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计算机在启动的时候,首先由BIOS中的程序执行自检,自检通过后,就根据CMOS的配置找到第一个可启动磁盘的MBR中的Boot Loader程序(一般在启动盘的第一个物理扇区,占416字节),并把控制权交给Boot Loader,由Boot Loader进一步完成操作系统内核的加载。当Boot Loader找到内核之后,就把控制权交给操作系统内核,由内核继续完成系统的启动。
可以看出,Boot Loader 是计算机启动中第二个要执行的程序,它是引导操作系统的关键程序。可以引导操作系统的Boot Loader主要有LiLoGRUB以及Windows下的MBR程序。其中,GRUB是目前使用最为广泛,并且非常优秀的一款启动引导程序。51Testing软件测试网PHAl%~.gd

^1H5^"hQd? U"X0
GRUB对设备的命名51Testing软件测试网{*w9Z;Uh)OJyL
首先,GRUB对设备的命名必须包含在小括号( )内;其次,GRUB不区分IDE硬盘和SCSI硬盘,统一使用hdx,其中x指定BIOS中硬盘的编号,并从0开始计数,而且IDE硬盘编号小于SCSI硬盘;第三,GRUBfdx指定软盘设备,x是软盘驱动器号。下面是一些GRUB对设备命名的举例:
q (fd0)表示第1个软盘
q (hd0,1)表示第1个硬盘的第2个分区
q (hd0,0)/boot/vmlinuz表示第1个硬盘的第一个分区下的boot/目录下的vmlinuz文件。如果没有指定某个分区,则表示使用整个设备,否则只使用指定的分区
q (hd0,2,a)专用于FreeBSDFreeBSD有一个slice概念,把一个分区进一步分为几个slice,此处指明是第1块硬盘的第3个分区中的slice a。
9J[Q~*cdroz"l$E0
GRUB的执行流程
当系统加电后,固化在BIOS中的程序首先对系统硬件进行自检,自检通过后,就加载启动磁盘上的MBR,并将控制权交给MBR中的程序(stage1)stage1执行,判断自己是否GRUB,如果是且配置了stage1_5,则加载stage1_5,否则就转去加载启动扇区,接着,stage2被加载并执行,由stage2借助stage1_5驱动文件系统,并查找grub.conf,显示启动菜单供用户选择,然后根据用户的选择或默认配置加载操作系统内核,并将控制权交给操作系统内核,由内核完成操作系统的启动。
GRUB涉及到几个重要的文件:
第一个就是stage1。它被安装在MBR扇区(00磁道的第1扇区),大小为512字节(446字节代码+64字节分区表+2字节标志55AA),它负责加载存放于00道第2扇区的start程序。
第二个是stage1_5stage1_5负责识别文件系统和加载stage2,所以stage1_5往往有多个,以支持不同文件系统的读取。在安装GRUB的时候,GRUB会根据当前/boot/分区类型,加载相应的stage1_500磁道的第3扇区。stage1_5是由start加载的。
第三个是stage2。它负责显示启动菜单和提供用户交互接口,并根据用户选择或默认配置加载操作系统内核。同前两个文件不同,stage2是存放在磁盘上/boot/grub下。
第四个是menu.lst(/boot/grub/grub.conf的链接)grub.conf是一个基于脚本的文本文件,其中包含菜单显示的配置和各个操作系统的内核加载配置。GRUB根据grub.conf显示启动菜单,提供同用户交互界面。GRUB正是根据用户选择或默认配置和grub.conf的内核配置加载相应的内核程序,并把控制权交给内核程序,使得内核程序完成真正的操作系统的启动。
其它重要文件,GRUB除了上面叙述的主要文件之外,还包括支持交互功能的一些磁盘程序。主要包括/sbin/下的grubgrub-installgrub-md5-cryptgrub-terminfo/usr/bin/mbchk,以及/boot/grub下的设备映像文件(device.map)和菜单背景图像文件(splash.xpm.gz)
通过上面的分析总结,可以很容易地看出,GRUB实际上包含两部分,一部分被安装在磁盘的特殊扇区,另外一部分则以文件的形式存在。要让GRUB启动操作系统,就必须首先把GRUBstage1stage1_5(根据文件系统自动选择是否安装)安装到磁盘的特殊扇区,另外,在磁盘的/boot/grub下存在有grub.confdevice.map等文件和支持交互的程序,而且这些程序必须在PATH环境变量指定的路径中。具备了这些知识,相信不管是安装、配置、备份或修复GRUB都不是件很难的是情。51Testing软件测试网q)tT|/|#?
安装GRUBMBR51Testing软件测试网e4X WmjI\'VT Hx
GRUB工作目录是在/boot/grub下,而make install并没将其安装到/boot/grub。所以,安装完成后要执行如下一些操作:
a) /usr/local/share/grub/i386-pc/目录下的所有文件统统拷贝到/boot/grub/目录下(要先下载源码包进行./configure,make, make install)
2z+r ? E5iH K a/|.R3|0
#cp /usr/local/share/grub/i386-pc/* /boot/grub/
b) /boot/grub下创建grub.conf文件,并建立一个到grub.conf的软链接menu.lst
#cd /boot/grub
#touch grub.conf
#ln -s grub.conf menu.lst
注意!如果已经存在grub.conf,就最好不要再次创建,需要时直接修改即可。
c) 确认/usr/local/sbin/usr/local/binPATH变量的值中,执行如下命令检查
#env |grep PATH
如果发现/usr/local/sbin/usr/local/bin不在PATH变量中,可以通过如下命令修改:
#export PATH=$PATH /usr/local/sbin:/usr/local/bin
d) 安装GRUBMBR
GRUB在启动中,被BIOS调用,只有放在MBR中才可以被调用,所以,GRUB要让BIOS调用,就必须安装在MBR中。实际上是将stage1安装到MBR中,也可能根据文件系统选择安装了stage1_5。下面,提供几个安装GRUB的例子:
#grub-install /dev/hda //GRUB安装到第1IDE硬盘的MBR
#grub-install /dev/sda //GRUB安装到第1SCSI硬盘的MBR
#grub-install /dev/fd0 //GRUB安装到软盘
#grub-install /dev/hda1 //GRUB安装到第1快硬盘的0扇区,当用其它引导程序引导系统时,往往选择这种方式,以免覆盖其它引导程序。
e) GRUB的命令行模式下安装GRUB
关于GRUB命令行模式及其操作方法请参考3小节的内容。在系统显示启动菜单时候按下c键,或者系统启动后在命令行执行/usr/sbin/grub程序,都可以进入GRUB的命令行模式。命令行模式下安装GRUB的基本过程如下:
q 指定启动设备
grub>root (hd0,0) #除了root后必须有空格,别的位置均不能有空格!
此处(hd00)是指第1块硬盘的第1个分区。如果不能确定包含GRUBstage1文件的分区,可以通过find指令查找确定:
grub> find /boot/grub/stage1 #查找stage1
GRUB将会查找文件/boot/grub/stage1并显示包含这个文件的设备名,这个设备就是上面要用到的设备。
q 安装GRUB
grub> setup (hd0) #除了setup后必须有空格,别的位置均不能有空格!
这条命令将会在第1块硬盘的MBR安装GRUB,如果不想在MBR安装GRUB,而是希望将GRUB安装在某分区的引导扇区的话,可以用下面的命令安装:
grub> setup (hd0,0) #除了setup后必须有空格,别的位置均不能有空格!
这将会在第1块硬盘的第1个分区的引导扇区安装GRUB
q 退出GRUB
grub>quit
f) 重启机器,新安装的GRUB生效
51Testing软件测试网 uHo0mj*bM
GRUB
配置文件示例
grub.confGRUB的配置文件,其结构比较简单,可以分为两部分,第一步分是全局配置,另外一部分就是每个操作系统的启动配置。其中可以有多个操作系统的菜单配置。下面就是一个具体的例子。
#=================/boot/grub/grub.conf文件范例==================51Testing软件测试网0Z^s+R2x(_R c6~C#L
timeout 30 # 等待用户选择菜单项的时间(以秒计),超时则引导默认的选项51Testing软件测试网s yZR} ?3Y
default 0 # 默认选项,第一项51Testing软件测试网Q#[MSN,}I SM
fallback 1 # 如果第一项出错,则启动下面的后备选项51Testing软件测试网F/sa0b9N}1Q
splashimage=(hd0,0)/grub/splash.xpm.gz #GRUB启动画面
Ep dQe+g d u-f0
v&^|7O0F\\0#以下是启动Linux的配置
b_/J]w*\X0
titleRed Hat Linux Enterprise AS3 for syd168 #启动项的菜单标题
Jc"Crk"l0
root (hd0,0) #指定根文件系统,第1块硬盘第1个扇区中的/boot51Testing软件测试网|\'LM/I6f7e@#yU
kernel /vmlinuz-2.4.18 ro root=LABEL=/ #内核在/boot
:b0h:S1Z,[0
initrd /initrd-2.4.18-14.img #启动RAM盘在/boot51Testing软件测试网!A$VR_ O;q+daK
51Testing软件测试网1qn p;t9S2?)P%f\'@
#以下是启动Windows的配置,如果只有Linux就不需要51Testing软件测试网qHg.D*C$l:y6pc
title Windows2003 Enterprise for syd168 #Windows启动菜单标题
O)B2l0^,mA7r`0
root noverify(hd0,1) #该操作系统在hd0的第二分区,不mount51Testing软件测试网 Yn,A"o H"Z~\'n4b5e!eA8{u
chainloader +1 #从第一个硬盘的第二个分区引导Windows51Testing软件测试网y)BRv|$d:xJ~

iN/Z"E;d0#=================/boot/grub/grub.conf文件范例==================
X3P)x"g&@;b?8Sq[0
上面的例子,只是简单说明了GRUB中启动LinuxWindows的配置方法。更多的启动配置请参考下面内容。
5. 引导多系统配置
GRUB支持多操作系统引导。用GRUB引导后可以进入命令行模式或者菜单模式,可以通过灵活的命令行模式选择引导各个分区的操作系统,指定引导参数。GRUB支持三种引导方法,一种是直接引导操作系统内核,另一种是通过chainload进行间接引导,第三种就是通过网络引导操作系统。
对于GRUB能够支持的LinuxFreeBSDOpenBSDNetBSDGUN Mach可以通过直接引导完成,但是对于GRUB不支持的操作系统(如Windows),需要用第二种方法chainload来完成。下面就分别来看看这几种引导方法:
(1) 直接引导
,T9r(Q0Co h1v0配置过程通常如下:
_ pN$Km0~A[0a) 用root命令设置包含操作系统内核的根设备
c0H n2j9?4lm0b) 用kernel命令装载内核映象文件,如果这个内核引导的时有参数的话,可以直接将参数加在内核文件名的后面51Testing软件测试网3eZ0E{:y(y%L,V$c,@
c) 用module或modulenounzip装载内核模块51Testing软件测试网{~;Lt9` d6Mf6I!W
d) boot开始引导
+t8Koz s0X a:\0(2) chainload引导
Z[F R:I^sS0a) 设置GRUB的根设备,用rootnoverify (hdx,y)指定51Testing软件测试网+L@4l6eg.x(J
b) 开始引导,用chainloader +1指定,此处“+1”是指示GRUB读入分区的第一个扇区的引导记录。51Testing软件测试网? Q gs.I
c) 执行boot开始引导
WT!A$X*}#aL a0以上是一般的chainloader方式,对于DOS和WINDOWS,可以简单地用两条指令进行引导:chainloader (hdx,y)+1,然后boot,其中x,y用来指明所在分区号。
-W%v3s!A9C;m|rHr.Y0(3) 从网络引导:
2h @j%BK!j4H0为了使GRUB能够支持从网络引导,需要在编译时打开网络支持选项(请参考源文件中的netboot/README.netboot)。另外,要在网络中设置两个服务:动态IP服务(BOOTP、DHCP或RARP)和FTP服务。然后,分别针对不同的服务器BOOTP,DHCP或RARP运行bootp,dhcp或rarp。如果一切设置无误的话GRUB就会给出IP,IP netmask和TFTP服务器的IP和网关的IP地址。最后,从网上得到操作系统的映象文件。下面是一个例子:51Testing软件测试网+W0]i g.gw7NzM3\
grub> bootp51Testing软件测试网#JR2S i7J4ack
Probing...[NE*000]
z3^~? \!A4Y;j0i0NE2000 base ...
*C r(dO$N t`0Address: 192.168.110.23 Netmask: 255.255.255.0
7J9yNJ$SmL}"V0Server: 192.168.110.14 Gateway: 192.168.110.1
3JOn9T9nCYz0grub> root (nd)
`p~Sd~0grub> kernel /tftproot/gnumach.gz root=sd0s1
OqV.A#DC0======================================================================
/x F&eh-K0

全世界linuxer都知道grub是什么东西,但对于MBR引导到grub再引导到具体操作系统的这个流程可能有不少朋友就比较迷糊了。这不,cu上一位朋友就发出了这样一个求助贴:

 

假如现在一台电脑上装了WIN2000系统,那么我现在在装上LINUX系统和GRUB,那么假如把GRUB装在主分区的话,GRUB直接 引导 LINUX和WIN2000,我是可以理解的,因为MBR中是GRUB的STAGE1(对不对呢?),MBR通过检查DPT分区信息引导系统跳转至DBR (活动分区),我这里想问的活动分区是什么时候设的呢?那么装GRUB到MBR里,那原来MBR中的WIN的引导信息是怎么处理的呢?是不是我们假如说装 GRUB到MBR的时候,GRUB就把GRUB所在那个区设置为了活动分区了呢?然后GRUB引导时候,MBR就找到那个活动分区找到所需要的文件,然后 继续呢?假如说把GRUB装到其他分区(非主引导区)的话,那是怎么样实现GRUB先启动的呢?不是先MBR吗?因为装到了其他分区,没有改主引导区,因 此主引导区还是WIN2000的引导数据啊,怎么会GRUB先启动了呢?这是为什么呢?跟活动分区有关系没有呢?我看资料上写的是哪个系统启动哪个系统就 是活动分区,可是那样的话,似乎就解释不通了啊,就是最最开始这个地方一直不懂,理不清楚。

 

下面就是cu各个玩家对这个问题分析讨论的总结。

 

首先让我们看看传统的启动流程:加载并运行Master Boot Record(MBR)主引导区内容(如lilo等)。然后扫描分区表,定位活动分区,并将活动分区上的引导扇区内容加载到内存中执行。

 

系统引导过程主要由以下几个步骤组成(以硬盘启动为例)

 

1、 开机;

2、 BIOS加电自检(POST——Power On Self Test),内存地址为0fff:0000;

3、 将硬盘第一个扇区(0头0道1扇区,也就是Boot Sector)读入内存地址0000:7c00处;

4、 检查(WORD)0000:7dfe是否等于0xaa55.若不等于则转去尝试其他介质;如果没有其他启动介质,则显示 “No ROM BASIC” ,然后死机;

5、 跳转到0000:7c00处执行MBR中的程序;

6、 MBR先将自己复制到0000:0600处,然后继续执行;

7、 在主分区表中搜索标志为活动的分区。如果发现没有活动分区或者不止一个活动分区,则停止;

8、 将活动分区的第一个扇区读入内存地址0000:7c00处;

9、 检查(WORD)0000:7dfe是否等于0xaa55,若不等于则显示 “Missing Operating System”,然后停止,或尝试软盘启动;

10、 跳转到0000:7c00处继续执行特定系统的启动程序;

11、 启动系统。

 

装grub到逻辑分区,那么就一定把grub装入的逻辑分区设为活动的。不过,这时候,grub接管了11步以后的动作:从stage 1.5读出grub.conf。再由配置和用户选择决定下一步的引导行为。

 

一般安装grub都有两种情况,对于安装到MBR这种情况而言,GRUB直接覆盖了原来的MBR引导程序。这也是为什么要换回“原来的 windows的引导方式”,只要用dos引导fdisk /mbr一下就可以的原因。为什么可以这样做,请注意,1-11步中有两个地方出现了0000:7c00。不管是dos boot sector还是nt loader它本身也是从0000:7c00运行的。其实ms当年开发分区管理的这个小程序相当于是在bios引导boot sector中插进去的。grub因为也是写的从0000:7c00这个内存开始的子程序,那么既可以被BIOS加载又可以被dos的MBR加载应该好理 解了吧。

 

开机自检后,引导权交给了硬盘的MBR,此时grub就启动了。由grub来引导windows /linux都可以。注意:linux不一定要安装在活动分区,因为引导程序在MBR!但是windows一定要安装在活动分区(可引导的 windows),第二个windows可以不安装在活动分区,但它的引导文件一定在活动分区。

 

大体顺序是:

 

grub—->windows–>查找引导文件—引导加载—启动windows

grub—->linux—>查找引导文件(/boot)–>引导加载—启动linux

 

那么,如果把grub安装到了其它的分区上,不是MBR呢?这是grub所装在的那个主分区必须被设为活动分区。因为MBR(物理主引导分 区)中其实并没有 OS相关的引导程序的,通常MBR只是扫描并读取随后的分区表,找到相应的活动分区,读取相应活动分区的第一个扇区的512字节程序并运行,该程序负责进 一步引导相应分区的相应系统。因此,大概的运行次序是

BIOS—>MBR—->GRUB—->菜单。

 

这样,大体的真实流程就可以总结如下了:

 

1、 开机;

2、 BIOS加电自检(POST——Power On Self Test),内存地址为0fff:0000;

3、 将硬盘第一个扇区(0头0道1扇区,也就是Boot Sector)读入内存地址0000:7c00处;

4、 检查(WORD)0000:7dfe是否等于0xaa55.若不等于则转去尝试其他介质;如果没有其他启动介质,则显示 “No ROM BASIC” ,然后死机;

5、 跳转到0000:7c00处执行MBR中的程序;

6、 MBR先将自己复制到0000:0600处,然后继续执行;假如先装XP后装LINUX,并且LINUX没有装在MBR,那这个MBR中的数据还是WIN 写的数据,它的作用都是下步中所说的作用,就是搜索主分区表中标志为活动的分区,那么这个时候就必须把GRUB所在的主分区设置为活动的分区,这个时候才 能正常的启动GRUB,然后GRUB的STAGE1在调STAGE1.5和其他的,从而来引导整个系统。假如说先装XP后装LINUX,但是GRUB装在 了MBR,那样STAGE1直接调入内存,STAGE1在调STAGE1.5和STAGE2等,从而来引导系统。那这个时候是不需要将GRUB其他文件所 在的主分区设为活动分区的,它直接调STAGE1.5等,然后再调STAGE2等,来识别文件系统,从而实现可多启动。

7、 在主分区表中搜索标志为活动的分区。如果发现没有活动分区或者不止一个活动分区,则停止;

8、 将活动分区的第一个扇区读入内存地址0000:7c00处;

9、 检查(WORD)0000:7dfe是否等于0xaa55,若不等于则显示 “Missing Operating System”,然后停止,或尝试软盘启动;

10、 跳转到0000:7c00处继续执行特定系统的启动程序;

11、 启动系统。

 

一点资料:

 

能正常工作的grub应该包括一下文件:stage1、stage2、*stage1_5、menu.lst。

其中stage1的大小一定是512字节,它要被安装(也就是写入)某个硬盘的主引导记录,或者某个活动分区(这个分区要用fdisk标记 成可启动的)的启动扇区。stage1的主要的也是唯一的作用就是找到你存放在硬盘上某个地方的stage2文件,来完成后续的工作。

 

stage2 文件可以存在在某个特定的文件系统中,比如你分了一个linux分区,在上面创建一个ext2文件系统,然后把这个文件拷贝到这个分区的某个目录下。也可 以把stage2直接存放在硬盘的某个位置,也就是未分区的某个地方。不过,好像没有多少人会这么做吧。

 

因为stage1的容量有限(主引导记录MBR和启动扇区的大小只能够是512字节),所以它对文件系统是无法识别的,那如果你把 stage2存放 在 ext2或者fat格式的文件系统上,它如何来找到这个文件呢?这就要用到上面提到的那些stage1_5的文件了,它们负责解释文件系统。你的 stage2放在什么格式的文件系统上,就要调用对应的那个stage1_5文件。比如,你把stage2存放在ext2格式的文件系统上,就需要 e2fs_stage1_5;stage2存放在fat格式的文件系统上,就需要fat_stage1_5了。

参考来源:
1THUUD~3B4g0ftp://alpha.gnu.org/gnu/grub/51Testing软件测试网2oz\'nLs(r\'~ \
http://www.linuxeden.com/html/sysadmin/20070530/26936.html51Testing软件测试网4pCz7KusWe
http://soft.zdnet.com.cn/software_zone/2007/1006/537431.shtml

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