GRUB CentOS

一、背景介绍

1 什么是GRUB？

GRUB，即Grand Unified Bootloader，是一种广泛使用的引导加载程序，它允许用户在计算机启动时选择要启动的操作系统，GRUB既支持BIOS系统也支持UEFI系统，并可以引导多种操作系统，如Linux、Windows等。

2 GRUB的主要作用

GRUB的主要功能是加载和转移控制到操作系统内核，通过配置，GRUB还能提供启动菜单，供用户选择不同的启动项或进入不同的系统模式（如单用户模式）。

1.3 为什么在CentOS中使用GRUB？

CentOS作为一款流行的企业级Linux发行版，使用GRUB作为其默认的引导加载程序，GRUB不仅功能强大，而且配置灵活，能够适应各种复杂的启动需求，GRUB还提供了丰富的文档和社区支持，使得问题诊断和解决变得更加容易。

二、GRUB的基本概念

1 GRUB的工作原理

GRUB的工作流程大致分为两个阶段：stage1和stage2，Stage1负责加载stage2，而stage2则负责加载实际的操作系统内核，Stage1通常位于MBR（Master Boot Record）或分区引导扇区（PBR），而stage2则位于/boot/grub目录下。

2.1.1 Stage1和Stage2的区别与联系

Stage1：这是GRUB的第一个加载阶段，负责加载最基本的GRUB代码，这些代码能够找到并加载stage2。

Stage2：这是GRUB的第二个加载阶段，包含更多的功能和驱动程序，用于实际加载操作系统内核。

2.1.2 如何加载配置文件

GRUB通过读取配置文件来了解如何加载操作系统，这些配置文件通常位于/boot/grub/grub.cfg（对于BIOS系统）或/boot/efi/EFI/centos/grub.cfg（对于UEFI系统）。

2 GRUB配置文件结构

GRUB的主配置文件通常是/etc/default/grub和/etc/grub.d/目录下的文件。/etc/default/grub定义了全局设置，而/etc/grub.d/目录下的文件则包含具体的菜单条目配置。

2.2.1 /etc/default/grub文件详解

这个文件中包含了一些全局配置选项，例如默认的启动项、内核参数等。

GRUB_DEFAULT=0
GRUB_TIMEOUT=5
GRUB_DISABLE_SUBMENU=true
GRUB_TERMINAL=console
GRUB_CMDLINE_LINUX="crashkernel=auto rhgb quiet"

2.2.2 /etc/grub.d/目录说明

该目录包含多个脚本，每个脚本生成一个菜单条目，这些脚本通常以数字加名称的形式命名，如10_linux.conf，这些脚本会被按顺序执行以生成最终的grub.cfg文件。

2.2.3 grub.cfg文件的作用

grub.cfg是由上述配置文件和脚本动态生成的，包含了实际的启动菜单和配置信息，每次更新GRUB配置后，都需要重新生成这个文件。

三、GRUB安装与配置

1 安装前的准备

在安装GRUB之前，需要确保系统的BIOS或UEFI设置正确，并且已经安装了必要的软件包。

3.1.1 检查系统环境

确保系统已经安装了CentOS，并且具备网络连接能力以便下载安装必要的软件包。

3.1.2 下载必要的软件包

如果还没有安装GRUB相关的软件包，可以使用yum进行安装：

sudo yum install y grub2

2 安装GRUB步骤

安装GRUB的过程包括安装stage1和stage2，以及配置MBR或PBR。

3.2.1 安装stage1

将stage1安装在MBR或PBR上：

sudo grub2install /dev/sda

注意：/dev/sda是硬盘设备名，根据实际情况进行调整。

3.2.2 安装stage2

将stage2安装到指定位置，通常是/boot/grub目录：

sudo grub2install dir=/boot/grub /dev/sda

3 配置GRUB

配置GRUB涉及编辑相关配置文件，并更新配置以生效。

3.3.1 编辑/etc/default/grub文件

根据需求编辑/etc/default/grub文件，例如添加额外的内核参数：

sudo vi /etc/default/grub

添加如下内容：

GRUB_CMDLINE_LINUX="console=ttyS0,115200n8 crashkernel=auto rhgb quiet"

保存并退出。

3.3.2 更新GRUB配置

修改完成后，需要更新GRUB配置：

sudo grub2mkconfig o /boot/grub2/grub.cfg

对于UEFI系统，命令如下：

sudo grub2mkconfig o /boot/efi/EFI/centos/grub.cfg

3.3.3 重启系统以使更改生效

重启系统以确保所有更改生效：

sudo reboot

四、常见问题及解决方案

1 GRUB无法引导系统

如果遇到GRUB无法引导系统的问题，可以尝试以下方法：

4.1.1 检查配置文件错误

确保/etc/default/grub和/etc/grub.d/目录下的配置文件没有语法错误，可以使用grep命令检查是否有拼写错误或缺少引号等问题。

4.1.2 使用grub命令行修复引导

如果系统无法正常启动，可以尝试进入救援模式或使用Live CD，然后使用以下命令修复GRUB：

sudo mount /dev/sda1 /mnt  # 挂载根分区
sudo mount bind /dev /mnt/dev  # 绑定设备文件
sudo mount bind /proc /mnt/proc  # 绑定进程文件系统
sudo mount bind /sys /mnt/sys  # 绑定系统文件系统
sudo chroot /mnt               # 切换到chroot环境
grub2install /dev/sda         # 重新安装GRUB
exit                         # 退出chroot环境
sudo umount /mnt               # 卸载根分区
sudo reboot                    # 重启系统

注意：根据实际情况调整分区设备名。

2 忘记GRUB密码

如果忘记了GRUB密码，可以通过以下步骤重置：

4.2.1 livecd重置方法

使用Live CD启动系统，然后按照以下步骤操作：

sudo mount /dev/sda1 /mnt  # 挂载根分区
sudo mount bind /dev /mnt/dev  # 绑定设备文件
sudo mount bind /proc /mnt/proc  # 绑定进程文件系统
sudo mount bind /sys /mnt/sys  # 绑定系统文件系统
sudo chroot /mnt               # 切换到chroot环境
passwd                           # 修改root密码
touch /fastboot                  # 创建空文件以强制系统进入单用户模式
exit                            # 退出chroot环境
sudo umount /mnt                # 卸载根分区
sudo reboot                     # 重启系统

注意：根据实际情况调整分区设备名。

4.2.2 通过编辑配置文件重置密码

也可以通过直接编辑/etc/shadow文件来重置密码，但这需要对文件系统有深入的了解，并且操作风险较高，建议使用Live CD方法更为安全。

3 GRUB菜单显示不正确

如果GRUB菜单显示不正确，可能是由于配置文件中的错误导致的，可以尝试以下方法：

4.3.1 检查配置文件中的菜单条目

确保/etc/grub.d/目录下的所有配置文件都没有语法错误，可以使用grep命令检查是否有拼写错误或缺少引号等问题。

4.3.2 重新生成grub.cfg文件

有时候重新生成grub.cfg文件可以解决问题：

sudo grub2mkconfig o /boot/grub2/grub.cfg

对于UEFI系统，命令如下：

sudo grub2mkconfig o /boot/efi/EFI/centos/grub.cfg

之后重启系统查看效果。

五、高级配置技巧

1 修改GRUB主题

GRUB支持自定义主题，可以通过编辑/etc/grub.d/40_custom文件来添加自定义主题，首先下载所需的主题文件，然后将其解压到合适的位置，并在40_custom文件中添加以下内容：

set color_normal=white/black
set color_highlight=black/white
set menu_color_normal=cyan/blue
set menu_color_highlight=white/blue

保存后重新生成grub.cfg文件并重启系统即可看到效果。

2 设置双系统引导

如果需要设置双系统引导（如Windows和CentOS），可以按照以下步骤操作：

1、安装Windows和CentOS。

2、确保Windows已经正确安装。

3、安装CentOS时，选择手动分区，并将ESP（EFI System Partition）设置为500MB左右的空间。

4、完成CentOS安装后，使用Live CD启动系统。

5、挂载CentOS的分区并切换到chroot环境。

6、安装GRUB到ESP分区：

sudo grub2install efidirectory=/boot/efi target=x86_64efi bootloaderid=grub recheck nofloppy

7、退出chroot环境并重启系统。

8、进入BIOS设置，将ESP分区设置为首选启动项，保存设置并退出，此时应该可以看到双系统引导菜单。

9、如果需要调整默认启动项或超时时间，可以编辑/etc/default/grub文件并进行相应设置，将默认启动项设置为Windows：

GRUB_DEFAULT=0

将超时时间设置为5秒：

GRUB_TIMEOUT=5
``保存后重新生成grub.cfg`文件并重启系统，现在应该可以在双系统之间自由切换了。
5.3 grub.cfg中的常用参数解析grub.cfg文件中包含许多常用的参数，可以根据需要进行配置：set default="0"：设置默认启动项为第一个菜单项。set timeout="5"：设置菜单显示时间为5秒。menuentry "CentOS Linux (4.4.0)"：定义一个菜单项，显示文本为“CentOS Linux (4.4.0)”。linux16 /vmlinuz4.4.0core.el7.x86_64 root=/dev/mapper/centosroot ro crashkernel=auto rhgb quiet：指定内核映像的位置和其他参数，其中root=指定根文件系统的位置；ro表示只读模式；crashkernel=auto启用崩溃转储；rhgb禁用图形模式；quiet禁止显示启动信息。