方永、南天紫雲

翻linuxsir的精华贴，看到“GRUB源码分析”一文，其中几位前辈谈笑于源码、原理之间，颇感现在世风日下，学习气氛大不如前，耐心看完后尚觉许多不足，一如linuxsir坛子里的语调，太文邹邹，而且关键之处并没有讲到。遂花了点时间读了读grub4dos及grub2的代码，以及非常非常好的一篇文章——grub2的info手册。

grub4dos启动分三个阶段，stage1、stage1.5、stage2，stage1在MBR中，stage1.5在“MBR gap”中，stage2在文件系统中。MBR就是磁盘的最开始的512个字节，stage1写在了MBR的前446个字节中，剩下的60来个字节还要放分区表。stage1判断磁盘处于CHS或者LBR模式并运行相应代码，将stage1.5装载到内存并运行stage1.5。stage1.5在“MBR gap”中，也就是MBR与第一个分区之间的那点儿间隙，因为现在的磁盘空间都很大，为了提高性能，好的分区工具默认都是兆字节以上对齐的，所以这个间隙常常在1M以上，但怕的就是例外，所以stage1.5一般保持在31Kb以下。stage1.5稍微大些，所以能够识别一些文件系统，grub和grub4dos或许在这里对文件系统的处理的种类和数目不同。stage2在文件系统中，stage1.5能够访问文件系统并找到stage2的文件并运行，stage2加载配置文件并给出菜单选项或者mini shell。

分三个阶段，是由于代码储存空间的限制，MBR就那么点字节，现代的编译器生成的helloWorld也都在1K以上，所以“MBR gap”的空间就显得非常宝贵和重要，但是现有的文件系统种类很多，即使DOS中的FAT驱动，也有好几K，31K对于驱动所有的文件系统来说又显得非常狭小了。stage1.5只是加载少量文件系统的驱动，避免代码膨胀。

这里突显了供需矛盾是如何的尖锐。

grub的开发者们也在思考怎么解决这个问题。于是grub2就诞生了。grub2是重写的，相比原先的grub，最重要的变化就是模块化。而且更加健壮了。模块化不仅仅是能看到的那些grub目录中的.mod文件，更重要的地方在于grub2的安装过程。

新的grub启动分两个阶段，boot.img、cdboot.img、pexboot.img这些是一个阶段，然后是core.img这个阶段，和原来的grub相比较，boot.img阶段对应于stage1阶段，core.img对应于stage1.5阶段，因为它们储存的位置是一样的（当然，core.img也可以安装在其它地方），但是，新的grub在core.img阶段之后，基本的功能已经有了，即使所有的分区全部格式化了，还能抛出一个mini shell。这就是相对健壮的原因。

新的grub在core.img这个阶段完成之后，根据grub的环境变量prefix和root找到.mod模块文件，然后加载normal模块，这个模块会加载配置文件，最终看到了grub的菜单选项。

prefix和root环境变量是硬编码写入到core.img里面的，其实就是grub-mkimage及grub-install等安装工具将一个配置文件生成并打包进core.img镜像文件中。这些安装工具会检测文件系统等信息，生成特定的core.img并默认写到“MBR gap”中，因此有时重新分区后会出现一个”grub rescue”的shell，只要根文件系统及.mod文件还在，输入下面的命令：

set # 查看当前的环境变量
ls # 查看当前的分区情况
set prefix=xxx # 设置perfix变量，默认是/boot/grub
set root=xxx # 设置root变量，根文件系统所有分区
inmod normal # 加载normal这个模块
normal # 运行normal命令,这个命令存在于normal模块中

就可以恢复整个系统，系统启动后重新安装一下grub就可以了。

新的grub的stage2，由于模块存在于文件系统中且是一系列文件，而且core.img安装时只集成模块文件存在的那个分区的文件系统的驱动，所以相比grub4dos将需要的所有代码放在GRLDR单个文件中不太灵活，而且grub4dos的安装只是将固定的字节流写入，更为简便。所以可以将GRLDR复制到多个分区根目录底下，格式化其中一个分区并不会影响grub4dos的启动，另外，grub4dos可引导各种镜像文件包括光盘镜像文件，而且网上学习资源充足，学习成本比较低，这是许多人仍在用旧的grub的一个原因。我非常喜欢grub4dos的光盘引导功能，开虚拟机速度慢，重要的是不能如实反应真实的情况。

新的grub不仅仅设计理念做了重要改变，而且更像个微型系统，其本身提供变量、分支循环等语言的基本结构，语法接近于linux shell语言。添加了很多新的特性，提供了lua模块，为grub功能的扩展提供了极好的接口，png、jpg图像可直接作为背景，这个很喜欢；可定义主题，提供了各种控件，如标签、进度条、滚动条等等，甚至有容器，具有极高的可定制性，语法也契合主流。光盘的启动界面是很重要的，第一印象嘛，grub的主题定制功能提供了做出功能强大、界面绚丽的机制。

目前grub的开发十分的活跃，而且release版已经非常地稳定，我在几台电脑上安装了新的grub，没有出现过因为grub自身的bug导致启动失败的情况。