认识GRUB

什么是GRUB

GRUB（GRand Unified Bootloader简称“GRUB”）是一个来自GNU项目的多操作系统启动程序。

Linux的启动过程

详细可参照阮一峰的计算机是如何启动的？。

1. BIOS

BIOS在自检无误后，会根据启动顺序，把控制权转交给排在第一位的储存设备。
计算机读取该设备的第一个扇区，也就是读取最前面的512个字节（为啥是512个字节）。
如果这512个字节的最后两个字节是0x55和0xAA，表明这个设备可以用于启动。
这512个字节的主要作用是，告诉计算机到储存设备的哪一个位置去找操作系统。

2. GRUB

在计算机读取第一个扇区512个字节（stage1）后，找到了GRUB，由用户选择启动哪一个操作系统。

3. Linux

GRUB在用户选择后，会启动选择的操作系统的kernel，然后运行init进程。

GRUB怎么用

详细可参照官方手册

boot分区下的文件

1. vmlinuz 内核
2. initramfs 虚拟文件系统

在linux内核启动前，GRUB会将虚拟文件系统加载到内存。内核启动时，会在访问真正的根文件系统前，先访问该内存中的虚拟文件系统。
虚拟文件系统的目的是为访问真正的根文件系统扫清一切障碍，最主要的是加载根文件系统存储介质的驱动模块。

GRUB常用脚本

安装GRUB

grub2-install /dev/sda这样的安装方式，默认会将文件放入到/boot目录下

生成配置文件

grub2的默认配置文件为/boot/grub2/grub.cfg，该配置文件的写法弹性非常大，但绝大多数需要修改该配置文件时，都只需修改其中一小部分内容就可以达成目标。
grub2-mkconfig -o /boot/grub2/grub.cfg可用来生成符合绝大多数情况的grub.cfg文件

GRUB常用命令

详情见官方手册

命令	描述	示例
insmod	插入模块	# insmod ntfs
lsmod	显示已经加载的模块	# lsmode
set	设置环境变量 root-设置根目录 default-设置默认菜单 timeout-设置超时	# set root=(hd0,msdos1) # set default=0 # set timeout=5 # set prefix=(hd0,msdos1)/EFI/grub
linux	加载linux内核	# linux /vmlinux
initrd	加载初始化RAM数据模块	# initrd /initrd.img
boot	启动

如何自定义GRUB命令

万事始于HelloWorld！

GRUB_MOD_LICENSE ("GPLv3+");
 
static grub_err_t
grub_cmd_hello (grub_extcmd_context_t ctxt __attribute__ ((unused)),
		int argc __attribute__ ((unused)),
		char **args __attribute__ ((unused)))
{
  grub_printf ("%s\n", _("Hello World"));
  return 0;
}
 
static grub_extcmd_t cmd;
 
GRUB_MOD_INIT(hello)
{
  cmd = grub_register_extcmd (
    "hello", /* name of the command */
    grub_cmd_hello, /* function to call when the command is run */
    0, /* flags */
    0, /* summary */
    N_("Say `Hello World'."), /* description */
    0 /* argument parser */
    );
}
 
GRUB_MOD_FINI(hello)
{
  grub_unregister_extcmd (cmd);
}

使用grub_register_extcmd()注册你自己的命令就是那么简单。

编写过程中的注意点

1. 因为是grub中跑，所以不能用系统的函数，得用grub的函数，比如grub_printf(printf)、grub_malloc(malloc)以此类推。
2. 自定义的命令需要与其他文件一起编的时候，得在Makefile.core.def中写明，比如：

   module = {
     name = normal;
     common = normal/main.c;
     common = normal/cmdline.c;
     common = normal/dyncmd.c;
     common = normal/auth.c;
     common = normal/autofs.c;
     common = normal/color.c;
     common = normal/completion.c;
     common = normal/datetime.c;
     common = normal/menu.c;
     common = normal/menu_entry.c;
     common = normal/menu_text.c;
     common = normal/misc.c;
     common = normal/crypto.c;
     common = normal/term.c;
     common = normal/context.c;
     common = normal/charset.c;
     common = lib/getline.c;
   
     common = script/main.c;
     common = script/script.c;
     common = script/execute.c;
     common = script/function.c;
     common = script/lexer.c;
     common = script/argv.c;
   
     common = commands/menuentry.c;
   
     common = unidata.c;
     common_nodist = grub_script.tab.c;
     common_nodist = grub_script.yy.c;
     common_nodist = grub_script.tab.h;
     common_nodist = grub_script.yy.h;
   
     extra_dist = script/yylex.l;
     extra_dist = script/parser.y;
   
     cflags = '$(CFLAGS_POSIX) -Wno-redundant-decls';
     cppflags = '$(CPPFLAGS_POSIX)';
   };

3. 在grub中有一些库是没有的，比如math.h，需要自己实现。
4. 在grub中只能读文件，没有实现写文件的功能，需要自己写。也可以借助save_env存到/boot/grub2/grubenv。
5. 每次重新安装grub的rpm包后要重新grub2-install安装模块，保险起见grub2-mkconfig重新生成菜单文件。

总结

GRUB的模块开发挺有意思的，其代码量也不是很多，有时间可以通读一下，我觉得可以加深我对磁盘以及文件系统的理解。

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