Linux--grub

一、Grub簡介

    系統啓動引導管理器(bootloader)，就是系統啓動時在執行POST加電自檢功能的BIOS程序之後、操作系統內核運行之前這中間所運行的一段程序，一旦把內核掛載，系統引導管理器的任務就算完成退出，系統引導的其它部份，比如系統的初始化及啓動過程則完全由內核來控制完成。所以，它的主要作用是加載內核，並將整個系統的控制權移交給內核。常見的bootloader有Windows的ntloader、Linux的lilo、grub及grub2等。其中，在CentOS 5/6系列上使用的是grub，而在CentOS 7開始則使用grub；lilo則常見於手機，因此lilo是使用者最多的一種bootloader。

二、Grub配置

（1）stage

Linux將Boot Loader的程序運行與配置項加載分成三個階段（stage）來進行：

        stage1：運行Boot Loader主程序，就是從一個本地磁盤加載 stage 2 或者 stage1_5，這個程序必須要被安裝在啓動區，即MBR中。stage1 是用於引導 Grub 的一個必須的映象文件。因爲 MBR 空間有限，只有512字節，所以 stage1 也是512字節。因此在MBR當中僅安裝Boot Loader的最小主程序，即 stage1，並沒有安裝 Boot Loader 的相關配置文件。因爲大小的限制，stage1 對 stage2 或者 stage1_5 的位置進行編碼。

        stage1_5：在MBR隨後的扇區存放，主要用於與 stage2 的分區的文件系統進行交互，讓stage1中的 Boot Loader 能夠識別stage2所在分區的上的文件系統，通過藉助於stage1.5階段所提供的文件系統驅動，stage1就可以通過加載其中某一種文件系統驅動來識別stage2所在分區的文件系統了。

        stage2：(1) 向用戶提供菜單，並提供交互式接口。例如，在啓動時可進入菜單，通過鍵入e鍵進入編輯模式，可以編輯菜單，此時會讀取配置文件；也可以通過鍵入c鍵可以進入命令行模式，即進入交互式接口，可以自己手動指定要啓動的內核而不讀取grub配置文件；

                      (2) 加載用戶選擇的內核或操作系統。在選擇時允許用戶傳遞參數給內核，也可以隱藏菜單的具體內容；

                      (3) 爲菜單提供保護機制。可以爲編輯菜單提供認證，用戶需要通過認證方可編輯指定菜單；也可以爲內核或操作系統提供認證，用戶需要通過認證方可啓動指定的內核或操作系統。

      device.map：定義 grub 裝在了哪裏
                e2fs_stage1_5：ext4文件系統的定義
                 fat_stage1_5：fat文件系統的定義
                ffs_stage1_5：ffs文件系統的定義
                grub.conf：grub的配置文件
                iso9660_stage1_5：光驅文件系統的定義
                jfs_stage1_5：jfs文件系統的定義
                menu.lst -> ./grub.conf 
                minix_stage1_5：minix文件系統的定義
                reiserfs_stage1_5：reiserfs文件系統的定義
                splash.xpm.gz：啓動時在 grub 底下的背景圖示
                stage1：tage 1的相關說明
                stage2：tage 2的相關說明
                ufs2_stage1_5：ufs2文件系統的定義    
                vstafs_stage1_5：vstafs文件系統的定義
                xfs_stage1_5：xfs文件系統的定義

由以上得知在 /boot/grub 目錄下最重要的是grub的配置文件及各種文件系統的定義，當 Boot Loader 讀取了這些文件系統所定義的數據後，就能夠識別文件系統並讀取該文件系統上的內核文件了。

（2）grub的配置文件

 配置文件：/boot/grub/grub.conf<--/etc/grub.conf，grub.conf是grub的主配置文件，通過這個配置文件，grub才能找到kernel，系統才能正常啓動。

default=0
    表示默認的啓動條目，假如同時裝有多個操作系統，0  表示定義的第一個title系統，1 表示定義的第二個title系統，依次類推。
timeout=5
    表示可供選擇的等待時間，如果超過5秒，則使用默認的啓動條目default定義的。
splashimage=(hd0,0)/grub/splash.xpm.gz
    定義啓動時的gurb背景圖片信息，一般爲壓縮文件。
hiddenmenu
    啓動時是否要顯示菜單，默認情況下是不顯示菜單信息，如果想要顯示菜單，可以將該配置註釋即可；
title
    定義各個操作系統的名稱或系統內核
root 
    表示內核文件存放的位置，這裏指定的是分區位置，而非根目錄  
（hd0,0）
    識別硬盤設備    
    hd#: 磁盤編號，用數字表示；從0開始編號    
    #: 分區編號，用數字表示; 從0開始編號    
    (hd0,0) 第一塊硬盤，第一個分區   
kernel /vmlinuz-2.6.32-696.el6.x86_64 ro root=UUID=e0d35066-8d37-42f2-bdb9-e4416aec281a rhgb quiet    
        內核的名稱以及一些啓動時的核心參數。由於啓動過程中需要掛載根目錄，因此就需要指定根目錄所在的分區。rhgb表示色彩顯示，quiet表示靜默模式加載內核。
initrd /initramfs-2.6.32-696.el6.x86_64.img
    虛擬文件系統，指明用於輔助內核完成系統啓動的ramdisk文件路徑再次在內存緩存

注意： kernel與initrd這兩個設置項中，指定的路徑都是絕對路徑。因爲這兩個文件都存放在/boot目錄。而且/boot所在的分區已經在root (hd[0-n],[0-n])中指定，所以就無需再指明kernel與initrd在哪個分區了。如果boot分區爲獨立分區，那麼前面的/boot省略掉。如果boot分區爲非獨立分區，那麼必須加上/boot。

三、實驗

在Linux系統中，出於安全的考慮，只有一個root用戶，因此若遺忘root用戶的登錄密碼，就可以藉助grub進入單用戶模式進行修改密碼。

實驗1：修改root密碼

（1）重啓系統，在讀秒沒完成之前，按任意鍵進入grub菜單。出現grub菜單時，按↑，↓進行引導，並定位到要進入的操作系統選項，如圖進行操作。

（2）按“↓”進行引導，定位到第二個選項，按“e”進入編輯模式。

（3）輸入1之後回車返回grub模式，按b進入單用戶模式。

（4）進入shell環境，輸入passwd，重新更改root密碼，輸入完成後，使用reboot命令重啓系統。

（5）輸入用戶名和新密碼，啓動系統。

實驗2:  刪除/boot下的所有文件,並恢復

（1）刪除/boot下的所有文件，並重啓系統

（2）在進度條沒完成之前，右手按鼠標左鍵，同時左手按ESC鍵，進入Boot  Menu，使用↓進行引導，定位到3. CD-ROM  Drive 選項，回車。

（3）使用↓進行引導，定位到選項resuce（救援模式），回車

（4）依次“yes”“yes”“no”“yes”“continue”“OK”......，直至進入shell編輯模式，回車。

（5）切換根目錄，安裝grub.

chroot /mnt/sysimage
grub-install /dev/sda

（6）掛載光盤，複製vmlinux到/boot目錄下，創建initrd系統。

mount /dev/cdrom /media
cp /media/isolinux/vmlinux /boot
mkinitrd /boot/initrd-$(uname -r).img $(uname -r)

（7）進入/boot/grub/目錄下，使用vim命令編輯grub.conf文件，內容如下：

注：腳本里的UUID指的是/boot目錄下的UUID，別搞錯了。

（8）輸入兩次exit命令，退出shell編輯模式，重啓系統，回車。

實驗3：給grub加密

grub也有自己的保護機制，只有通過認證才能修改grub.conf信息。可以通過一些方式來對grub.conf進行保護：

   1、在第一個title之上添加 password --md5 ************ 主要用於保護編輯功能；
    2、在某個title內添加 password --md5 ************ 主要用於保護內核；
生成密碼的命令：grub-md5-crypt

（1）輸入grub-md5-crypt命令，生成明文密碼

（2）在grub.conf裏添加密碼

（3）重啓系統，在讀秒沒完成之前，按任意鍵進入grub菜單，在下方有下一步提示。

（4）根據提示，輸入p之後提示輸入密碼

（5）輸入密碼完成認證就出現正常編輯grub的配置界面。

grub的界面支持命令行接口，在grub界面可以按照提示輸入e、b、c等命令繼續相應的編輯，在對應的title中輸入c可以進入命令行模式，在命令行中可以輸入一些信息：

help：獲得幫助
    find：文件查找，通常用於定位文件，方法find (hd#,#)/
    root
    kernel
    initrd
    boot

實驗四：手動在grub命令行接口啓動系統

grub> root (hd0,0)                                  進入root第一個磁盤，第一個分區
grub> kernel /vmlinuz-2.6.32-696.el6.x86_64 ro root=/dev/sda2           掛載內核和root根目錄
grub> initrd /initramfs-2.6.32-696.el6.x86_64.img                  掛載虛擬文件系統
grub> boot                                                                    啓動系統

在grub界面輸入“c”命令進入grub編輯界面，依次輸入以上命令就可以手動在grub命令行接口啓動系統。