CentOS 系统启动流程之GRUB

Posted 2020-08-09

系统启动之GRUB

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GRUB（Boot Loader）

• 从系统启动流程可以得知，在Bios读取相关信息之后，接下来是去第一个可以启动的设备当中的MBR中读取Boot Loader信息，Boot Loader提供具有菜单功能、直接加载内核信息，以及相关的控制权转交功能。所以说系统启动必须要有Boot Loader，然后才能去加载内核。

• Boot Loader存储于MBR当中，MBR只有512bytes，其中446bytes存储Boot Loader，但是Boot Loader功能很强大，所以446bytes是远远不够的，所以就用到了grub，并将Boot Loader的程序运行与配置项加载分成三个阶段（stage）来运行。

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grub: GRand Unified Bootloader

一、版本如下：

         grub 0.x: grub legacy

         grub 1.x: grub2

二、grub legacy:

1.分为三个阶段

• stage1: 运行Boot Loader主程序，这个程序必须要安装在启动区，即MBR中。因为MBR空间有限，因此在MBR当中仅安装Boot Loader的最小程序，并没有安装Boot Loader的相关配置文件；

• stage1_5: 在MBR随后的扇区中存放，让stage1中的bootloader能识别stage2所在的分区上的文件系统；

• stage2：通过Boot Loader加载所有配置文件及相关的环境变量参数信息，这些配置文件及相关的环境参数都存放于磁盘分区上的/boot/grub目录下。

2.配置文件：

 /boot/grub/grub.conf<--/etc/grub.conf

3.stage2及内核等通常放置于一个基本磁盘分区

 功用：

• 提供启动菜单、并提供交互式接口；

         e: 编辑模式，用于编辑菜单

         c: 命令模式，交互式接口

• 加载用户选择的内核或操作系统；

        允许传递参数给内核

        可隐藏启动菜单

• 为菜单提供了保护机制；

        为编辑启动菜单进行认证

        为启用内核或操作系统进行认证

4.识别硬盘设备：

  (hd#,#) 表示第几块磁盘的第几块分区

• 硬盘代号以小括号（）括起来
  

• hd#: 磁盘编号，用数字表示；从0开始编号；

• #: 分区编号，用数字表示; 从0开始编号；

   如：(hd0,0)表示 第一块硬盘，第一个分区

5.grub的命令行接口

• help: 获取帮助列表

• help KEYWORD: 详细帮助信息

• find (hd#,#)/PATH/TO/SOMEFILE：

• root (hd#,#)

• kernel /PATH/TO/KERNEL_FILE: 设定本次启动时用到的内核文件；额外还可添加许多内核支持使用的cmdline参数

       例如：max_loop=100 selinux=0 init=/path/to/init

• initrd/PATH/TO/INITRAMFS_FILE: 设定为选定的内核提供额外文件的ramdisk；

• boot: 引导启动选定的内核

•  cat /proc/cmdline 内核参数

• 内核参数文档:/usr/share/doc/kernel-doc-2.6.32/Documentation/kernel-parameters.txt

6.手动在CentOS 6 grub命令行接口启动系统：

      grub> root (hd#,#) 

      grub> kernel /vmlinuz-VERSION-RELEASE ro root=/dev/DEVICE  # kernel 

      grub> initrd/initramfs-VERSION-RELEASE.img

      grub> boot  # 启动

  如果每次都手动编辑，并不是所有人都能够完成的，所以就加了一个菜单项，菜单上显示的内容其实也就是grub配置文件中的设置，如下所示：

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三、grub legacy:配置文件

1.查看配置文件/boot/grub/grub.conf如下：

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

[[email protected] ~]# openssl passwd -1    //MD5加密转换 Password:  Verifying - Password:  $1$X8cVMw5v$AH0aUHVNix7Tx6wmHAXsf1 [[email protected] ~]# vim /etc/grub.conf # grub.conf generated by anaconda  #  # Note that you do not have to rerun grub after making changes to this file  # NOTICE:  You have a /boot partition.  This means that  #          all kernel and initrd paths are relative to /boot/, eg.  #          root (hd0,0)  #          kernel /vmlinuz-version ro root=/dev/sda2  #          initrd /initrd-[generic-]version.img  #boot=/dev/sda  default=0 #设定默认启动菜单项，默认为0开始  timeout=5 #指定菜单等待选择的时长   splashimage=(hd0,0)/grub/splash.xpm.gz #指定菜单的背景图片的路径，为xpm格式，采用gzip压缩  hiddenmenu #是否影藏菜单  password --md5 $1$1S9Xy$1MuGZSoPc2vAtkW.jvz0X/ #菜单编辑认证  title CentOS 6 (2.6.32-642.el6.x86_64) #定义菜单项  password 123456 #可以选择明文      root (hd0,0) #本次grub查找stage2及其kernel文件所在设备分区，指定grub的根      kernel /vmlinuz-2.6.32-642.el6.x86_64 ro root=UUID=240533cf-b37f-4460-974f-702bab867da5 nomodeset rd_NO_LUKS  KEYBOARDTYPE=pc KEYTABLE=us rd_NO_MD crashkernel=auto LANG=zh_CN.UTF-8 rd_NO_LVM rd_NO_DM rhgb quiet #需要启动的内核       initrd /initramfs-2.6.32-642.el6.x86_64.img #内核匹配的ramfs文件

2.每行含义如下：

• default=#: 设定默认启动的菜单项；假如同时装有多个操作系统，0表示定义的第一个title系统，1表示定义的第二个title系统，以此类推；

• timeout=#：表示可供选择的等待时间，如果超出5秒，则使用默认的启动条目default定义的；

• splashimage=(hd#,#)/PATH/TO/XPM_FILE：菜单背景图片文件路径；

• hiddenmenu：隐藏菜单，默认是不显示菜单信息，如果要想显示菜单，可以将该配置信息注释即可；

• password [--md5] STRING: 启动菜单编辑认证

• title TITLE：定义菜单项“标题”（操作系统名称）, 可出现多次，用来引导不同的操作系统或内核；

          ◎root (hd#,#)：grub查找stage2及kernel文件所在设备分区；为grub“根”。也就是说，表示的是内核文件的存放位置，这里指的是分区位置，而非根目录；

          ◎kernel /PATH/TO/VMLINUZ_FILE [PARAMETERS]：内核的名称，以及一些启动时的核心参数。由于启动过程中需要挂载根目录，因此就需要指定根目录所在的分区。rhgb表示色彩显示，quiet表示静默模式加载内核。

          ◎initrd/PATH/TO/INITRAMFS_FILE: 内核匹配的ramfs文件，虚拟文件系统；

          ◎password [--md5] STRING: 启动选定的内核或操作系统时进行认证。

3.生成密码的命令：grub-md5-crypt

实验1：为编辑启动菜单进行认证；为启用内核或操作系统进行认证

操作步骤及过程如下：

  1)复制一份内核文件，改名为Tao Linux，并分别在第一个title之前和第二个title之后添加生成的加盐密码，保存并退出，并重启系统；

   2）重启系统之后发现要为进行编辑启动菜单的认证，效果如下：

  3）按“p”键输入密码之后，可以发现原来的提示信息又回来了，这是我们就可以编辑了

  4）选择第二个内核作为启动程序，按回车键发现要想启动内核，要输入密码认证，说明我们为内核设置的密码，起作用了。

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4.破解root口令：

   启动系统时，设置其运行级别1

5.进入单用户模式：

• 编辑grub菜单(选定要编辑的title，而后使用e命令);

• 在选定的kernel后附加1, s, S或single都可以然后按回车键；

• 在kernel所在行，键入“b”命令，进入单用户模式

实验2：单用户模式下修改密码：

    1）在进入开机界面的时候，按任意键进入菜单界面，如下演示：

  2）因为我们在编辑启动菜单前设置了认证，所以需要输入密码，按“p”输入密码后进入编辑菜单，然后选定要启动的内核，按“e”键进入编辑模式，如下演示：

 3）选定好要启动的kernel后，按“e”键进入，然后在选定的内核后添加1, s, S或single，然后按回车键，紧接着在kernel所在行输入“b”进入单用户模式，如下演示：

6.安装grub：

(1) grub-install

         安装grub stage1和stage1_5到/dev/DISK磁盘上，并复制GRUB相关文件到DIR/boot目录下

          grub-install --root-directory=DIR /dev/DISK

(2) grub

          grub> root (hd#,#)

          grub> setup (hd#)