GRUB（GRand Unified Bootloader）和EFI（Extensible Firmware Interface）是现代计算机系统中常用的引导程序。GRUB是一个多功能的引导程序，支持多种操作系统。EFI是一个标准的固件接口，用于在操作系统和平台固件之间提供交互。本文将深入探讨GRUB和EFI的引导过程，并介绍如何配置和调试引导程序。
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【Linux】使用GRUB和EFI：深入理解GRUB和EFI引导过程，配置和调试引导程序
? 1. 基本概念? 1.1 什么是GRUB? 1.2 什么是EFI ?️ 2. GRUB引导过程? 2.1 GRUB引导阶段? 2.2 GRUB配置文件示例grub.cfg ? 3. EFI引导过程? 3.1 EFI引导阶段? 3.2 EFI系统分区示例ESP结构 ? 4. 安装和配置GRUB? 4.1 安装GRUB在BIOS模式下安装GRUB在UEFI模式下安装GRUB ? 4.2 配置GRUB ? 5. 调试GRUB? 5.1 启用GRUB调试? 5.2 进入GRUB命令行常用GRUB命令 ? 5.3 修复GRUB使用chroot修复GRUB ? 6. 总结
? 1. 基本概念
? 1.1 什么是GRUB
GRUB是一个强大的引导加载程序，广泛用于Linux系统。它支持多种文件系统和操作系统，可以在启动时显示一个菜单，让用户选择要启动的操作系统。
? 1.2 什么是EFI
EFI是一个标准的固件接口，取代了传统的BIOS。UEFI（Unified Extensible Firmware Interface）是EFI的改进版本，广泛应用于现代计算机系统。UEFI提供了更好的硬件初始化和引导能力，支持更大的硬盘和更复杂的系统配置。
?️ 2. GRUB引导过程
? 2.1 GRUB引导阶段
GRUB引导过程分为以下几个阶段：
Stage 1：GRUB的第一阶段引导程序通常位于MBR（Master Boot Record）或EFI系统分区中，负责加载Stage 1.5或Stage 2。Stage 1.5（可选）：位于MBR之后的空闲扇区中，负责加载文件系统支持模块。Stage 2：位于文件系统中，负责加载GRUB配置文件和操作系统内核。? 2.2 GRUB配置文件
GRUB的主要配置文件是/boot/grub/grub.cfg。这个文件通常由grub-mkconfig命令自动生成，但也可以手动编辑。
示例grub.cfg
set default=0set timeout=5menuentry 'Ubuntu' { set root=(hd0,1) linux /vmlinuz root=/dev/sda1 ro quiet splash initrd /initrd.img}menuentry 'Windows' { set root=(hd0,2) chainloader +1}? 3. EFI引导过程
? 3.1 EFI引导阶段
EFI引导过程分为以下几个阶段：
Pre-EFI Initialization（PEI）：固件初始化基本硬件和内存。Driver Execution Environment（DXE）：加载和执行EFI驱动程序。Boot Device Selection（BDS）：选择引导设备并加载引导程序。Transitional Boot Loader（TBL）：执行引导程序（如GRUB）。? 3.2 EFI系统分区
EFI系统分区（ESP）是一个特殊的分区，存储EFI引导程序和应用程序。通常格式化为FAT32文件系统。
示例ESP结构
/boot/efi/├── EFI/│ ├── BOOT/│ │ └── BOOTX64.EFI│ └── ubuntu/│ └── grubx64.efi? 4. 安装和配置GRUB
? 4.1 安装GRUB
在BIOS模式下安装GRUB
sudo grub-install /dev/sdasudo update-grub在UEFI模式下安装GRUB
sudo grub-install --target=x86_64-efi --efi-directory=/boot/efi --bootloader-id=ubuntusudo update-grub? 4.2 配置GRUB
编辑/etc/default/grub文件，修改GRUB配置：
GRUB_DEFAULT=0GRUB_TIMEOUT=5GRUB_DISTRIBUTOR=`lsb_release -i -s 2> /dev/null || echo Debian`GRUB_CMDLINE_LINUX_DEFAULT="quiet splash"GRUB_CMDLINE_LINUX=""# 启用图形终端GRUB_TERMINAL=console应用配置更改：
sudo update-grub? 5. 调试GRUB
? 5.1 启用GRUB调试
编辑/etc/default/grub文件，启用GRUB调试：
GRUB_TERMINAL=consoleGRUB_CMDLINE_LINUX_DEFAULT="quiet splash"GRUB_CMDLINE_LINUX=""# 启用GRUB调试信息GRUB_DEBUG="all"应用配置更改：
sudo update-grub? 5.2 进入GRUB命令行
在启动时按下Esc键或Shift键进入GRUB菜单，然后按下c键进入GRUB命令行模式。在命令行模式下，可以使用GRUB命令进行调试和引导操作系统。
常用GRUB命令
ls：列出设备和分区。set：查看和设置GRUB环境变量。linux：加载Linux内核。initrd：加载initrd镜像。boot：启动操作系统。? 5.3 修复GRUB
如果GRUB损坏，无法引导系统，可以使用Live CD或USB进行修复。
使用chroot修复GRUB
启动Live CD或USB，打开终端。挂载根文件系统和EFI系统分区：sudo mount /dev/sda1 /mnt # 挂载根文件系统sudo mount /dev/sda2 /mnt/boot/efi # 挂载EFI系统分区sudo chroot /mntsudo grub-install /dev/sdasudo update-grubexitsudo reboot? 6. 总结
通过深入理解GRUB和EFI引导过程，可以更好地配置和调试引导程序，确保系统的稳定性和可用性。希望本文能对读者有所帮助，提升引导程序配置和调试的技能。
通过合理地使用这些工具和方法，可以大大简化引导程序的配置和调试过程，提高调试效率，确保系统的稳定性和可靠性。无论是新手还是有经验的系统管理员和开发者，都能从中受益。