition table (GPT) to /dev/sdc.
The operation has completed successfully.
$

5.2.1.3分区结果

获得2个分区:
第一个是EF00标记的ESP boot分区，FAT32格式。
第二个是EF02标记的BIOS boot分区，没有文件系统，也不需要格式化。

5.2.2安装grub到U盘

5.2.2.1挂载第一分区，建立boot目录

mount U盘 //可加 -o uid=$USER,gid=$USER 编辑文件不需要使用sudo
$ sudo mount /dev/sdc1 /mnt/sc1
$ sudo mkdir /mnt/sc1/boot

5.2.2.2grub安装到MBR；

$ sudo grub-install --target=i386-pc --recheck --boot-directory=/mnt/boot /dev/sdb
//$ sudo grub-install --boot-directory=/mnt/sc1/boot /dev/sdc
Installing for i386-pc platform.
Installation finished. No error reported.
安装后查看该目录：/mnt/sc1/boot/grub，
包含内容：353 items, totalling 10.6 MiB (11,071,082 bytes)

5.2.2.3 grub安装到ESP；

特别注意--removable参数，安装到移动设备上一定要用这个参数
$ sudo grub-install --target=x86_64-efi --efi-directory=/mnt/sc1 --boot-directory=/mnt/sc1/boot –removable
报错: grub-install: error: efibootmgr: not found.
由于本机是老机器，本身并不支持UEFI模式，所以Linux系统默认也没有相应的软件包。只需要手动安装efibootmgr包即可，注意：不同的发行版本，相关的包名称可能不同。
$ sudo pacman -S efibootmgr
$ sudo grub-install --target=x86_64-efi --efi-directory=/mnt/sc1 --boot-directory=/mnt/sc1/boot –removable
Installing for x86_64-efi platform.
EFI variables are not supported on this system.
EFI variables are not supported on this system.
Installation finished. No error reported.
安装后查看该目录：/mnt/sc1/boot/grub，
增加了目录：/mnt/sc1/boot/grub/x86_64-efi
新增文件夹包含：269 items, totalling 2.6 MiB (2,694,596 bytes)

5.2.3 启动菜单操作

5.2.3.1 生成硬盘系统的启动菜单（仅对当前系统硬盘有效）

可使用如下命令，查找现有系统生成启动菜单，也可以将已有的grub.cfg复制到如下文件夹。
$ sudo grub-mkconfig -o /mnt/sc1/boot/grub/grub.cfg
Generating grub configuration file ...
Found linux image: /boot/vmlinuz-linux
Found initrd image: /boot/initramfs-linux.img
Found fallback initrd image(s) in /boot: initramfs-linux-fallback.img
Found Windows Server 2008 R2 on /dev/sdb1
done

这样U盘就可以直接启动硬盘上已安装的Windwos系统及Linux系统了。
使用上面命令查找生成的启动菜单，默认使用分区的uuid，通常可以直接被使用，不需要修改。

若是手动添加启动菜单内容，使用分区编号时，不确定分区编号。
可使用U盘启动，在启动菜单界面，按c进入command模式，输入ls查看分区信息，参考修改即可。

5.2.3.2 添加硬盘ISO镜像文件启动菜单（仅对当前主机硬盘有效）

参考硬盘启动安装Linux一文，将启动菜单内容添加到U盘的grub.cfg文件内。
注：指定磁盘部分需要微调一下。
硬盘启动时，硬盘本身默认(hd0,1);
U盘启动时，U盘本身默认为(hd0,1), 硬盘则为(hd1,1)
实际内容可在启动菜单页面按c进入命令行界面，输入ls查看分区状况。

menuentry "Ubuntu LiveCD" {
set root=(hd1,3)
linux /ubuntu18/vmlinuz boot=casper iso-scan/filename=/ubuntu18/ubuntu-18.iso ro quiet splash locale=zh_CN.UTF-8
initrd /ubuntu18/initrd
}
menuentry "Mint LiveCD" {
set root=(hd1,3)
linux /mint191/vmlinuz boot=casper iso-scan/filename=/mint191/linuxmint-19.1-xfce-64bit.iso ro quiet splash locale=zh_CN.UTF-8
initrd /mint191/initrd.lz
}
menuentry "Install Arch" {
set root=(hd1,3)
linux /arch/vmlinuz archisolabel=ARCH_201903
initrd /arch/archiso.img
}
menuentry "manjaro.xfce LiveCD" {
set root=(hd1,3)
linux /manjaro/vmlinuz-x86_64 misolabel=M1803 boot=boot iso-scan/filename=/manjaro/manjaro-xfce-18.0.3-stable-x86_64.iso locale=zh_CN.UTF-8
initrd /manjaro/initramfs-x86_64.img
}

5.2.3.3 添加U盘ISO镜像文件启动菜单（）

复制ISO文件，编辑菜单
7.4Gb的空间放了4个iso镜像文件，启动菜单如下

menuentry "Mint usb-boot-iso-mint" {
set root=(hd0,1)
linux /boot/iso/mint/vmlinuz boot=casper iso-scan/filename=/boot/iso/mint/linuxmint-19.1-xfce-64bit.iso ro quiet splash locale=zh_CN.UTF-8
initrd /boot/iso/mint/initrd.lz
}
menuentry "Arch usb-boot-iso-arch" {
set root=(hd0,1)
linux/boot/iso/arch/vmlinuz archisolabel=ARCH_201903
initrd/boot/iso/arch/archiso.img
}
menuentry "manjarousb-boot-iso-manjaro" {
set root=(hd0,1)
linux /boot/iso/manjaro/vmlinuz-x86_64 boot=boot iso-scan/filename=/boot/iso/manjaro/manjaro-xfce-18.0.3-stable-x86_64.iso locale=zh_CN.UTF-8
initrd /boot/iso/manjaro/initramfs-x86_64.img
}

5.3 支持大文件的BIOS模式

https://www.pendrivelinux.com/boot-multiple-iso-from-usb-via-grub2-using-linux/
http://xstarcd.github.io/wiki/Linux/boot-multiple-iso-from-usb-via-grub2-using-linux.html
使用grub2制作U盘引导iso

将U盘分为两个分区:
sdb1:用于放数据(NTFS)，使用剩余空间(Windows只能识别到U盘上的第一个分区)。
sdb2:用于引导(FAT32)，设置boot标志，安装grub，放置用于启动文件，约2GB(grub/winpe/CDlinux/linuxmint)，若加上win7安装包，约需6GB。

具体没有实测，请参考原文，原文有大量启动菜单代码可供参考。