Grub 2：拯救你的 bootloader

沒有什麼事情比 bootloader 壞掉更讓氣人的了。充分發揮 Grub 2 的作用，讓 bootloader 安分工作吧。

為什麼這麼說？

• Grub 2 是最受歡迎的 bootloader ，幾乎用在所有 Linux 發行版上。
• bootloader 是一個至關重要的軟件，但是非常容易損壞。
• Grub 2 是兼具擴展性和靈活性的一款引導加載程序，提供了大量可定制選項。

Grub 2 是一款精彩的功能強大的軟件。它不是 bootloader 界的一枝獨秀，但卻最受歡迎，幾乎所有主要的桌面發行版都在使用它。 Grub 的工作有兩個。首先，它用一個菜單展示計算機上所有已經安裝的操作系統供你選擇。其次，當你從啟動菜單中選擇了一個 Linux 操作系統， Grub 便加載這個 Linux 的內核。

你知道，如果使用 Linux ，你就離不開 bootloader 。然而它卻是 Linux 發行版內部最鮮為人知的部分。在這篇文章裡，我們將帶你熟悉 Grub 2 一些著名的特性，強化你相關技能，使你在 bootloader 跑飛的時候能夠自行處理。

Grub 2 最重要的部分是一堆文本文件和兩個腳本文件。首先需要了解的是 /etc/default/grub 。這是一個文本文件，你可以在裡面設置通用配置變量和 Grub 2 菜單（見下方 “常見用戶設置” ）的其它特性。

Grub 2 另一個重要的部分是 /etc/grub.d 文件夾。定義每個菜單項的所有腳本都放置在這裡。這些腳本的名稱必須有兩位的數字前綴。其目的是，在構建 Grub 2 菜單時定義腳本的執行順序以及相應菜單項的順序。文件 00_header 首先被讀取，負責解析 /etc/default/grub 配置文件。然後是 Linux 內核的菜單項，位於 10_linux 文件中。這個腳本在默認的 /boot 分區為每個內核創建一個正規菜單項和一個恢復菜單項。

緊接著的是為第三方應用所用的腳本，如 30_os-prober 和 40_custom 。 os-prober 腳本為內核和其它分區裡的操作系統創建菜單項。它能識別安裝的 Linux、 Windows、 BSD 以及 Mac OS X 。 如果你的硬盤布局比較獨特，使得 os-prober 無法找到已經安裝的發行版，你可以在 40_custom 文件（見下方 “添加自定義菜單項”）中添加菜單項。

Grub 2 不需要你手動維護你的啟動選項的配置文件：取而代之的是使用 grub2-mkconfig 命令產生 /boot/grub/grub.cfg 文件。這個功能會解析 /etc/grub.d 目錄中的腳本以及 /etc/default/grub 設置文件來定義你的設置情況。

圖形化的引導修復

多虧了 Boot Repair 應用，只需要點擊按鈕，Grub 2 許許多多的問題都能輕易解決。這個漂亮小巧的應用有一個直觀的用戶界面，可以掃描並識別多種硬盤布局和分區方案，還能發現並正確識別安裝在其中的操作系統。這個應用可以處理傳統計算機裡的主引導記錄（Master Boot Record） (MBR)，也可以處理新型 UEFI 計算機中的GUID 分區表（GUID Partition Table）（GPT）。

Boot Repair 最簡單的使用方式是安裝到 Live Ubuntu 會話中。在一個 bootloader 損壞的機器上啟動 Ubuntu Live 發行版，先通過添加它的 PPA 版本庫來安裝 Boot Repair ，命令如下：

1. sudo add-apt-repository ppa:yannubuntu/BootRepair

然後刷新版本庫列表：

1. sudoapt-get update

安裝應用，如下：

1. sudoapt-get install -y BootRepair

安裝完畢後就啟動應用。在顯示它的界面（由一對按鍵組成）之前將會掃描你的硬盤。根據工具的指示，只需按下 Recommended Repair（推薦的修復）按鈕，即可修復大部分壞掉的 bootloader 。修復 bootloader 之後，這個工具會輸出一個短小的 URL ，你應該把它記錄下來。這個 URL 包含了硬盤詳盡的信息：分區信息以及重要的 Grub 2 文件（如 /etc/default/grub 和 /boot/grub/grub.cfg ）的內容。如果工具不能解決 bootloader 的問題，可以把你這個 URL 共享在你的發行版的論壇上，讓其他人可以分析你的硬盤布局以便給你建議。

Boot Repair 也可以讓你定制 Grub 2 的選項。

Bootloader 急救

Grub 2 引導問題會讓系統處於幾種不同狀態。屏幕（如你所想，本該顯示 bootloader 菜單的地方）所展示的文本會指示出系統的當前狀態。如果系統中止於 grub> 提示符，表明 Grub 2 模塊已經被加載，但是找不到 grub.cfg 文件。當前是完全版的 Grub 2 命令行 shell，你可以通過多種方式解決此問題。如果你看到的是 grub rescue> 提示符，表明 bootloader 不能找到 Grub 2 模塊或者找不到任何引導文件（boot files ）。然而，如果你的屏幕只顯示 ‘GRUB’ 一詞，表明 bootloader 找不到通常位於主引導記錄（Master Boot Record ）裡的最基本的信息。

你可以通過使用 live CD 或者在 Grub 2 shell 中修正此類錯誤。如果你夠幸運， bootloader 出現了 grub> 提示符，你就能獲得 Grub 2 shell 的支配權，來幫助你排錯。

接下來幾個命令工作在 grub> 和 grub rescue> 提示符下。 set pager=1 命令設置顯示分頁（ pager ），防止文本在屏幕上一滾而過。你還可以使用 ls 命令列出 Grub 識別出的所有分區，如下：

1. grub>ls
2. (hd0)(hd0,msdos5)(hd0,msdos6)(hd1,msdos1)

如你所見，這個命令列出分區的同時一並列出了分區表方案（即 msdos）。

你還可以在每個分區上面使用 ls 來查找你的根文件系統：

1. grub>ls(hd0,5)/
2. lost+found/var/ etc/ media/ bin/ initrd.gz
3. boot/ dev/ home/selinux/ srv/ tmp/ vmlinuz

你可以不寫上分區名的 msdos 部分。同樣，如果你忘記了尾部的斜槓（ trailing slash ）只輸入 ls (hd0,5) ，那你將獲得分區的信息，比如文件系統類型、總體大小和最後修改時間。如果你有多個分區，可以使用 cat 讀取 /etc/issue 文件中的內容，來確定發行版，格式如 cat (hd0,5)/etc/issue 。

假設你在 (hd0,5) 中找到根文件系統，請確保它包含 /boot/grub 目錄，以及你想引導進入的內核鏡像，如 vmlinuz-3.13.0-24-generic 。此時輸入以下命令：

1. grub>set root=(hd0,5)
2. grub> linux /boot/vmlinuz-3.13.0-24-generic root=/dev/sda5
3. grub> initrd /boot/initrd.img-3.13.0-24-generic

第一個命令把 Grub 指向我們想引導進入的發行版所在的分區。接著第二個命令告知 Grub 內核鏡像在分區中的位置，以及根文件系統的位置。最後一行設置虛擬文件系統（ initial ramdisk ）文件的位置。你可以使用 tab 補全功能補全內核名字和虛擬文件系統（ initrd: initial ramdisk ）的名字，節省時間和精力。

輸入完畢，在下一個 grub> 提示符後輸入 boot ， Grub 將會引導進入指定的操作系統。

如果你在 grub rescue> 提示符下，情況會有些許不同。因為 bootloader 未能夠找到並加載任何必需的模塊，你需要手動添加這些模塊：

1. grub rescue>set root=(hd0,5)
2. grub rescue>insmod(hd0,5)/boot/grub/normal.mod
3. grub rescue> normal
4. grub>insmod linux

如上所示，跟之前一樣，使用 ls 命令列出所有分區之後，使用 set 命令標記起來。然後添加 normal 模塊，此模塊激活時將會恢復到標准 grub> 模式。如果 linux 模塊沒加載，接下來的命令會進行添加。如果這個模塊已經加載，你可以跟之前一樣，把引導加載程序指向內核鏡像和虛擬文件系統（ initrd ）文件，然後使用 boot 啟動發行版，完美收官。

一旦成功啟動發行版，別忘了為 Grub 重新產生新的配置文件，使用

1. grub-mkconfig -o /boot/grub/grub.cfg

命令。你還需要往 MBR 裡安裝一份 bootloader 的拷貝，使用

1. sudo grub2-install /dev/sda

命令。

想要禁用 /etc/grub.d 目錄下的腳本，你只需移除其可執行位，比如使用 chmod -x /etc/grub.d/20_memtest86+ 就能將 ‘Memory Test’ 選項從菜單中移除。

Grub 2 和 UEFI

在支持 UEFI 的機器（最近幾年上市的機器大部分都是）調試壞掉的 Grub 2 增加了另一復雜的層次。恢復安裝在 UEFI 機器上的 Grub 2 的和安裝在非 UEFI 機器上的並沒多大區別，只是新的固件處理方式不一樣，從而導致了很多種恢復結果。

對於基於 UEFI 的系統，不要在 MBR 上安裝任何東西。相反，你要在 EFI 系統分區（EFI System Partition）（ ESP ）裡安裝 Linux EFI bootloader，並且借助工具把它設置為 EFI 的默認啟動程序，這個工具對於 Linux 用戶是 efibootmgr ，對於 window 用戶則是 bcdedit 。

照目前情況看，在安裝任何與 Windows 8 兼容的主流桌面 Linux 發行版前，應該正確安裝好 Grub 2。然而，如果 bootloader 損壞，你可以使用 live 發行版修復機器。在啟動 live 介質之時，請確保是以 UEFI 模式啟動。計算機每個可移動驅動器的啟動菜單將會有兩個： 一個普通的和一個以 EFI 標記的。使用後者會用到 /sys/firmware/efi/ 文件中的 EFI 變量。

在 live 環境中，掛載教程前面所提的安裝掛掉系統的根文件系統。除此之外，還需要掛載 ESP 分區。假設分區是 /dev/sda1 ，你可以如下所示掛載：

1. sudomount/dev/sda1 /mnt/boot/efi

接著在 chroot 到安裝完畢的發行版前之前，使用 modprobe efivars 加載 efivars 模塊。

在這裡， Fedora 用戶可以使用如下命令重新安裝 bootloader

1. yum reinstall grub2-efi shim

但在此之前，需要使用

1. grub2-mkconfig -o /boot/grub2/grub.cfg

來產生新的配置文件。 Ubuntu 用戶則改用以下命令

1. apt-get install --reinstall grub-efi-amd64

一旦 bootloader 正確就位，退出 chroot ，卸載所有分區，重啟到 Grub 2 菜單。

伙計，我的 Grub 哪去了？

Grub 2 最好的特性是可以隨時重新安裝。因此，當其它像 Windows 之類的系統用它們自己的 bootloader 替換後，導致 Grub 2 丟失，你可以使用 live 發行版，寥寥數步即可重裝 Grub 。假設你在 /dev/sda5 安裝了一個發行版，若要重裝 Grub ，你只需首先使用以下命令為發行版創建一個掛載目錄：

1. sudomkdir-p /mnt/distro

然後掛載分區，如下：

1. mount/dev/sda5 /mnt/distro

接著就能重裝 Grub 了，如下：

1. grub2-install --root-directory=/mnt/distro /dev/sda

這個命令會改寫 /dev/sda 設備上的 MBR 信息，指向當前 Linux 系統，並重寫一些 Grub 2 文件，如 grubenv 和 device.map 。

另一個問題常見於裝有多個發行版的計算機上。當你安裝了新的 Linux 發行版，它的 bootloader 應當要能找到所有已經安裝的發行版。一旦不行，只要引導進入新安裝的發行版，並運行

1. grub2-mkconfig

在運行這個命令之前，請確保啟動菜單中缺失的發行版的 root 分區已經掛載。如果你想添加的發行版有單獨的 /root 和 /home 分區，在運行 grub2-mkconfig 之前，只需掛載包含 /root 的分區。

雖然 Grub 2 能夠找到大部分發行版，但是在 Ubuntu 中嘗試添加安裝的 Fedora 系統需要額外的一個步驟。如果你以默認設置安裝了 Fedora ，則發行版的安裝器已經創建了 LVM 分區。此時你需要使用發行版的包管理系統安裝 lvm2 驅動，如下

1. sudoapt-get install lvm2

才能使得 Grub 2 的 os-prober 腳本能夠找到並將 Fedora 添加進啟動菜單。

常見用戶設置

Grub 2 有很多可配置變量。 這裡有一些 /etc/default/grub 文件中你最可能會修改到的常見變量。 GRUB_DEFAULT 變量指定默認的啟動項，可以設置為數字值，比如 0 ，表示第一個菜單項，或者設置為 “saved” ，將指向上一次啟動時選中的菜單項。 GRUB_TIMEOUT 變量指定啟動默認菜單項之前的停留時間。 GRUB_CMDLINE_LINUX 列出了要傳遞給所有 Linux 菜單項的內核命令行參數。

如果 GRUB_DISABLE_RECOVERY 變量設置為 true ，那麼將不生成恢復模式菜單項。這些菜單項會以單用戶模式啟動發行版，這種模式下允許你利用命令行工具修復系統。 GRUB_GFXMODE 變量同樣有用，它指定了菜單上文本顯示的分辨率，它可以設置為你的顯卡所支持的任何數值。

Grub 2 有個命令行模式，通過在 bootloader 菜單上按 C 進入。

徹底的修復

如果 grub2-install 命令不能正常運作，使得你無法引導進入 Linux ，你需要完整地重裝以及重新配置 bootloader 。為此目的，需要用到強大的 chroot 功能將運行環境從 live CD 環境切換至我們想修復的 Linux 的安裝位置。任何擁有 chroot 工具的 Linux live CD 都可以實現這個目的。不過需要確保 live 介質的系統架構和硬盤上系統的架構一致。因此當你希望 chroot 到 64 位系統，你必須使用 amd64 live 發行版。

啟動進入 live 發行版之後，首先需要檢查機器上的分區。使用 fdisk -l 列出磁盤上所有分區，記錄你想修復的 Grub 2 系統所在的分區。

假設我們希望從安裝在 /dev/sda5 中的發行版中恢復 bootloader 。啟動終端使用如下命令掛載分區：

1. sudomount/dev/sda5 /mnt

此時需要綁定（bind）Grub 2 bootloader 需要進入的目錄，以便檢測其它操作系統：

1. $ sudomount--bind /dev /mnt/dev
2. $ sudomount--bind /dev/pts /mnt/dev/pts
3. $ sudomount--bind /proc /mnt/proc
4. $ sudomount--bind /sys /mnt/sys

此時可以離開 live 環境進入安裝在 /dev/sda5 分區中的發行版了，通過 chroot ：

1. $ sudochroot/mnt /bin/bash

現在可以安裝、檢測、以及升級 Grub 了，跟之前一樣，使用

1. sudo grub2-install /dev/sda

命令來重裝 bootloader 。因為 grub2-install 命令不能創建grub.cfg 文件，需要手動創建，如下

1. sudo grub-mkconfig -o /boot/grub/grub.cfg

這樣應該就可以了。現在你就有了 Grub 2 的一份全新拷貝，羅列了機器上所有的操作系統和發行版。在重啟電腦之前，你需要依次退出 chroot 系統，卸載所有分區，如下所示：

1. $ exit
2. $ sudoumount/mnt/sys
3. $ sudoumount/mnt/proc
4. $ sudoumount/mnt/dev/pts
5. $ sudoumount/mnt/dev
6. $ sudoumount/mnt

現在你可以安全地重啟電腦了，而它應該會回退到 Grub 2 的控制之中，你已經修好了這個 bootloader。

添加自定義菜單項

如果希望往 bootloader 菜單裡添加菜單項，你需要在 40_custom 文件裡添加一個啟動段（ boot stanza ）。例如，你可以使用它展示一個菜單項來啟動安裝在可移動 USB 驅動裡的 Linux 發行版。假設你的 USB 驅動器是 sdb1 ，並且 vmlinuz 內核鏡像和虛擬文件系統（ initrd ）都位於根 (/)目錄下，在 40_custom 文件中添加以下內容：

1. menuentry “Linux on USB”{
2. set root=(hd1,1)
3. linux /vmlinuz root=/dev/sdb1 ro quiet splash
4. initrd /initrd.img
5. }

相比使用設備和分區名，使用它們的 UUID 可以獲得更精確結果，比如

1. set root=UUID=54f22dd7-eabe

使用

1. sudoblkid

來獲得所有已連接的驅動器和分區的 UUID 。你還可以為你磁盤上沒被 os-prober 腳本找到的發行版添加菜單項，只要你知道該發行版的安裝位置以及其內核和虛擬文件系統（ initrd ）的位置即可。

via: https://www.linuxvoice.com/grub-2-heal-your-bootloader/

作者：Mayank Sharma 譯者：soooogreen 校對：wxy

本文由 LCTT 原創編譯，Linux中國 榮譽推出