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  • 安装grub到U盘分区，实现多系统引导

    1. 分区工具及分区类型

    • fdisk(变体:cfdisk,sfdisk),MBR格式分区工具，只能识别2Tb以内的磁盘空间。
    • gdisk(变体:cgdisk,sgdisk),GPT格式分区工具。
    • parted(图形界面工具:gparted),同时支持MBR及GPT的分区工具。

    1.1 显示分区表和分区信息

    以 /dev/sdc 磁盘为例:注：此优盘同时支持BIOS和UEFI模式

    1.1.1 fdisk -l

    $ sudo fdisk -l /dev/sdc
    Disk /dev/sdc: 7.4 GiB, 7985954816 bytes, 15597568 sectors
    Disk model: Flash Reader
    Units: sectors of 1 * 512 = 512 bytes
    Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
    I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
    Disklabel type: gpt
    Disk identifier: 1F02DD53-1D97-435E-832A-E12C86CEE311
    Device Start End Sectors Size Type
    /dev/sdc1 2048 15595519 15593472 7.4G EFI System
    /dev/sdc2 15595520 15597534 2015 1007.5K BIOS boot

    1.1.2 gdisk -l

    $ sudo gdisk -l /dev/sdc //或者使用 sgdisk -p
    GPT fdisk (gdisk) version 1.0.4
    Partition table scan:
    MBR: protective
    BSD: not present
    APM: not present
    GPT: present
    Found valid GPT with protective MBR; using GPT.
    Disk /dev/sdc: 15597568 sectors, 7.4 GiB
    Model: Flash Reader
    Sector size (logical/physical): 512/512 bytes
    Disk identifier (GUID): 1F02DD53-1D97-435E-832A-E12C86CEE311
    Partition table holds up to 128 entries
    Main partition table begins at sector 2 and ends at sector 33
    First usable sector is 34, last usable sector is 15597534
    Partitions will be aligned on 2048-sector boundaries
    Total free space is 2014 sectors (1007.0 KiB)
    Number Start (sector) End (sector) Size Code Name
    1 2048 15595519 7.4 GiB EF00
    2 15595520 15597534 1007.5 KiB EF02 BIOS boot partition

    1.1.3 parted -l

    $ sudo parted -l
    Model: Multi Flash Reader (scsi)
    Disk /dev/sdc: 7986MB
    Sector size (logical/physical): 512B/512B
    Partition Table: gpt
    Disk Flags:
    Number Start End Size File system Name Flags
    1 1049kB 7985MB 7984MB fat32 boot, esp
    2 7985MB 7986MB 1032kB BIOS boot partition bios_grub

    1.2 常见分区类型

    1.3 分区样例

    1.3.1 BIOS/MBR example layout

    1.3.2 UEFI/GPT example layout

     

    1.3.3 BIOS/GPT example layout

    2. gdisk

    GPT fdisk 是编辑 GPT（Globally Unique Identifier Partition Table）硬盘的文本模式工具集。由 gdisk, sgdisk 和 cgdisk 组成. 用于 GPT 而不是老的 MBR(Master Boot Record) 分区表。

    2.1 输入“?”获取帮助

    $ sudo gdisk /dev/sdc
    GPT fdisk (gdisk) version 1.0.4
    Partition table scan:
    MBR: protective
    BSD: not present
    APM: not present
    GPT: present
    Found valid GPT with protective MBR; using GPT.
    Command (? for help): ?
    b back up GPT data to a file // 将GPT数据备份到文件
    c change a partition's name // 更改分区的名称
    d delete a partition // 删除分区
    i show detailed information on a partition // 显示有关分区的详细信息
    l list known partition types // 列出已知的分区类型
    n add a new partition // 添加一个新分区
    o create a new empty GUID partition table (GPT) // 创建新的空GUID分区表(GPT)
    p print the partition table // 打印分区表
    q quit without saving changes // 不保存退出
    r recovery and transformation options (experts only) // 恢复和转换选项（仅限专家）
    s sort partitions // 排序分区
    t change a partition's type code // 更改分区的类型代码
    v verify disk // 验证磁盘
    w write table to disk and exit // 保存退出
    x extra functionality (experts only) // 额外功能（仅限专家）
    ? print this menu // 打印此菜单

    2.2 备份和恢复分区表

    sgdisk可以创建一个二进制备份，包含MBR,GPT主表头,GPT备份表头和分区表。
    下面示例将 /dev/sda 的分区表信息备份到 sgdisk-sda.bin:
    # sgdisk -b=sgdisk-sda.bin /dev/sda
    通过下面命令恢复备份:
    # sgdisk -l=sgdisk-sda.bin /dev/sda
    如果要复制分区到其它磁盘，例如从 /dev/sda 复制到 /dev/sdc:
    # sgdisk -R=/dev/sdc /dev/sda
    如果两个磁盘位于同一个计算机，使用下面命令设置随机的分区 GUIDs:
    # sgdisk -G /dev/sdc

    2.3 Recover GPT header

    GPT 在硬盘末尾存储了第二分区表。这个数据结构默认有 33512B 空间。
    如果主GPT标头或备用GPT标头损坏，您可以使用gdisk从另一个恢复。/dev/sda在此示例中使用。
    #gdisk / dev / sda
    选择r恢复和转换选项（仅限专家）。从那里选择其中之一
    b：使用备份GPT标头（重建主要）
    d：使用主GPT标头（重建备份）
    完成后将表写入磁盘并通过w命令退出。

    3. parted

    3.1 加-h选项获取帮助

    $ sudo parted -h
    Usage: parted [OPTION]... [DEVICE [COMMAND [PARAMETERS]...]...]
    Apply COMMANDs with PARAMETERS to DEVICE. If no COMMAND(s) are given, run in
    interactive mode.
    OPTIONs:
    -h, --help displays this help message // 显示此帮助消息
    -l, --list lists partition layout on all block devices // 列出所有块设备上的分区布局
    -m, --machine displays machine parseable output // 显示机器可解析的输出
    -s, --script never prompts for user intervention // 从不提示用户干预
    -v, --version displays the version // 显示版本
    -a, --align=[none|cyl|min|opt] alignment for new partitions // 新分区的对齐方式
    COMMANDs:
    align-check TYPE N check partition N for TYPE(min|opt) alignment // 检查分区N是否为TYPE（min | opt）对齐
    help [COMMAND] print general help, or help on COMMAND // 打印一般帮助，或帮助COMMAND
    mklabel,mktable LABEL-TYPE create a new disklabel (partition table) // 创建一个新的disklabel（分区表）
    mkpart PART-TYPE [FS-TYPE] START END make a partition // 做一个分区
    name NUMBER NAME name partition NUMBER as NAME // 将分区NUMBER命名为NAME
    print [devices|free|list,all|NUMBER] display the partition table, available devices, free space, all found partitions, or a particular partition // 显示分区表，可用设备，可用空间，所有找到的分区或特定分区
    quit exit program // 退出计划
    rescue START END rescue a lost partition near START and END // 在START和END附近救出丢失的分区
    resizepart NUMBER END resize partition NUMBER // 调整分区NUMBER
    rm NUMBER delete partition NUMBER // 删除分区NUMBER
    select DEVICE choose the device to edit // 选择要编辑的设备
    disk_set FLAG STATE change the FLAG on selected device // 更改所选设备上的FLAG
    disk_toggle [FLAG] toggle the state of FLAG on selected device // 在所选设备上切换FLAG的状态
    set NUMBER FLAG STATE change the FLAG on partition NUMBER // 更改分区NUMBER上的FLAG
    toggle [NUMBER [FLAG]] toggle the state of FLAG on partitio NUMBER // 在partitio NUMBER上切换FLAG的状态
    unit UNIT set the default unit to UNIT // 将默认单位设置为UNIT
    version display the version number and copyright information of GNU Parted // 显示GNU Parted的版本号和版权信息

    4. 参考页面

    http://man.linuxde.net/parted
    https://linux.cn/article-9536-1.html
    http://www.rodsbooks.com/gdisk/
    https://www.rodsbooks.com/gdisk/mbr2gpt.html
    https://wiki.archlinux.org/index.php/GPT_fdisk
    https://wiki.archlinux.org/index.php/Parted
    https://wiki.archlinux.org/index.php/GRUB#GUID_Partition_Table_(GPT)_specific_instructions
    https://wiki.archlinux.org/index.php/Partitioning
    https://wiki.archlinux.org/index.php/Dual_boot_with_Windows
    https://help.ubuntu.com/community/Installation/FromUSBStick
    https://help.ubuntu.com/community/Installation/UEFI-and-BIOS/original-attempt

    5. 给U盘分区

    5.1 环境

    Linux系统：Arch Linux
    空白U盘
    Linux下支持GPT分区的工具: parted, gdisk。
    软件：Grub2，
    Windows环境下有Grub4Dos, Grub2win等软件可使用。

    5.2 同时支持BIOS和UEFI模式的分区方式

    参考：https://my.oschina.net/abcfy2/blog/491140
    [grub实现]U盘引导多个linux镜像安装,同时支持BIOS和UEFI模式
    注：可能由于硬件环境或系统环境，软件版本不同，该文内启动菜单搬到我当前的环境下无法使用。
    可以引导硬盘上的各种操作系统，硬盘上Linux的iso镜像文件，U盘里各种Linux的iso镜像文件。

    5.2.1分区表及分区操作

    主要步骤：

    • 先将U盘创建GPT分区表。这样efi文件可以和MBR共存，实现UEFI和BIOS双支持。
    • 建立新分区，然后标记ESP。如果用gdisk，只要给分区标记EF00编号即可；如果用parted，给分区boot标记即可。
    • 标记bios_grub分区。不需要格式化的1M分区，GRUB将其core.img嵌入此分区。

    5.2.1.1 使用gparted创建GTP分区表，建立ESP分区

    选择使用图形化的gparted，主要是操作简单。
    步骤：建立GPT分区表，建立分区，格式化为FAT32，标记分区为boot
    (注: 尽管ESP支持多种分区，但是为了通用性与兼容性还是建议FAT32，缺点是不支持大于4Gb的iso镜像文件。默认最大空间，能够最大化利用有限的U盘存储空间。)
    操作：打开gparted软件，右上角选择sdc设备，删除已有分区。

    1. Device 设备创建分区表，选择gpt;
    2. Partition 分区创建新分区，fat32;
    3. 选择分区，右键菜单管理标识:boot; 

    5.2.1.2 使用gdisk标记bios_grub标记分区

    如果要让grub在GPT上使用MBR模式安装的话，需要设置这个标记。这个分区有以下几个特点:

    • 1MB容量，
    • 无文件系统，不需要格式化，无挂载点，
    • 需要设置bios_grub标记
    • GRUB会将其core.img嵌入此分区。

    如果用gdisk, parted, gparted这些工具分区的时候，你会发现总会有一个1MB的剩余空间，就是这个用途，只要给这个剩余空间分区，并打上bios_grub标记就行了(EF02)，不用格式化。

    $ sudo gdisk /dev/sdc
    GPT fdisk (gdisk) version 1.0.4
    Partition table scan:
    MBR: protective
    BSD: not present
    APM: not present
    GPT: present
    Found valid GPT with protective MBR; using GPT.
    Command (? for help): n //new新建分区
    Partition number (2-128, default 2): 2 //第二个分区
    First sector (34-15597534, default = 15595520) or {+-}size{KMGTP}: //直接回车
    Last sector (15595520-15597534, default = 15597534) or {+-}size{KMGTP}: //直接回车
    Current type is 'Linux filesystem'
    Hex code or GUID (L to show codes, Enter = 8300): EF02 //输入代码
    Changed type of partition to 'BIOS boot partition'
    Command (? for help): p //打印分区表
    Disk /dev/sdc: 15597568 sectors, 7.4 GiB
    Model: Flash Reader
    Sector size (logical/physical): 512/512 bytes
    Disk identifier (GUID): 1F02DD53-1D97-435E-832A-E12C86CEE311
    Partition table holds up to 128 entries
    Main partition table begins at sector 2 and ends at sector 33
    First usable sector is 34, last usable sector is 15597534
    Partitions will be aligned on 2048-sector boundaries
    Total free space is 2014 sectors (1007.0 KiB)
    Number Start (sector) End (sector) Size Code Name
    1 2048 15595519 7.4 GiB EF00
    2 15595520 15597534 1007.5 KiB EF02 BIOS boot partition
    Command (? for help): w //保存退出
    Final checks complete. About to write GPT data. THIS WILL OVERWRITE EXISTING
    PARTITIONS!!
    Do you want to proceed? (Y/N): y //再次确认
    OK; writing new GUID partition table (GPT) to /dev/sdc.
    The operation has completed successfully.
    $

    5.2.1.3分区结果

    获得2个分区:
    第一个是EF00标记的ESPboot分区，FAT32格式。
    第二个是EF02标记的BIOSboot分区，没有文件系统，也不需要格式化。

    5.2.2安装grub到U盘

    5.2.2.1挂载第一分区，建立boot目录

    mount U盘//可加-o uid=$USER,gid=$USER 编辑文件不需要使用sudo
    $ sudo mount/dev/sdc1 /mnt/sc1
    $ sudo mkdir/mnt/sc1/boot

    5.2.2.2grub安装到MBR；

    $ sudo grub-install--target=i386-pc --recheck --boot-directory=/mnt/boot /dev/sdb
    //$ sudo grub-install --boot-directory=/mnt/sc1/boot /dev/sdc
    Installing for i386-pc platform.
    Installation finished. No error reported.
    安装后查看该目录：/mnt/sc1/boot/grub，
    包含内容：353items, totalling 10.6 MiB (11,071,082 bytes)

    5.2.2.3 grub安装到ESP；

    特别注意--removable参数，安装到移动设备上一定要用这个参数
    $ sudo grub-install --target=x86_64-efi --efi-directory=/mnt/sc1 --boot-directory=/mnt/sc1/boot –removable
    报错:grub-install: error: efibootmgr: not found.
    由于本机是老机器，本身并不支持UEFI模式，所以Linux系统默认也没有相应的软件包。只需要手动安装efibootmgr包即可，注意：不同的发行版本，相关的包名称可能不同。
    $ sudo pacman -S efibootmgr
    $ sudo grub-install --target=x86_64-efi --efi-directory=/mnt/sc1 --boot-directory=/mnt/sc1/boot –removable
    Installing for x86_64-efi platform.
    EFI variables are not supported on this system.
    EFI variables are not supported on this system.
    Installation finished. No error reported.
    安装后查看该目录：/mnt/sc1/boot/grub，
    增加了目录：/mnt/sc1/boot/grub/x86_64-efi
    新增文件夹包含：269 items, totalling 2.6 MiB (2,694,596 bytes)

    5.2.3 启动菜单操作

    5.2.3.1 生成硬盘系统的启动菜单（仅对当前系统硬盘有效）

    可使用如下命令，查找现有系统生成启动菜单，也可以将已有的grub.cfg复制到如下文件夹。
    $ sudo grub-mkconfig -o /mnt/sc1/boot/grub/grub.cfg
    Generating grub configuration file ...
    Found linux image: /boot/vmlinuz-linux
    Found initrd image: /boot/initramfs-linux.img
    Found fallback initrd image(s) in /boot: initramfs-linux-fallback.img
    Found Windows Server 2008 R2 on /dev/sdb1
    done

    这样U盘就可以直接启动硬盘上已安装的Windwos系统及Linux系统了。
    使用上面命令查找生成的启动菜单，默认使用分区的uuid，通常可以直接被使用，不需要修改。

    若是手动添加启动菜单内容，使用分区编号时，不确定分区编号。
    可使用U盘启动，在启动菜单界面，按c进入command模式，输入ls查看分区信息，参考修改即可。

    5.2.3.2 添加硬盘ISO镜像文件启动菜单（仅对当前主机硬盘有效）

    参考硬盘启动安装Linux一文，将启动菜单内容添加到U盘的grub.cfg文件内。
    注：指定磁盘部分需要微调一下。
    硬盘启动时，硬盘本身默认(hd0,1);
    U盘启动时，U盘本身默认为(hd0,1), 硬盘则为(hd1,1)
    实际内容可在启动菜单页面按c进入命令行界面，输入ls查看分区状况。

    menuentry "Ubuntu LiveCD" {
    set root=(hd1,3)
    linux /ubuntu18/vmlinuz boot=casper iso-scan/filename=/ubuntu18/ubuntu-18.iso ro quiet splash locale=zh_CN.UTF-8
    initrd /ubuntu18/initrd
    }
    menuentry "Mint LiveCD" {
    set root=(hd1,3)
    linux /mint191/vmlinuz boot=casper iso-scan/filename=/mint191/linuxmint-19.1-xfce-64bit.iso ro quiet splash locale=zh_CN.UTF-8
    initrd /mint191/initrd.lz
    }
    menuentry "Install Arch" {
    set root=(hd1,3)
    linux /arch/vmlinuz archisolabel=ARCH_201903
    initrd /arch/archiso.img
    }
    menuentry "manjaro.xfce LiveCD" {
    set root=(hd1,3)
    linux /manjaro/vmlinuz-x86_64 misolabel=M1803 boot=boot iso-scan/filename=/manjaro/manjaro-xfce-18.0.3-stable-x86_64.iso locale=zh_CN.UTF-8
    initrd /manjaro/initramfs-x86_64.img
    }

    5.2.3.3 添加U盘ISO镜像文件启动菜单（）

    复制ISO文件，编辑菜单
    7.4Gb的空间放了4个iso镜像文件，启动菜单如下

    menuentry "Mint usb-boot-iso-mint" {
    set root=(hd0,1)
    linux /boot/iso/mint/vmlinuz boot=casper iso-scan/filename=/boot/iso/mint/linuxmint-19.1-xfce-64bit.iso ro quiet splash locale=zh_CN.UTF-8
    initrd /boot/iso/mint/initrd.lz
    }
    menuentry "Arch usb-boot-iso-arch" {
    set root=(hd0,1)
    linux/boot/iso/arch/vmlinuz archisolabel=ARCH_201903
    initrd/boot/iso/arch/archiso.img
    }
    menuentry "manjarousb-boot-iso-manjaro" {
    set root=(hd0,1)
    linux /boot/iso/manjaro/vmlinuz-x86_64 boot=boot iso-scan/filename=/boot/iso/manjaro/manjaro-xfce-18.0.3-stable-x86_64.iso locale=zh_CN.UTF-8
    initrd /boot/iso/manjaro/initramfs-x86_64.img
    }

    5.3 支持大文件的BIOS模式

    https://www.pendrivelinux.com/boot-multiple-iso-from-usb-via-grub2-using-linux/
    http://xstarcd.github.io/wiki/Linux/boot-multiple-iso-from-usb-via-grub2-using-linux.html
    使用grub2制作U盘引导iso

    将U盘分为两个分区:
    sdb1:用于放数据(NTFS)，使用剩余空间(Windows只能识别到U盘上的第一个分区)。
    sdb2:用于引导(FAT32)，设置boot标志，安装grub，放置用于启动文件，约2GB(grub/winpe/CDlinux/linuxmint)，若加上win7安装包，约需6GB。

    具体没有实测，请参考原文，原文有大量启动菜单代码可供参考。

    其他参考：

    http://xstarcd.github.io/wiki/Linux/boot-multiple-iso-from-usb-via-grub2-using-linux.html
    使用grub2制作U盘引导iso (有多系统引导范例可供参考！)
    grub2基础教程-修订版: http://forum.ubuntu.org.cn/viewtopic.php?t=290405

    创建U盘多引导ISO Update:2017-06-17
    # 旧版本grub使用：--root-directory=/media/USB，如:Ubuntu 10.04,grub-install (GNU GRUB 1.98-1ubuntu13)
    grub-install --force --no-floppy --root-directory=/media/uboot /dev/sdb
    # 新版本grub使用：--boot-directory=/media/USB/boot
    #grub-install --force --no-floppy --boot-directory=/media/uboot/boot --target=i386-pc --recheck /dev/sdb
    grub-install --force --no-floppy --boot-directory=/media/uboot/boot /dev/sdb

    http://www.cnblogs.com/f-ck-need-u/p/7094693.html
    grub2详解(翻译和整理官方手册)

    https://help.ubuntu.com/community/Installation/UEFI-and-BIOS#Make_a_system_bootable_in_UEFI_as_well_as_BIOS
    安装 / UEFI和BIOS
    https://help.ubuntu.com/community/Installation/FromUSBStick
    https://help.ubuntu.com/community/DiskSpace
    BIOS-Boot或EFI分区（GPT磁盘上需要）
    如果要在GPT磁盘上安装Ubuntu （可以通过'sudo parted -l'命令检查），则需要EFI分区（如果BIOS设置为EFI模式）或 BIOS-Boot分区（如果您的BIOS设置为传统模式）。

    BIOS-Boot分区：
    装载点：无
    类型：无文件系统
    描述：BIOS启动分区包含GRUB 2的核心。如果您在GPT磁盘上安装Ubuntu，并且固件（BIOS）设置为传统（非EFI）模式，则必须执行此操作。它必须位于GPT磁盘的起始处，并且具有“bios_grub”标志。
    尺寸：1MB。

    EFI分区：
    挂载点：/ boot / efi（无需设置此挂载点，因为安装程序会自动执行此操作）
    类型：FAT（通常为FAT32）
    描述：EFI分区（也称为ESP）包含一些引导文件。如果固件（BIOS）设置为以EFI模式启动HDD（默认情况下是越来越现代的，> 2011年的计算机），则是必要的。它必须位于GPT磁盘的起始位置，并具有“引导”标志。
    尺寸：100~250MB

    https://help.ubuntu.com/community/Installation/UEFI-and-BIOS/original-attempt
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