grub命令及小系统的制作

Posted 2020-10-01

在计算机启动的时候，并不会像人一样直接就知道该运行操作系统，而是需要一个程序来进行引导，告诉计算机该去如何的启动系统。这个程序可以是grub程序，或者其他的程序也可以，在这里简单的介绍grub程序。

grub程序分为三个部分，分别是stage1、stage1_5和stage2。其中stage1的作用是写入mbr中存储的bootloader程序，将stage1_5载入内存中，并执行，然后接下来执行的就是stage1_5了，它位于mbr之后的扇区，通过提供基本文件系统驱动让stage1中的bootloader程序能识别磁盘分区/boot/grub/上的stage2文件并载入内存中执行。此时执行的就是stage2，在这一阶段中会给用户提供能够选择的菜单，并加载“/boot”启动分区中的内核文件，如图所示：（当使用命令“ls /boot”即可看到）

当grub加载了内核之后就相当于将对计算机的控制权移交给了系统，接下来就由系统自行的加载各种软件和服务等。当有的时候系统启动失败，那么就会一直的停留在这个界面，这种时候就需要对已安装好的系统进行修复或者重新安装操作系统。

使用grub能够给我们带来很大的帮助，在说具体内容之前，先来看一下grub都有哪些常见的命令行命令：

help：获取帮助信息

find (hd#,#)/PATH/TO/SOMEFFILE：查找文件

root (hd#,#)：设定磁盘的根目录（执行后，再使用find就不需要再指定磁盘）

kernel /PATH/TO/KERNEL_FILE：将选定的文件作为内核文件

initrd /PATH/TO/OMOTRAMFS_FILE：将选定的文件作为临时根文件系统

boot：启动内核

在了解了这些命令行之后，我们就可以来说一说grub带给我们的第一个有用的功能，那就是当我们忘记了root密码之后，可以通过这个命令来修改密码。具体的操作方法是，先将计算机重启，在提示进行选择的时候进入grub界面，如图所示：

在倒数时间结束之前随便摁键盘上的一个键即可进入grub界面，界面如图所示：

在这里边就可以看到所有能够启动的内核，只需要将高亮移动到你想要启动的内核，然后摁下“e”键进入子界面，即可进入如图所示界面：

在这个界面中将高亮移动到第二个选项上再次摁下“e”键即可进入编辑界面，如图所示：

在这个界面中只需要在最后加上一个数字“1”或者“s”、“S”、“single”都可以进入单用户模式，如图所示：

在添加完成之后回车即可回到上一个界面，在如图所示界面中摁下“b”键即可启动内核：

经过一段时间的等待之后，就可以看到我们进入了系统的命令行界面，并且用户提示符为“root”用户：

在这里，我们就可以修改忘记了的root用户的密码了：

但是这种操作的方式是一种取巧的方法，我们还可以直接通过自己键入命令来启动单用户模式，操作的步骤是在最开始的界面中摁下“c”键，如图所示：

即可进入grub命令行编辑模式的界面：

在这个界面中，我们就可以键入命令来实现自定义内核的启动。比如启动上面提到的单用户模式，就可以按照如下的方式进行命令的键入，在后面会有演示，此时就先跳过。

使用grub命令可以让系统按照我们的需要进行启动，由于Linux的开源这个特性，所以我们还可以通过自己的需要来创建属于我们的小系统，大致的方法是首先将磁盘进行分区、创建文件系统并挂载，然后在boot分区中创建grub，同时将内核和引导文件导入boot分区中。最后将所需要的命令和其所依赖的包导入另外一个分区中。此时系统已经做好了，为了验证，我们可以将这块磁盘从当前系统中卸下，放到一个没有安装操作系统的虚拟机中运行。大致的步骤就是这样了，下面来进行详细的演示。

首先在系统中插入一块任意大小的磁盘，在这里我加入了一块20GB大小的磁盘，名字叫做test.vmdk，如图所示：

然后我们就可以对其进行分区，分区的大小也是随意，但是要尽量做到合理，像boot分区100M即可，交换分区要根据内存来算，一般是内存的两倍，剩下的一个分区保存的是各种的文件，所以要大一点，在这里我为其分配了5GB的大小，可以根据实际情况进行改变。分区的命令是“fdisk /dev/磁盘”，来进入fdisk的内部，在其中命令“n”来添加分区，“d”删除分区，其他内容可以根据提示一步步进行操作。最后使用“w”或者“q”命令退出，“q”命令为不保存退出，“w”命令为保存后退出。值得注意的是在给交换分区分配完成之后要使用“t”命令来改变它的分区类型。操作过程如图所示：

在分区完成之后最好多次使用“sync”来将缓存区中的内容写入到磁盘中，然后使用“partx -a”命令将分区情况写入内存。如图所示：

在分区情况被系统识别之后，就可以对其创建文件系统并挂载，分别使用“mke2fs -t ext4 /dev/磁盘”和“mount”命令。其中交换分区也需要创建交换分区的文件系统，但是不需要挂载。如图：

然后分别创建两个挂载点，并将“/dev/sdb1”挂载到“/mnt/boot”上，将“/dev/sdb3”挂载到“/mnt/sysroot”上：

命令分别是：

[[email protected] ~]# mke2fs -t ext4 /dev/sdb1
[[email protected] ~]# mke2fs -t ext4 /dev/sdb3
[[email protected] ~]# mkswap /dev/sdb2
[[email protected] ~]# mkdir /mnt/boot
[[email protected] ~]# mkdir /mnt/sysroot
[[email protected] ~]# mount /dev/sdb1 /mnt/boot/
[[email protected] ~]# mount /dev/sdb3 /mnt/sysroot/

    当挂载完成之后，就可以使用grub安装引导程序了，安装的方法如图所示：

命令是：

[[email protected] ~]# grub-install --root-directory=/mnt /dev/sdb

使用完这个命令之后，在去查看刚才挂载的目录中就会发现多了启动引导的文件：

但是仅仅只有引导文件是不够的，所以需要将系统的内核引入到boot分区中：

命令为：

[[email protected] ~]# cp /boot/vmlinuz-2.6.32-573.el6.x86_64 /mnt/boot/vmlinuz
[[email protected] ~]# cp /boot/initramfs-2.6.32-573.el6.x86_64.img /mnt/boot/initramfs.img

这样，这个小系统已经可以启动起来了，但是它什么功能都没有，所以我们需要给它添加功能，首先要添加的就是“bash”，因为我们需要它来解析其他的命令，添加的过程是首先要建立一些基本的目录，比如“etc”、“dev”等，如图所示：

命令为：

[[email protected] sysroot]# mkdir bin boot dev etc lib lib64 sbin usr var proc sys tmp

目录建完之后就可以将“/bin/”目录下的“bash”拷到“/mnt/sysroot/bin”下面了

但是仅仅拷贝这个文件是不可以使用的，还需要将其所依赖的库也同时的考入进去，依赖的库可以使用“ldd”命令查看：

命令为：

[[email protected] sysroot]# ldd /bin/bash
[[email protected] sysroot]# cp /lib64/libtinfo.so.5 /mnt/sysroot/lib64/
[[email protected] sysroot]# cp /lib64/libdl.so.2 /mnt/sysroot/lib64/
[[email protected] sysroot]# cp /lib64/libc.so.6 /mnt/sysroot/lib64/
[[email protected] sysroot]# cp /lib64/ld-linux-x86-64.so.2 /mnt/sysroot/lib64/

此时，一个小型的Linux系统就做完了，为了验证是否可以使用，我们将这块磁盘插入另外一个新的虚拟机中：

首先为了避免磁盘的重复使用，将磁盘卸载或者将虚拟机挂起，然后建立一个新的虚拟机，前头的选项都可以随便选择，但是在磁盘那里，要选择使用已经存在的磁盘，如图所示：

然后将刚才使用的磁盘选中，如图所示：

接下来一直点击下一步到结束即可，结束之后启动这个虚拟机，就会到grub界面，如图所示：

这个就是grub的命令行界面，在这个界面中我们需要手动的输入启动需要引导的内容，如图所示：

在上面图片所示的命令中，root命令是为了将括号中的“hd0,0”作为主目录，后面再输入文件目录的时候就不需要再重复键入“hd0,0”了，“hd0,0”代表的是第一块磁盘的第一个分区。“selinux=0”是为了关闭selinux，如果没有这条参数，很有可能会导致启动的失败。最后使用“boot”来启动内核。在稍作等待之后就可以看见如图所示的界面，这就说明Linux小系统创建成功了。

但是这个小系统仅仅只能支持一些内置命令，如果我们想要对其进行扩展，就可以像添加bash那样将想要添加的命令进行导入即可。除此之外，还可以对内核进行定制，这就涉及到了内核的编译，请看下一篇，内核的编译。