GRUB(bootloader)引导流程：
GRUB，GRand Unified Bootlader ，是一个来自GUN项目的多操作系统启动程序。GRUB是多启动规范的实现，它允许用户可以在计算机内同时拥有多个操作系统，并在计算机启动时选择希望运行的操作系统。GRUB可用于选择操作系统分区上的不同内核，也可用于向这些内核传递启动参数。
grub版本：
grub 0.x：grub(legacy) Centos 5,6
grub 1.x：grub2 Centos 7
grub legacy版本：
工作流程：当系统启动时，如果要加载grub所在的磁盘时，会读取这个磁盘的MBR，同时会加载stage1，stage1会尝试读取后扇区的stage1_5阶段，stage1_5阶段会帮助stage1中的bootloader识别stage2所在的分区上的文件系统，然后加载stage2所在的磁盘分区，这个分区不但有stage2阶段，还有内核和ramdisk等。
stage1：运行Boot Loader主程序，这个程序必须要安装在启动区，即MBR中。因为MBR空间有限，因此在MBR当中仅安装Boot Loader的最小程序，并没有安装Boot Loader的相关配置文件
stage1_5：MBR之后的扇区，让stage1中的BootLoader能识别stage2所在的分区上的文件系统(相当于文件系统的驱动)
stage2：boot目录所在的磁盘分区(/boot/grub)
配置文件：/etc/grub.conf软链接到/boot/grub/grub.conf
/boot/grub/menu.lst软链接到/boot/grub/grub.conf
stage2及内核等通常放置于一个基本磁盘分区(boot分区)
boot单独分区是用来存放与Linux系统启动有关的程序，比如内核文件、启动引导装载程序，启动菜单配置文件等；
boot作为一个单独的分区，也就意味着这个单独分区下有一个grub，因为grub刚启动的时候，操作系统还没有启动(真正的根文件系统还没有被加载)，所以，不能通过访问/boot/grub来实现，但是我们又需要访问这个文件来执行stage2 阶段。所以，grub中就有一个root命令，指明的就是把stage2 阶段直设为根，而grub自带有文件系统驱动(stage 1.5)，所以就可以直接访问分区及根下的所有文件即kernel，initrd等来选择内核启动；
boot目录，有没有单独分区(或者说引导分区是不是一个独立的分区)，决定了在grub中的访问路径是否一样。而grub中的root命令，指明的就是这个根分区是谁，如果boot被单独分区了，那么就直接指向这个新分区，访问路径就直接把boot给去掉了；如果boot没有被单独分区，就是挂在根分区上，那就意味着/boot目录是绕不过去的，访问的时候只能先访问根，在访问根下的boot。
grub要想访问某一分区，这个分区必须是基本磁盘分区，不可能是提供了非常复杂的驱动程序(RAID或LVM)。如果想把根做的复杂些(比如LVM)但又不对boot做单独分区，那把逻辑卷往分区上一放，就找不到grub中的stage2阶段了，所以，要想把根做的复杂，就只能把boot作为一个单独的基本磁盘分区；
如果不使用逻辑卷，boot是可以不用单独分区的。
stage2的主要功能：
1、提供菜单、并提供交互式接口
e：编辑模式，用于编辑菜单
c：命令模式，交互式接口
2、 加载用户选择的内核或操作系统
允许传递参数给内核
可隐藏此菜单
3、为菜单提供了保护机制
为编辑菜单进行认证
为启用内核或操作系统进行认证
GRUB识别硬盘设备：(hd#,#)表示第几块磁盘的第几块分区
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
例如(hd0,0)表示第一块硬盘的第一个分区
grub命令行接口：
help：获取帮助列表
help KEYWORD：查看指定命令的详细帮助信息
find (hd#,#)/PATH/TO/SOMEFILE：查找某个磁盘上的某个文件
root (hd#,#)：设置grub的根设备(boot目录所在的磁盘设备)
initrd /PATH/TO/INITRAMFS_FILE：设定选定内核配套的ramdisk文件
boot：引导启动选定的内核
kernel /PATH/TO/KERNEL_FILE：设定本次启动时用到的内核；额外还可以添加许多内核支持的cmdline参数：
例如：init=/path/to/init, selinux=0
内核支持的启动参数：
磁盘相关启动参数：
root 指定启动系统的真实根文件系统所在分区 如：root=/dev/sda1
ro 指定根设备在启动过程中为readly-only(只读)，默认情况下为ro(这里根设备指的是grub的根设备)
rw 指定根设备在启动过程中为read-write(读写)
rootfstype 指定根文件系统类型，如：rootfstype=ext4
console和kernel log相关的启动参数：
console console的设备和选项，如：console=tty0，console=ttyS0
debug enable kerneldebugging 系统启动中的所有debug信息
quiet 静默模式将kernel loglevel设置为KERN_WARNING，在启动中指非常严重的信息
loglevel 设置默认的console日志级别，如：loglevel=7（0~7数字分别为KERN_EMERG,…,KERN_DEBUG）
time 设置在每条kernel log信息前加一个时间戳
内存相关的启动参数：
mem 指定kernel使用的内存量，mem=n[KMG]
hugepages 设置大页表页(4MB大小)的最多个数，hugepages=n
CPU启动的相关参数：
mce #Enable the machine check exception feature.
nosmp #Run as a single-processor machine. 只使用一个处理器，不使用SMP（多处理器）
max_cpus #max_cpus=n, SMP系统最多能使用的CPU个数
Ramdisk相关的启动参数：
initrd 指定初始化ramdisk的位置，initrd=filename
noinitrd 不使用initrd的配置，即使配置了initrd参数
初始化相关启动参数：
init 在启动时去执行的程序，init=filename，默认值为/sbin/init
PCI相关的启动参数：
pci #pci相关的选项，我常使用pci=assign_buses，也使用过pci=nomsi
SELinux相关启动参数：
enforcing #SELinux enforcing状态的开关，enforcing=0表示仅仅是记录危险 而不是阻止访问，enforcing=1完全enable，默认值是0
selinux 在启动时关闭或开启SELinux，selinux=0表示关闭，selinux=1表示开启selinux
手动在grub命令行启动系统：
grub> root(hd#,#)
grub> kernel /vmlinuz-VERSION-RELEASE ro root=/dev/DEVICE
grub> initrd /initramfs-VERSION-RELEASE.img
grub> boot
配置文件：/boot/grub/grub.conf
default=# 设定默认启动菜单项；菜单项(title)编号从0开始
timeout=# 指定菜单项等待选择的时长
splashimage=(hd#,#)/PATH/TO/XPM_PIC_FILE 指明菜单背景图片文件路径
hiddenmenu 隐藏菜单，如果有多个菜单项，只显示默认启动菜单项
password [--md5] STRING 编辑菜单项需要认证
title TITLE 定义菜单项"标题", 可出现多次
root (hd#,#) grub查找stage2及kernel文件所在设备分区；为grub的"根"
kernel /PATH/TO/VMLINUZ_FILE [PARAMETERS] 启动的内核文件
initrd /PATH/TO/INITRAMFS_FILE 与内核匹配的initramfs文件
password [--md5] STRING 启动选定内核或操作系统时需要认证
每行详细解释：
default=#: 设定默认启动的菜单项；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，以此类推
timeout=#：表示可供选择的等待时间，如果超出5秒，则使用默认的启动条目default定义的
splashimage=(hd#,#)/PATH/TO/XPM_FILE：菜单背景图片文件路径
hiddenmenu：隐藏菜单，默认是不显示菜单信息，如果要想显示菜单，可以将该配置信息注释即可
password [--md5] STRING: 启动菜单编辑认证
title TITLE：定义菜单项“标题”（操作系统名称）, 可出现多次，用来引导不同的操作系统或内核
root (hd#,#)：grub查找stage2及kernel文件所在设备分区；为grub"根"。也就是说，表示的是内核文件的存放位置，这里指的是分区位置，而非根目录
kernel /PATH/TO/VMLINUZ_FILE [PARAMETERS]：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/PATH/TO/INITRAMFS_FILE: 内核匹配的ramfs文件，虚拟文件系统
password [--md5] STRING: 启动选定的内核或操作系统时进行认证
grub-md5-crypt命令生成密钥：
[root@localhost ~]# grub-md5-crypt
Password:
Retype password:
$1$TcvuB$S9n4SJLUnvoM3NXYT6Fk2.
编辑grub.conf文件将秘钥添加到相应位置vim /etc/boot/grub.conf
passwd --md5 $1$TcvuB$S9n4SJLUnvoM3NXYT6Fk2.
实验1：为编辑启动菜单进行认证；为启用内核或操作系统进行认证
1、复制一份内核文件，改名为Tao Linux，并分别在第一个title之前和第二个title之后添加生成的加盐密码，保存并退出，并重启系统；
2、重启系统之后发现要为进行编辑启动菜单的认证，效果如下：
3、按“p”键输入密码之后，可以发现原来的提示信息又回来了，这是我们就可以编辑了
4、选择第二个内核作为启动程序，按回车键发现要想启动内核，要输入密码认证，说明我们为内核设置的密码，起作用了。
进入单用户模式：
1、编辑grub菜单(选定要编辑的title，按"e"命令进行编辑)
2、在选定的kernel后添加1, s, S或single参数都可以
3、在kernel所在行，按"b"命令启动kernel
实验2：单用户模式下修改密码
1、在进入开机界面的时候，按任意键进入菜单界面
2、因为我们在编辑启动菜单前设置了认证，所以需要输入密码，按"p"输入密码后进入编辑菜单，然后选定要启动的内核，按"e"键进入编辑模式
3、选定好要启动的kernel后，按"e"键进入，然后在选定的内核后添加1, s, S或single，然后按回车键，紧接着在kernel所在行输入"b"进入单用户模式
grub安装：出现grub损坏或给其它硬盘安装grub
1、通过grub-install命令进行grub安装(这种方式二进制类的文件可以恢复，但是背景图片和grub.conf的文件不能恢复。会安装grub stage1和stage1_5到/dev/DISK磁盘上，并复制GRUB相关文件到 DIR/boot目录下(这里的DIR指的是boot目录的上一级目录)
grub-install -root-directory=DIR /dev/sda
2、在grub命令行进行grub安装，需要依赖/boot/grub/目录中除grub.conf之外的其它文件，这些文件都是完好存在情况下才能安装
grub> root (hd#,#)
grub> setup (hd#)
示例1：重新安装grub, 用grub-install安装
1、 dd if=/dev/zero of=/dev/sda bs=200 count=1 模拟破坏掉grub的stage 1(bootloader)
2、grub-install --root-directory=/ /dev/sda 重新安装grub
示例2：在grub命令提示符下修复grub(需要依赖/boot/grub/中的除grub.conf之外的文件都是完好情况下)
1、dd if=/dev/zero of=/dev/sda bs=200 count=1 模拟破坏掉grub的stage 1(bootloader)
2、grub 进入grub命令提示符下
3、root (hd0,0) 指定grub的根所在的硬盘分区(也就是boot目录所在的硬盘分区)
4、setup (hd0) 开始安装grup，需要指定grub所在硬盘
5、quit命令退出grup命令行模式
示例3：在紧急救援模式下修复grub(在grub损坏情况下设备重启了，这时候肯定起不来了)
1、dd if=/dev/zero of=/dev/sda bs=200 count=1 模拟破坏掉grub的stage 1(bootloader)
2、reboot 重启设备加载安装光盘，进入救援模式
选择将根文件系统挂载到救援模式系统的/mnt/sysimage目录
提示挂载成功，并可以通过chroot命令切换根
启动shell
3、进入shell界面，切换根开始修复grub
总结：GRUB启动故障排除案例
1、MBR中grub损坏，1_5阶段的数据损坏，2阶段的grub损坏
2、initramfs*.img文件损坏，内核文件损坏
3、/boot/grub/grub.conf文件丢失
4、/etc/fstab丢失，无法挂载根等文件系统
5、/boot 目录全部的文件丢失
解决方法(都是在救援模式下)
1、MBR中grub损坏，1_5阶段的数据损坏，2阶段的grub损坏；救援模式：
chroot /mnt/sysimage 切根，改变磁盘根目录
grub-install /dev/sda 安装grub引导程序到磁盘/dev/sda的MBR扇区
2、initramfs*.img文件损坏，内核文件损坏
initramfs*.img文件损坏，解决方法：
# chroot=/mnt/sysimage
# mkinitrd /boot/initramfs-$(uname -r).img $(uname -r) #创建
内核文件损坏
# mkdir /mnt/cdrom
# mount /dev/cdrom /mnt/cdrom 挂载光盘
进入/mnt/cdrom/Packages/ 目录下覆盖安装kernel包,
rpm -ivh–replacepkgs kernel-VERSION.rpm –root=/mnt/sysimage –force
安装完成后会在/boot目录下自动生成相应版本的vmlinuz文件.(前提是内核版本未更新, 和光盘中的内核版本一致)
3、/boot/grub/grub.conf文件丢失
这个新建一个写上引导等信息就行
4、/etc/fstab丢失，无法挂载根等文件系统
同样新建一个/etc/fatab、填写上挂载信息
LVM的话需要激活LVM逻辑卷
5、/boot目录全部的文件丢失
结合上面，先MBR修复，然后内核文件修复和initramfs*.img文件修复
示例4：虚拟机下手动制作grub
1、准备好一个新硬盘，分3个分区(根分区、swap、boot)分别格式化，这里的boot单独分一个区
/boot：mkfs.ext4 /dev/sdb1
/：mkfs.ext4 /dev/sdb2
swap：mkswap /dev/sdb3
2、模拟启动时的boot目录，将其挂载到当前系统/mnt/boot/目录(创建的目录名一定要为boot)
mkdir /mnt/boot
mount /dev/sdb1 /mnt/boot
3、将制作grub到新硬盘的boot分区(指定根目录就是boot目录所在的上一级目录)
grub-install --root-directory=/mnt /dev/sdb
4、复制当前系统的内核文件和initramfs文件到/mnt/boot/目录中，并手动创建grub.conf配置文件
cp /boot/vmlinuz-2.6.32-573.el6.x86_64 /mnt/boot/vmlinuz
cp /boot/initramfs-2.6.32-573.el6.x86_64.img /mnt/boot/initramfs.img
vim /mnt/boot/grub/grub.conf
default=0
timeout=5
title centos 6 (Express)
root (hd0,0)
kernel /vmlinuz ro root=/dev/sda2 selinux=0 init=/bin/bash
initrd /initramfs.img
5、为根分区创建常用的一级子目录
mkdir /mnt/sysroot
mount /dev/sdb2 /mnt/sysroot/
cd /mnt/sysroot/
mkdir -pv etc bin sbin lib lib64 dev proc sys tmp var usr home root mnt media
6、拷贝bash程序和依赖的库文件到根文件系统上的对应目录
cp /bin/bash /mnt/sysroot/bin/
ldd /bin/bash 查看bash程序依赖的库文件
cp /lib64/libtinfo.so.5 /mnt/sysroot/lib64/
cp /lib64/libdl.so.2 /mnt/sysroot/lib64/
cp /lib64/libc.so.6 /mnt/sysroot/lib64/
cp /lib64/ld-linux-x86-64.so.2 /mnt/sysroot/lib64/
sync 将内存数据同步到硬盘
7、用新的硬盘去创建一个虚拟机，检验是否能正常启动
实验：自制Linux操作系统
1、为CentOS 6系统添加一块新的硬盘，然后启动，演示如下：
2、查看新添加的硬盘，并为添加好的磁盘分区，创建文件系统；
[root@CentOS6 ~]# fdisk -l /dev/sd[a-z]
Disk /dev/sda: 85.9 GB, 85899345920 bytes
255 heads, 63 sectors/track, 10443 cylinders
Units = cylinders of 16065 * 512 = 8225280 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
Disk identifier: 0x0007eba7
Device Boot Start End Blocks Id System
/dev/sda1 * 1 26 204800 83 Linux
Partition 1 does not end on cylinder boundary.
/dev/sda2 26 7859 62914560 8e Linux LVM
/dev/sda3 7860 9165 10490445 83 Linux
/dev/sda4 9166 10443 10265535 5 Extended
/dev/sda5 9166 9819 5253223+ 83 Linux
#可以看到新添加的硬盘sdb
Disk /dev/sdb: 21.5 GB, 21474836480 bytes
255 heads, 63 sectors/track, 2610 cylinders
Units = cylinders of 16065 * 512 = 8225280 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
Disk identifier: 0x00000000
#分三个主分区，分别作为为根分区，swap分区和boot分区，并创建对应的文件系统，操作如下：
[root@CentOS6 ~]# fdisk /dev/sdb #创建分区，
#创建文件系统如下命令：
[root@CentOS6 ~]# mkfs.ext4 /dev/sdb1
[root@CentOS6 ~]# mkswap /dev/sdb2
[root@CentOS6 ~]# mkfs.ext4 /dev/sdb3
#查看创建好的分区
[root@CentOS6 ~]# blkid
/dev/sdb1: UUID="f4921d76-f089-4cb6-8f47-aff34711cb7a" TYPE="ext4"
/dev/sdb2: UUID="3eaa649e-a5c0-4f9c-8887-453368419238" TYPE="swap"
/dev/sdb3: UUID="286c857d-8f52-465f-9ed6-8eeaa3363743" TYPE="ext4"
3、创建一个boot目录，并把boot分区（sdb1）挂载上；
[root@CentOS6 ~]# mkdir /mnt/boot
[root@CentOS6 ~]# mount /dev/sdb1 /mnt/boot
[root@CentOS6 ~]# df
Filesystem 1K-blocks Used Available Use% Mounted on
/dev/mapper/vg0-root 20511356 1112808 18349972 6% /
tmpfs 502068 0 502068 0% /dev/shm
/dev/sda1 194241 34199 149802 19% /boot
/dev/mapper/vg0-usr 10190136 2473060 7192788 26% /usr
/dev/mapper/vg0-var 20511356 489148 18973632 3% /var
/dev/sda5 5039592 10352 4766580 1% /home
/dev/sdb1 104769 1550 97598 2% /mnt/boot # 挂载的设备sdb1
4、创建grub，并查看
[root@CentOS6 ~]# ls /mnt/boot/
lost+found
[root@CentOS6 ~]# grub-install --root-directory=/mnt /dev/sdb #创建grub
Probing devices to guess BIOS drives. This may take a long time.
Installation finished. No error reported.
This is the contents of the device map /mnt/boot/grub/device.map.
Check if this is correct or not. If any of the lines is incorrect,
fix it and re-run the script `grub-install'.
(fd0) /dev/fd0
(hd0) /dev/sda
(hd1) /dev/sdb
[root@CentOS6 ~]# ls /mnt/boot/
grub lost+found
[root@CentOS6 ~]# ls /mnt/boot/grub/
device.map fat_stage1_5 iso9660_stage1_5 minix_stage1_5 stage1 ufs2_stage1_5 xfs_stage1_5
e2fs_stage1_5 ffs_stage1_5 jfs_stage1_5 reiserfs_stage1_5 stage2 vstafs_stage1_5
5、要想成为一个真正的系统，还需要内核文件，initrd以及grub/grub.conf这些文件；
[root@CentOS6 ~]# cp /boot/vmlinuz-2.6.32-642.el6.x86_64 /mnt/boot/vmlinuz
[root@CentOS6 ~]# cp /boot/initramfs-2.6.32-642.el6.x86_64.img /mnt/boot/initramfs.img
[root@CentOS6 ~]# vim /mnt/boot/grub/grub.conf #手动编写配置文件
default=0
timeout=5
title CentOS (Express)
root (hd0,0) # 在当前下为第二块磁盘应为（hd1,0）,但是如果在其它设备上使用为（hd0,0）
kernel /vmlinuz ro root=/dev/sda3 #加载的根目录所在的分区,因为在其他设备上为第一块磁盘所以为 /dev/sda3
initrd /initramfs.img #内核匹配的ramfs文件
6、要把/dev/sda3当做根文件系统，就需要挂载，并创建根文件系统下想对应的子目录：
[root@CentOS6 ~]# mkdir /mnt/sysroot
[root@CentOS6 ~]# mount /dev/sdb3 /mnt/sysroot/
[root@CentOS6 ~]# cd /mnt/sysroot/
[root@CentOS6 sysroot]# ls
lost+found
[root@CentOS6 sysroot]# mkdir -pv etc bin sbin lib lib64 dev proc sys mnt var usr home root tmp media
mkdir: created directory `etc'
mkdir: created directory `bin'
mkdir: created directory `sbin'
mkdir: created directory `lib'
mkdir: created directory `lib64'
mkdir: created directory `dev'
mkdir: created directory `proc'
mkdir: created directory `sys'
mkdir: created directory `mnt'
mkdir: created directory `var'
mkdir: created directory `usr'
mkdir: created directory `home'
mkdir: created directory `root'
mkdir: created directory `tmp'
mkdir: created directory `media'
[root@CentOS6 sysroot]# ls
bin dev etc home lib lib64 lost+found media mnt proc root sbin sys tmp usr var
7、根文件系统的目录有了，但是要想运行还需要程序，还需要bash，以及基于动态编译的共享库文件
[root@CentOS6 sysroot]# cp /bin/bash /mnt/sysroot/bin #复制bash
[root@CentOS6 sysroot]# ldd /bin/bash # 查看库文件
linux-vdso.so.1 => (0x00007ffd127d9000)
libtinfo.so.5 => /lib64/libtinfo.so.5 (0x0000003278e00000)
libdl.so.2 => /lib64/libdl.so.2 (0x000000326f200000)
libc.so.6 => /lib64/libc.so.6 (0x000000326f600000)
/lib64/ld-linux-x86-64.so.2 (0x000000326ee00000)
# 复制共享库中的文件到创建的根目录中的lib64下
[root@CentOS6 sysroot]# cp /lib64/libtinfo.so.5 /mnt/sysroot/lib64
[root@CentOS6 sysroot]# cp /lib64/libdl.so.2 /mnt/sysroot/lib64
[root@CentOS6 sysroot]# cp /lib64/libc.so.6 /mnt/sysroot/lib64
[root@CentOS6 sysroot]# cp /lib64/ld-linux-x86-64.so.2 /mnt/sysroot/lib64
8、基本的操作已经完成，使用chroot切换根，进行测试，如下：
[root@CentOS6 sysroot]# chroot /mnt/sysroot/ # 切换根
bash-4.1#
bash-4.1#
bash-4.1# ls # 因为没有复制命令，所以只能使用内建命令，如果需要使用外部命令，就把命令以及以依赖的库复制过去就可以了。
bash: ls: command not found
bash-4.1# pwd
/
bash-4.1# exit
exit
9、最后，我们再编辑一下配置文件/mnt/boot/grub/grub.conf
[root@CentOS6 ~]# vim /mnt/boot/grub/grub.conf
default=0
timeout=5
title CentOS (Express)
root (hd0,0)
kernel /vmlinuz ro root=/dev/sda3 init=/bin/bash # 表示要求限定运行的的是/bin/bash 而不是 /sbin/init 这样就直接把bash当做用户空间的第一个进程来使用了
initrd /initramfs.img
10、同步内存信息到硬盘
[root@CentOS6 ~]# sync
11、我们新建一个虚拟机，把硬盘改为新创建好的磁盘，测试系统能否启动？
启动此虚拟机，如下图：按e键可以看到我们创建的系统文件，选定内核，按b键启动
选定内核，按b键启动，发现系统报错，什么原因呢？可能是没有添加selinux策略
选定内核，按e键，进入编辑模式，添加selinux=0 ，重新启动，发现可以正常启动
