GRUB - загрузчик системы

GRUB (GRand Unified Bootloader¹⁾) — программа-загрузчик операционных систем.
GRUB является эталонной реализацией загрузчика, соответствующего спецификации Multiboot и может загрузить любую совместимую с ней операционную систему. Среди них: Linux, FreeBSD, Solaris и многие другие. Кроме того, GRUB умеет по цепочке передавать управление другому загрузчику, что позволяет ему загружать Windows (через загрузчик NTLDR), MS-DOS, OS/2 и другие системы.
После настройки GRUB пользователь при включении компьютера видит список операционных систем, которые установлены на его компьютер и которые можно загрузить, выбрав подходящую и нажав Enter.
GRUB позволяет пользователю при загрузке задавать произвольные параметры и передавать их в ядро Multiboot-совместимой ОС для дальнейшей обработки.
GRUB — самый популярный загрузчик в мире Linux и является загрузчиком по умолчанию в большинстве известных дистрибутивов.

При первом сравнении GRUB со старым GRUB Legacy самым весомым различием оказывается измененная структура файлов конфигурации.

Настройка GRUB производится теперь принципиально иным способом - основным файлом конфигурации является «/boot/grub/grub.cfg«. Однако же, не торопитесь править его так, как привыкли это делать с «menu.lst» в GRUB Legacy. При внимательном прочтении мы видим в начале файла «grub.cfg» такие строки:

#
# DO NOT EDIT THIS FILE
#
# It is automatically generated by /usr/sbin/grub-mkconfig using templates
# from /etc/grub.d and settings from /etc/default/grub
#

И об этом нас предупреждают не просто так. Ведь «grub.cfg» генерируется автоматически с использованием нескольких скриптов. Поэтому после следующего обновления GRUB ваш «grub.cfg» будет создан заново, и все ваши правки будут утрачены.

Кроме файла «grub.cfg», отвечающего за загрузочное меню, имеются файл «/etc/default/grub» и папка «/etc/grub.d«. Рассмотрим их подробнее.

Данный файл содержит в себе основные настройки для GRUB. Через него, собственно, они и изменяются. Для наглядности ниже приводится примерное содержимое этого файла:

GRUB_DEFAULT=6
#GRUB_HIDDEN_TIMEOUT=0
GRUB_HIDDEN_TIMEOUT_QUIET=true
GRUB_TIMEOUT="2"
GRUB_DISTRIBUTOR=`lsb_release -i -s 2> /dev/null || echo Debian`
GRUB_CMDLINE_LINUX_DEFAULT="quiet splash"
GRUB_CMDLINE_LINUX=""
 
# Uncomment to disable graphical terminal (grub-pc only)
#GRUB_TERMINAL=console
 
# The resolution used on graphical terminal
# note that you can use only modes which your graphic card supports via VBE
# you can see them in real GRUB with the command `vbeinfo'
#GRUB_GFXMODE=640x480
 
# Uncomment if you don't want GRUB to pass "root=UUID=xxx" parameter to Linux
#GRUB_DISABLE_LINUX_UUID=true
 
# Uncomment to disable generation of recovery mode menu entrys
#GRUB_DISABLE_LINUX_RECOVERY="true"

Файл представляет из себя набор опций в понятном формате ОПЦИЯ=ЗНАЧЕНИЕ.
Наиболее часто встречающаяся потребность при настройке GRUB - изменение стандартного пункта загрузки и/или времени показа меню. Рассмотрим же, как это делается.

По умолчанию стандартный пункт (выделенный при показе меню) - верхний в списке. После установки Ubuntu она окажется наверху, а Windows, например, будет последним пунктом.

Значением «GRUB_DEFAULT» является номер пункта меню, который должен быть выбран стандартным. Чтобы выбрать другой пункт, нам нужно узнать, каким по счету он будет в списке. Есть два варианта:

• Просмотреть содержимое «/boot/grub/grub.cfg» и сосчитать, какой по счету окажется нужная запись;
• Перезагрузиться и более наглядно посмотреть меню загрузки.

Пятому сверху пункту будет соответствовать значение 4, второму - 1, первому - 0. В вышеприведенном примере установлено значение 6, то есть стандартным задан седьмой пункт меню.

Или же можно указать значение идентификатора (id), оно должно быть именно таким, каким мы его видим в «/boot/grub/grub.cfg«. Данный способ удобен тем, что после обновления ядра не придется изменять настройки из-за сбившейся нумерации.

Если в «grub.cfg» пункт меню выглядит так:

menuentry 'Example GNU/Linux distribution' --class gnu-linux --id example-gnu-linux {
        ...
     }

То значение параметра «GRUB_DEFAULT» должно указываться именно в виде:

GRUB_DEFAULT=example-gnu-linux

По умолчанию меню загрузки отображается 10 секунд (при наличии других установленных ОС, если система одна - GRUB по умолчанию не отображается и сразу начинает загрузку), после чего загружается стандартный пункт, если раньше не нажат Enter или не выбран другой пункт, что останавливает таймер. За эту задержку отвечает параметр «GRUB_TIMEOUT», значение задается в секундах.

Обратите внимание, что цифра указывается в кавычках. В нашем примере это значение - 2, то есть меню отображается две секунды.

В случае, если на компьютере установлена только Ubuntu, меню загрузки по умолчанию не будет отображаться, а GRUB будет загружать вас напрямую в систему. Однако же, иногда может возникнуть необходимость загрузиться с другим ядром или же запустить проверку памяти. Для этого предусмотрено «скрытое меню» за него отвечает параметр «GRUB_HIDDEN_TIMEOUT».

В случае, когда установлены другие ОС, этот параметр закомментирован (# в начале строки). Данное значение позволит приостановит загрузку на заданное количество секунд, давая пользователю возможность вызвать меню загрузки, нажав Esc.

Параметр «GRUB_HIDDEN_TIMEOUT_QUIET» отвечает за отображение таймера во время паузы. Если его значение «true» таймер отображаться не будет, а со значением «false» будет.

Чтобы GRUB отображал меню со списком установленных операционных систем, без нажатия клавиш вызова меню (например Shift или Esc) необходимо:

• Открыть файл /etc/default/grub для редактирования:

sudo gedit /etc/default/grub

• Выставить время до автоматической загрузки выделенной системы/ядра (например 10 секунд):

GRUB_TIMEOUT="10"

• Чтобы меню GRUB отображалось, необходимо закомментировать следующую строчку (значком #):

#GRUB_HIDDEN_TIMEOUT=0

• Применяем изменения командой:

sudo update-grub

Чтобы раскрыть все меню используем такой параметр:

GRUB_DISABLE_SUBMENU="y"

Это бывает нужно если хотим загружаться не с первой строчки.

Поведение меню отличается от заданного переменными GRUB_TIMEOUT и GRUB_HIDDEN_TIMEOUT когда предыдущая загрузка не завершилась успехом или предыдущаяя загрузка происходила в режиме восстановления. Подробно это описано далее, в разделе «Защита от зацикливания на перезагрузке». Полную справку по параметрам файла настроек можно дав команду:

info -f grub -n 'Simple configuration'

Иногда бывает необходимо загружать ядро системы с какими-либо особыми параметрами (например, для корректной работы специфического оборудования). В этом случае весьма полезен будет параметр «GRUB_CMDLINE_LINUX_DEFAULT» он отвечает за те параметры, с которыми запускаются ядра при загрузке. Его значение по умолчанию - «quiet splash»: происходит показ графической заставки при запуске системы без отображения какой-либо текстовой информации.

Вы можете добавить необходимые вам параметра запуска ядра, приведя это значение к виду «quiet splash your_param1 your_param2», то есть дописав через пробел нужные параметры.

Чтобы заменить графическую заставку во время загрузки на информацию о загрузке компонентов системы (это позволит проследить за процессом загрузки и выявить неполадки). Необходимо заменить строчку:

GRUB_CMDLINE_LINUX_DEFAULT="quiet splash"

На следующую:

GRUB_CMDLINE_LINUX_DEFAULT=""

Эта папка содержит в себе скрипты, которые используются для создания файла «grub.cfg». При обновлении GRUB они находят все установленные на компьютере системы и ядра и формируют в файле «grub.cfg» меню загрузки, которое мы и видим. Два основных из них:

• «10_linux» и «30_os-prober» отвечают за поиск Linux ядер и остальных ОС на других разделах соответственно.
• Файл «40_custom» позволяет добавлять свои пункты загрузки. Это может быть полезно, если вы, например, хотите добавить какие-то особые варианты загрузки системы.

Добавляем режим загрузки без графической заставки, с текстовым отображением процесса загрузки (verbose mode). Для этого мы немного отредактируем обычный пункт загрузки. допустим, он выглядит так (в «/boot/grub/grub.cfg«):

menuentry "Ubuntu, Linux 2.6.32-020632rc6-generic" {
        recordfail=1
        if [ -n ${have_grubenv} ]; then save_env recordfail; fi
	set quiet=1
	insmod ext2
	set root=(hd0,5)
	search --no-floppy --fs-uuid --set 0e717c2a-24bd-4abe-acfe-ecf98fc814f8
	linux	/boot/vmlinuz-2.6.32-020632rc6-generic root=UUID=0e717c2a-24bd-4abe-acfe-ecf98fc814f8 ro   quiet splash
	initrd	/boot/initrd.img-2.6.32-020632rc6-generic
}

Для того, чтобы сделать из этого verbose mode, нам нужно убрать опции quiet и splash и изменим название самого пункта. В итоге получаем:

echo "adding verbose mode" >&2
menuentry "Ubuntu, Linux 2.6.32.rc6 verbose-mode" {
        recordfail=1
        if [ -n ${have_grubenv} ]; then save_env recordfail; fi
	set quiet=1
	insmod ext2
	set root=(hd0,5)
	search --no-floppy --fs-uuid --set 0e717c2a-24bd-4abe-acfe-ecf98fc814f8
	linux	/boot/vmlinuz-2.6.32-020632rc6-generic root=UUID=0e717c2a-24bd-4abe-acfe-ecf98fc814f8 ro
	initrd	/boot/initrd.img-2.6.32-020632rc6-generic
}

Все это и добавляем в «40_custom» в конец файла. Строка с echo не является обязательной она лишь будет сигнализировать нам о том, что наш пункт найден и добавлен при обновлении GRUB.

Чтобы попасть в консоль, нужно нажать клавишу C во время отображения меню загрузки.

Довольно универсальная команда при использовании в чистом виде выдает список жестких дисков и разделов. Также она может быть использована как одноименная команда в Linux - для вывода содержимого папки. например:

ls /boot/grub

Еще одно полезное свойство комадны «ls» - она позволят получить информацию о любом разделе:

ls (hd0,5)

Команда сообщит нам тип файловой системы на разделе, метку раздела (если таковая имеется), UUID и дату последнего изменения данных на разделе (в формате UTC).

Данная команда выводит содержимое заданного файла, используется в формате:

cat /путь/имя_файла

Аналог команды «kernel» в GRUB Legacy. Загружает указанное Linux-ядро:

linux файл_ядра опция1=значение опция2 опция3

Например, так:

linux /boot/vmlinuz-2.6.32-020632-generic root=/dev/sda5 single

Загружает указанный initrd-образ. Используется так:

initrd /boot/initrd.img-2.6.32-020632-generic

Передает управление загрузкой по цепочке другому загрузчику (загрузчик ищется на заданном в качестве root разделе). В общем случае требует указания файла для загрузки:

chainloader /путь/имя_файла

Для (загрузчика Windows) можно использовать:

chainloader +1
boot

При использовании без параметров сообщает, какой раздел сейчас используется в качестве корневого и тип файловой системы на этом разделе, также команда может быть использована для задания другого root-раздела. Раздел задается в «grub device» - формате »(hd*,*)«. например:

root (hd0,5)

После задания раздела команда сообщит новый root-раздел и тип файловой системы. Примечание: «root hd(*,*)» не всегда корректно срабатывает. более предпочтительным вариантом является «set root» (см. ниже)

Весьма универсальная команда для изменения различных параметров. Служит для задания значений переменных и используется в формате:

set переменная=значение

Наиболее необходимое ее применение - для задания root-раздела, например:

set root=(hd0,5)

Также с ее помощью можно, например, «на лету» изменить цвет текста в меню и консоли, что позволяет опробовать цветовую схему перед установкой ее в качестве основной. Для этого изменяем переменные «color_normal» - для обычного пункта (и текста в консоли) и «color_highlight» для выделенного пункта соответственно. Например, попробуем такой вариант:

set color_normal=magenta/green
set color_highlight=light-blue/black

Служит для поиска раздела по UUID, метке или заданному файлу. Имеет следующие ключи:

• -u (или –fs-uuid) - поиск раздела по UUID
• -l (или –label) - поиск по метке раздела
• -f (или –file) - поиск по указанному файлу
• -n (или –no-floppy) - не проверять флоппи-дисковод (чтоб не трещал)
• -s (или –set) - установить найденный раздел в качестве значения заданной переменной.

Команда отобразит список загруженных в настоящий момент шрифтов.

При использовании в чистом виде выведет список доступных команд. В формате:

help r

Выведет справку по всем командам, начинающимся на «r».

help search

Отобразит справку по команде «search»

Выключение компьютера.

Перезагрузит компьютер.

Позволяет «на лету» изменить фоновое изображение. Используется в формате:

background_image /путь/имя_файла

Дает замечательную возможность посмотреть на выбранную картинку в действии, избегая лишних перезагрузок. В сочетании с заменой цветов через set позволит довольно быстро подобрать подходящий вариант оформления.

При использовании без параметров сбросит текущее фоновое изображение. Однако, заданные цвета останутся, так что если у вас черный цвет текста - на черном фоне вы его не увидите.

Позволяет переключиться на обычную черно-белую цветовую гамму. Весьма полезно при работе с консолью в том случае, если у вас установлено фоновое изображение. Картинка на фоне - это, конечно, красиво, но на некоторых участках фона может быть не виден текст.

После того, как мы отредактировали и сохранили наши файлы. Нужно закончить дело, обновив файл «grub.cfg». Это довольно просто - нужно всего лишь выполнить команду:

sudo update-grub

После этого смело перезагружаемся и видим, что все работает как надо.

В GRUB имеется еще одно важное отличие от старого GRUB Legacy, а именно изменилась нумерация разделов диска. Нумерация дисков идет с нуля, а нумерация разделов - с единицы!

Если в GRUB Legacy первый раздел первого диска (sda1) именовался «hd0,0». То в GRUB, первый раздел первого диска (sda1) теперь будет «hd0,1».

Суть в том, что вместо уже знакомого «grub.cfg» можно загрузить свой файл настройки загрузочного меню со своей конфигурацией. Это позволяет создать дополнительное меню с другими пунктами, настройками, оформлением и т.д. Итак, создадим наш новый файл конфигурации. Создавать с нуля не будем, а скопируем «grub.cfg», дав новое имя:

sudo cp /boot/grub/{grub,custom}.cfg

Поскольку файл скопируется с правами 444, выставим ему права на запись:

sudo chmod 744 /boot/grub/custom.cfg

Теперь открываем его в любимом текстовом редакторе и изменяем:

sudo gedit /boot/grub/custom.cfg

• set default задаем пункт меню по умолчанию, указав или его номер или точное название.
• set gfxmode здесь задается разрешение экрана в привычном формате WxH. Можно также указать глубину цвета, например «1024x768x32». можно указать несколько вариантов, при этом если первый не сможет быть установлен, будет загружен второй, если и он не сработает - третий и т.д. Например:

  set gfxmode=1024x768x32,1024x768x24,1024x768

• Теперь зададим время отображения меню, для этого ищем строку set timeout, и устанавливаем значение -1 для отключения таймера.

Для задания фонового изображения найдем строку с if background_image (подразумевается, что в вашем «grub.cfg» используется фоновое изображение. Если нет - смотрите пример файла в конце раздела). После команды background_image прописан путь к файлу картинки, поменяйте его на нужный файл.

Строкой ниже мы можем задать цвета текста. Изменяются они так же, как и в »/etc/grub.d/05_debian_theme« (см. Настройка внешнего вида загрузчика GRUB). Можно проделать один интересный трюк: уберите строки с set color_highlight и else теперь настройка будет такой:

• color_normal задает цвет/фон текста сверху и снизу (версия grub и комментарии) и текста в консоли
• menu_color_normal отвечает за цвет пунктов меню и фон прямоугольника, в котором они находятся
• menu_color_higlight задает цвет/фон выделенного пункта меню.

Закончив с настройкой, перейдем к пунктам меню, они идут ниже. Измените их, удалите ненужные и добавьте новые, пересортируйте на свой вкус.

Настроив свой файл, сохраните его Ctrl+Shift и закройте.

Теперь необходимо добавить дополнительное меню. Для этого в файле »/etc/grub.d/40_custom« добавим запись такого вида:

menuentry "Название меню"{
configfile /boot/grub/custom.cfg
}

Если ваш путь к файлу отличается - исправьте его.

Если вы хотите, чтобы ваше новое меню загружалось вместо стандартного «grub.cfg», установите новый пункт в качестве пункта по умолчанию, но перед этим проверьте новое меню на работоспособность.

Обновите свой «grub.cfg» выполнив команду:

sudo update-grub

В качестве образца пример файла «custom.cfg» (файл урезан до необходимого минимума):

have_grubenv=true
load_env
 
### выбранный пункт по умолчанию
set default=0
### таймаут меню
set timeout=2
### разрешение
set gfxmode=800x600x32,800x600x24,800x600
 
insmod ext2
search -u 0e717c2a-24bd-4abe-acfe-ecf98fc814f8 -s
insmod gfxterm
insmod vbe
if terminal_output gfxterm ; then true ; else terminal gfxterm; fi
insmod png
 
### фоновое изображение
background_image /usr/share/images/grub/yellow.png
### настройка цветов
set color_normal=black/black
set menu_color_normal=green/light-blue
set menu_color_highlight=red/blue
 
menuentry "9.10 @ 2.6.32" {
search -u 0e717c2a-24bd-4abe-acfe-ecf98fc814f8 -s
linux /boot/vmlinuz-2.6.32-020632-generic root=UUID=0e717c2a-24bd-4abe-acfe-ecf98fc814f8 ro quiet splash
initrd /boot/initrd.img-2.6.32-020632-generic
}
menuentry "9.10 @ 2.6.32 (recovery)" {
search -u 0e717c2a-24bd-4abe-acfe-ecf98fc814f8 -s
linux /boot/vmlinuz-2.6.32-020632-generic root=UUID=0e717c2a-24bd-4abe-acfe-ecf98fc814f8 ro single 
initrd /boot/initrd.img-2.6.32-020632-generic
}
menuentry "windooz"{
search -u AC9C75E59C75AA8A -s
chainloader +1
}

Если загрузка ОС не закончилась успешно, или осуществлялась загрузка в режим восстановления, то при следующей загрузке - меню выбора GRUB будет выводится и ждать явного вмешательства оператора (так же, как если бы вы выставили GRUB_TIMEOUT=-1). При этом последующие аппаратные сбросы системы - не помогут проскочить меню.

При загрузке в лог файлы пишется информация и размеры логов растут. В нормально загруженной систем работают сервисы, которые архивируют и подчищают логи. В нормально работающей системе постоянно пополнение лог-файлов не требует внимания со стороны пользователя.
Совсем иная ситуация при загрузке - никакие сервисы по очистке логов не работают (они запускаются позже) и, если, в процессе загрузки система свалится и начнет перезагружаться, то лог будет только расти. И расти он будет до тех пор пока будут повторятся перезагрузки, и будет хватать места на том разделе диска, где расположен каталог /var/log. А когда на разделе с /var/log место кончится то система зависнет уже наглухо и даже в режим восстановления ее будет не загрузить. Загрузится можно будет только с LiveCD/USB (с Live системы и надо будет лечить систему, первым делом руками зачистив логи).
Защита встроенная в GRUB не позволит системе попасть в столь тяжелое положение.

Функция (как видно) - безусловно полезная, однако она может быть неудобной для без-клавиатурных станций - на них «зависшее» меню GRUB-а - это не преимущество, а некоторые сложности (без подключения клавиатуры такая станция, попавшая в меню GRUB, никогда не загрузится вообще).

Собственно сами случаи, когда циклится загрузка - не так и часты, если машина работает без графики то там вообще мало чему падать на этапе загрузки, да еще так, что бы система вышла на перезагрузку. Разве что совсем кривой прикладной софт встроенный в процесс загрузки…
Гораздо чаще загрузка прерывается из за внешних условий - например пропадает питание, или кто-то сбрасывает грубо систему.

Реализовано все достаточно просто - в скрипте /boot/grub/grub.cfg переменная окружения GRUB recordfail устанавливается в ходе каждой загрузки в 1. Скрипт /etc/init.d/grub-common запускается на финальных этапах загрузки (линки с именем S99grub-common есть в /etc/rc2.d, /etc/rc3.d, … /etc/rc5.d). grub-common сбрасывает переменную recordfail в 0. Если скрипт /etc/init.d/grub-common не отработает, то не сброшенное значение recordfail предотвращает автоматическую загрузку, меню GRUB появляется и потребуется явное интерактивное вмешательство со стороны оператора.

Для того, что бы убрать необходимость интерактивного вмешательства в процесс загрузки нужно установить переменную GRUB_RECORDFAIL_TIMEOUT в /etc/defaul/grub в то количество секунд, которые меню GRUB-а будет ждать ввода в случае когда recordfail=1. Сохранить изменения и обновить GRUB (sudo update-grub).

Финт с GRUB_RECORDFAIL_TIMEOUT может не сработать в некоторых (старых) версиях GRUB. Тогда нужно редактировать /etc/grub.d/00_header. Нужно найти функцию make_timeout (), которая выглядит примерно так:

make_timeout ()
{
    cat << EOF
if [ "\${recordfail}" = 1 ]; then
  set timeout=-1
else
  set timeout=${2}
fi
EOF
}

и заменить в ней строчку

set timeout=-1

на

set timeout=${GRUB_RECORDFAIL_TIMEOUT:--1}

После этого финт с GRUB_RECORDFAIL_TIMEOUT заработает. Нужно сохранить изменения и обновить GRUB (sudo update-grub).

• Обсуждение статьи на форуме
• [HOWTO] Настройка и редактирование GRUB
• Grub Customiser - графическая программа для настройки GRUB
• Grub2 - Ubuntu Documentation (англ.)
• GRUB от А до Я