Linux--grub

一、Grub简介

    系统启动引导管理器(bootloader)，就是系统启动时在执行POST加电自检功能的BIOS程序之后、操作系统内核运行之前这中间所运行的一段程序，一旦把内核挂载，系统引导管理器的任务就算完成退出，系统引导的其它部份，比如系统的初始化及启动过程则完全由内核来控制完成。所以，它的主要作用是加载内核，并将整个系统的控制权移交给内核。常见的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开始则使用grub；lilo则常见于手机，因此lilo是使用者最多的一种bootloader。

二、Grub配置

（1）stage

Linux将Boot Loader的程序运行与配置项加载分成三个阶段（stage）来进行：

        stage1：运行Boot Loader主程序，就是从一个本地磁盘加载 stage 2 或者 stage1_5，这个程序必须要被安装在启动区，即MBR中。stage1 是用于引导 Grub 的一个必须的映象文件。因为 MBR 空间有限，只有512字节，所以 stage1 也是512字节。因此在MBR当中仅安装Boot Loader的最小主程序，即 stage1，并没有安装 Boot Loader 的相关配置文件。因为大小的限制，stage1 对 stage2 或者 stage1_5 的位置进行编码。

        stage1_5：在MBR随后的扇区存放，主要用于与 stage2 的分区的文件系统进行交互，让stage1中的 Boot Loader 能够识别stage2所在分区的上的文件系统，通过借助于stage1.5阶段所提供的文件系统驱动，stage1就可以通过加载其中某一种文件系统驱动来识别stage2所在分区的文件系统了。

        stage2：(1) 向用户提供菜单，并提供交互式接口。例如，在启动时可进入菜单，通过键入e键进入编辑模式，可以编辑菜单，此时会读取配置文件；也可以通过键入c键可以进入命令行模式，即进入交互式接口，可以自己手动指定要启动的内核而不读取grub配置文件；

                      (2) 加载用户选择的内核或操作系统。在选择时允许用户传递参数给内核，也可以隐藏菜单的具体内容；

                      (3) 为菜单提供保护机制。可以为编辑菜单提供认证，用户需要通过认证方可编辑指定菜单；也可以为内核或操作系统提供认证，用户需要通过认证方可启动指定的内核或操作系统。

      device.map：定义 grub 装在了哪里
                e2fs_stage1_5：ext4文件系统的定义
                 fat_stage1_5：fat文件系统的定义
                ffs_stage1_5：ffs文件系统的定义
                grub.conf：grub的配置文件
                iso9660_stage1_5：光驱文件系统的定义
                jfs_stage1_5：jfs文件系统的定义
                menu.lst -> ./grub.conf 
                minix_stage1_5：minix文件系统的定义
                reiserfs_stage1_5：reiserfs文件系统的定义
                splash.xpm.gz：启动时在 grub 底下的背景图示
                stage1：tage 1的相关说明
                stage2：tage 2的相关说明
                ufs2_stage1_5：ufs2文件系统的定义    
                vstafs_stage1_5：vstafs文件系统的定义
                xfs_stage1_5：xfs文件系统的定义

由以上得知在 /boot/grub 目录下最重要的是grub的配置文件及各种文件系统的定义，当 Boot Loader 读取了这些文件系统所定义的数据后，就能够识别文件系统并读取该文件系统上的内核文件了。

（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，通过这个配置文件，grub才能找到kernel，系统才能正常启动。

default=0
    表示默认的启动条目，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，依次类推。
timeout=5
    表示可供选择的等待时间，如果超过5秒，则使用默认的启动条目default定义的。
splashimage=(hd0,0)/grub/splash.xpm.gz
    定义启动时的gurb背景图片信息，一般为压缩文件。
hiddenmenu
    启动时是否要显示菜单，默认情况下是不显示菜单信息，如果想要显示菜单，可以将该配置注释即可；
title
    定义各个操作系统的名称或系统内核
root 
    表示内核文件存放的位置，这里指定的是分区位置，而非根目录  
（hd0,0）
    识别硬盘设备    
    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    
    (hd0,0) 第一块硬盘，第一个分区   
kernel /vmlinuz-2.6.32-696.el6.x86_64 ro root=UUID=e0d35066-8d37-42f2-bdb9-e4416aec281a rhgb quiet    
        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 /initramfs-2.6.32-696.el6.x86_64.img
    虚拟文件系统，指明用于辅助内核完成系统启动的ramdisk文件路径再次在内存缓存

注意： kernel与initrd这两个设置项中，指定的路径都是绝对路径。因为这两个文件都存放在/boot目录。而且/boot所在的分区已经在root (hd[0-n],[0-n])中指定，所以就无需再指明kernel与initrd在哪个分区了。如果boot分区为独立分区，那么前面的/boot省略掉。如果boot分区为非独立分区，那么必须加上/boot。

三、实验

在Linux系统中，出于安全的考虑，只有一个root用户，因此若遗忘root用户的登录密码，就可以借助grub进入单用户模式进行修改密码。

实验1：修改root密码

（1）重启系统，在读秒没完成之前，按任意键进入grub菜单。出现grub菜单时，按↑，↓进行引导，并定位到要进入的操作系统选项，如图进行操作。

（2）按“↓”进行引导，定位到第二个选项，按“e”进入编辑模式。

（3）输入1之后回车返回grub模式，按b进入单用户模式。

（4）进入shell环境，输入passwd，重新更改root密码，输入完成后，使用reboot命令重启系统。

（5）输入用户名和新密码，启动系统。

实验2:  删除/boot下的所有文件,并恢复

（1）删除/boot下的所有文件，并重启系统

（2）在进度条没完成之前，右手按鼠标左键，同时左手按ESC键，进入Boot  Menu，使用↓进行引导，定位到3. CD-ROM  Drive 选项，回车。

（3）使用↓进行引导，定位到选项resuce（救援模式），回车

（4）依次“yes”“yes”“no”“yes”“continue”“OK”......，直至进入shell编辑模式，回车。

（5）切换根目录，安装grub.

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

（6）挂载光盘，复制vmlinux到/boot目录下，创建initrd系统。

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

（7）进入/boot/grub/目录下，使用vim命令编辑grub.conf文件，内容如下：

注：脚本里的UUID指的是/boot目录下的UUID，别搞错了。

（8）输入两次exit命令，退出shell编辑模式，重启系统，回车。

实验3：给grub加密

grub也有自己的保护机制，只有通过认证才能修改grub.conf信息。可以通过一些方式来对grub.conf进行保护：

   1、在第一个title之上添加 password --md5 ************ 主要用于保护编辑功能；
    2、在某个title内添加 password --md5 ************ 主要用于保护内核；
生成密码的命令：grub-md5-crypt

（1）输入grub-md5-crypt命令，生成明文密码

（2）在grub.conf里添加密码

（3）重启系统，在读秒没完成之前，按任意键进入grub菜单，在下方有下一步提示。

（4）根据提示，输入p之后提示输入密码

（5）输入密码完成认证就出现正常编辑grub的配置界面。

grub的界面支持命令行接口，在grub界面可以按照提示输入e、b、c等命令继续相应的编辑，在对应的title中输入c可以进入命令行模式，在命令行中可以输入一些信息：

help：获得帮助
    find：文件查找，通常用于定位文件，方法find (hd#,#)/
    root
    kernel
    initrd
    boot

实验四：手动在grub命令行接口启动系统

grub> root (hd0,0)                                  进入root第一个磁盘，第一个分区
grub> kernel /vmlinuz-2.6.32-696.el6.x86_64 ro root=/dev/sda2           挂载内核和root根目录
grub> initrd /initramfs-2.6.32-696.el6.x86_64.img                  挂载虚拟文件系统
grub> boot                                                                    启动系统

在grub界面输入“c”命令进入grub编辑界面，依次输入以上命令就可以手动在grub命令行接口启动系统。