¶ 前言
我发现，大部分玩linux的人，出现问题的主要原因都是卡在安装系统这个门槛上。因此，决定彻底的研究和解决这个问题，让大家能够愉快的使用linux，投入开源的怀抱。
本文假设你具备如下知识：
- 懂得进入bios
- 懂得百度
- 懂得用工具翻译简单的英语单词
- 具有基本的电脑常识
¶ 一、历史
硬件开机需要经过自检过程，自检程序bios固化到主板里面，从bios时代 到uefi 的转变，让启动系统变得更加强大（虽然也不是很智能）。
CSM 兼容性支持模块，uefi兼容老bios的手段，应该关闭，因为这个会出现问题。
UEFI很多改进，但对我们关心的启动问题而言，它比BIOS进步的地方是：
- 简单的引导菜单
- 没有512字节引导扇区限制
- BIOS支持的主引导记录MBR只有4个分区，并且同时只能选中一个活动分区，UEFI没有这个限制 （关键改进）
- 从不限大小的文件启动，而非看不见的扇区 （关键改进）
- 更多引导选项
- 基于unicode 的输入、输出、错误控制台
- 众多shell 工具和支持.nsh 脚本
¶ 二、UEFI 原理
启动管理器功能：
- 控制操作系统和efi应用程序引导顺序和位置
- EFI驱动程序
- 引导管理器选项
- NVRAM维护菜单（存储在主板中）
- flash更新
- 硬件诊断测试
启动步骤：
- 主板通过菜单读取设备上的引导文件
- 如果没，读取bootia64.efi（现bootx64.efi)
- 如果没，通过网络读取PXE 服务器引导
- 如果没，启动efi shell （如果有）
¶ 三、UEFI 引导windows
windows 支持uefi的版本是从win7开始，记住只选64位。现在很多整合的启动u盘印象还是32位的，不建议使用。
¶ 3.1 用到的工具：
- bcdboot.exe ：可以设定主板引导菜单，可以复制引导文件到esp引导区（不需要手动复制，以免不完整导致bug），推荐使用！
- bootmgfw.efi ：这是windows的核心引导程序,在\Windows\Boot\EFI目录可以找到,安装光盘其实也有,你可以搜索看看
- bootx64.efi ：这是uefi默认加载的程序。
- bcd ：这是windows引导菜单文件,
- diskpart ： 这是一个磁盘命令行工具，uefi引导需要磁盘的mbr分区表格式转化为gpt分区表格式。（注意涉及这些涉及硬件操作的命令，应该用管理员权限，并注意备份数据）
- bcdedit : 这是一个编辑bcd菜单的命令行工具
¶ 3.2 基本策略：
- 在主板中建立启动菜单，而不是争夺bootx64.efi的使用权。windows很野蛮，他会将自己的启动文件bootmgfw.efi覆盖这个文件。如果你的linux依赖这个文件来启动，再次安装windows的时候就会启动不了。但是如果你是在主板里面建立的直接引导linux启动文件的菜单，它就是独立不被干涉的。
- 建立uefi shell工具，这个工具可以帮助修复引导菜单，或者加载进入系统，再通过系统使用修复菜单。
¶ 3.3 附加工具（图形化）：
命令工具虽然能够使用，但是不太友好，要求用户背指令，因此可以选择一些图形化的工具来辅助解决问题。
- DiskGenius 磁盘管理
- BOOTICE 这是bcd菜单编辑工具，版本1.3.4 x64。
¶ 3.4 演练
¶ 3.4.1 确认主板是否支持uefi
- 如果是全新安装，进入bios选择uefi模式，关闭csm兼容模式，关闭安全启动，安装系统即可。
- 如果已经安装，确认是否以uefi模式安装的，还是mbr模式安装。如果是uefi模式安装，可以关闭csm兼容模式，关闭安全启动。
- 如果是mbr模式安装，需要转换成uefi模式（下一步）
¶ 3.4.2 调整磁盘，将mbr转换为gpt，建立esp分区，调整分区留出空间给下一个系统
这一步用diskgenius操作比较舒服.下面用diskpart 演示一下:
- 先以管理员方式启动cmd
- 录入
diskpart进入磁盘管理模式
list disk 列出磁盘,可以查看磁盘信息:
我的磁盘都是Gpt格式的了,只有磁盘4不是,磁盘4是我刚插进用来演示的u盘.diskpart的使用逻辑是你想操作什么,要先选中该对象,从选中磁盘,到选中分区,一层一层进行.转换分区是对整个磁盘的分区表进行操作的，所以应该选中磁盘。
select disk 4 选中磁盘4.
convert gpt 将选中的磁盘转换为gpt分区表格式。
看来u盘是无法演示下去了。在磁盘管理模式用exit可以退出.
那么用diskgenius继续演示：
对磁盘4右键菜单，选中“转换分区类型为GUID格式”这个菜单项，即是转换gpt的另一种说法。
遇到问题不要惊慌，都是很正常的。转换需要空间，怎么腾出空间？这个都是dg磁盘工具可以实现的功能。
用过磁盘工具的朋友都知道，磁盘是以一个陌生的单位来计算容量的，那就是扇区，那么一个扇区等于多少个字节呢？一般是512Byte，也就是半K，逼死强迫症。33除以2等于20k左右，非常小的一个容量需求。只要调整分区大小，前后腾出空间即可。
先划分1000mb空余在前端，100mb空余在后端，压压惊。
顺利转换后，新手朋友一定要学会观察信息，不要因为陌生就忽略：
可以看到磁盘类型变成gpt了，理论上，这时候你的磁盘就能被uefi识别，并用来引导。
但是，你应该建立一个专门用来放引导文件的分区，它叫esp分区，格式是非常通用的fat格式，因为不同系统支持的分区格式不相同，uefi不可能每一种都能操作，因此它就选择了最简单的分区格式，让操作系统们将引导文件放里面。
因为我们刚才预留了很多前端空间，这时候就派上用场了。右键选择磁盘4下面的F:分区，选择菜单：建立ESP/MSR分区：
因为刚才gpt分区表用了一点点，所以分了个998mb的esp分区。
最后是保存改动，一切才会生效。如果你误操作，可以别保存关闭，再打开重来一遍。
到此，磁盘转换完毕！
¶ 3.4.3 复制启动文件到esp分区
如果不复制启动文件到磁盘4的esp分区，是否就无法启动磁盘4上面的系统？
非也！ 因为你可以在其他磁盘，甚至是主板上面的引导菜单（需要用工具建立）启动磁盘4。因此最关键是磁盘的gpt格式。那么esp分区相对一个磁盘来说它是怎样的作用呢？它是为了让该磁盘独立引导的时候，uefi可以在此找到bootx64.efi 文件。
esp默认是被系统隐藏的，diskpart可以解除这个限制：
同理，diskpart进入磁盘工具，select disk 4选择磁盘4，list partition查看分区信息：
显示系统即esp分区，这时候应该先选中这个分区，然后才能进行操作：select par 2,然后分配个z:盘符给它assign letter=z。
这时候，你实际上可以访问它，但是默认权限不是管理员权限的，用管理员权限打开cmd，通过命令行来打开z:盘,或者,直接用diskgenius来操作。
其实你需要分配一个盘符，也能通过diskgenius操作esp盘，问题你只能手工复制相关文件，其实还是用命令行高效，而且有保证一些，因为你不清楚下一代windows会怎么修改启动文件的配置，用命令行可以保证你的操作兼容性更高一些。
重要命令:
bcdboot d:\windows /l zh-cn /s z: /f UEFI /addlast /d /v 基本格式就是bcdboot 系统 /l 语言 /s esp所在分区 /f uefi启动 /addlast 添加菜单项放在后面 /d 保留默认启动项 /v输出详细信息。当然这里面有些参数不是必要的。
这个命令最终的结果是什么？
他就是复制了 bootx64.efi、bcd、bootmgfw.efi、bootmgr.efi、memtest.efi还有一堆语言包。
前面也说了，最关键的是 bootmgfw.efi和bcd。bootx64.efi 只是一个占位文件，bcdboot直接就是把bootmgfw.efi改名成bootx64.efi而已。其他都不是关键的。
但是，放的位置是至关重要！
- efi/boot/bootx64.efi
- efi/microsoft/boot/bootmgfw.efi
- efi/microsoft/boot/bcd
只需要如此安放，即可完成启动文件的配置了。
但是，uefi怎么知道我们需要启动哪个硬盘的esp分区呢？经过我测试，如果是外置的u盘，uefi会自动增加启动项，如果是内置硬盘，uefi就比较傻，这里面的设计似乎不是很完善，也许不同厂家有不同的设计方案，所以下一步，我们来实现怎样增加启动选项在主板中，彻底解决些模糊的地方。
¶ 3.4.4 编辑引导菜单
这里应该明确两个引导菜单，一个是主板里面的，我的主板需要按F11才会弹出这个菜单，或者直接进入bios内部设置启动顺序。这个我称为主板引导菜单。
另一个是操作系统生成的引导菜单，在这里就是存放在esp分区里面的bcd文件。这个bcd是windows专用的引导菜单，如果用linux，它可能用的是grub的引导菜单。windows的引导菜单是不会理会linux的，非常傲娇，而linux的grub引导菜单则可以引导windows。
明显的，我们如果操作的是主板的引导菜单，无疑是最高层级的，因为它是uefi自身的引导菜单，而不是某种操作系统自带的。只要兼容uefi，不管是linux，或者windows，或者chinaOS都没问题的。
然后，我这里首先介绍的是怎么操作bcd引导菜单：
bcdedit /store z:\efi\microsfot\boot\bcd 这里的bcdedit就是操作bcd菜单的系统自带工具，/store是指定bcd文件，如果你不是修改当前系统的。整个命令会列出bcd菜单的内容：
第一条{bootmgr}是windows 启动管理器，即bootmgfw.efi。 第二条是windows 启动加载器，即\windows\system32\winload.efi。比如你装了两个windows，一个在c盘，一个在d盘，那么两个系统的加载器就分别在自己的windows目录下面。而device指定了盘符。
总的流程就是bootmgfw.efi 打印出引导菜单bcd，用户选择某个菜单项，它即调用该项的系统加载器来装载系统。
明白这个过程，对于若干个windows来说，我们只需要添加对应的菜单项即可，用bcdboot 可以实现，因为它添加新菜单项并不会覆盖旧的bcd，而会智能处理每一次的变更。
如果不想使用命令行，可以借助bootice这个工具来编辑菜单，新版1.3.4甚至还能修改主板的菜单，非常强大。
选择修改z:\efi\microsoft\boot\bcd 引导菜单。
我现在c盘里面有一个win10，d盘有个win7，e盘有个deepin，现在我增加win10的启动项：
发现还支持所谓的实模式，试一下能不能加载deepin：
选择uefi页，修改启动序列，可以对主板菜单做修改，推荐这个方式去实现引导！：
¶ 3.5 演练结果
- 用bcdboot更新菜单项是最稳定的,如果bcd有问题,先删了再用bcdboot添加.注意,bcdboot 先加入低版本windows,后加入高版本windows,这样高版本可以兼容低版本。另外,经测试win7不是完美兼容uefi的。
- bootice虽然是一个很老的工具，连win10的选项也没有，但是大多数情况都能使用。
- 实模式无法引导linux efi文件
- UEFI菜单需要添加bootmgfw.efi路径。添加esp分区中的bootmgfw.efi。
- 主板会自动添加硬盘的windows boot manager选项,索引到c盘的esp分区\EFI\Microsoft\Boot\bootmgfw.efi(这个应该每个厂家不一定相同),就算你删了或者改名,他自动重新生成.并且，如果发生引导失败，windows boot manager就会自动抢占第一。
- u盘有点特殊，第一次生成：UEFI：（FAT）SanDisk菜单项，但是并不能进入u盘的引导，然后会生成第二个同名菜单项，就能引入。莫名其妙！也许是因为我u盘弄了两个盘，让主板傻了，两个盘都是uefi可以识别的，如果只有一个盘应该会比较正常。
好，uefi引导windows部分到此结束。
¶ 四、UEFI 引导linux
因为，linux一般能够比较好的协调和windows的并存关系，当你正确安装windows（用第三节的知识），linux的安装就是水到渠成的事情。
如果是全新安装，同样的，进入bios改成uefi启动，关闭csm兼容模式，关闭安全启动secure boot。
注意磁盘分区表格式为gpt。安装镜像版本比较新，能够支持uefi，然后正常安装即可。
如果你想深入定制linux的引导，请参考第七节 grub的使用说明。
¶ 五、UEFI 做引导盘
¶ 5.1 引导设备的文件系统
有一点需要明确，u盘，光盘等即插即用设备，它的引导方式和硬盘有所区别。
尤其是光盘，它使用的是专门的光盘格式，即.iso结尾的镜像，而硬盘的镜像是没有这种法则的。
当然，现在（2019年）我们更加常见的设备是u盘。因此我们主要是和各种硬盘镜像，或者虚拟机硬盘镜像打交道。
当然，我们下载的镜像，却经常是.iso结尾的。因此也要求我们对此有所掌握。
硬盘分区结构有bmr和gpt两种，文件系统有windows 的 fat，ntfs；linux 的ext；苹果Mac OS的hfs。
光盘文件格式：
- cdfs iso-9660 level 1 支持8.3短文件名
- cdfs iso-9660 level 2 支持长文件名
- udf ios官方改进
- joliet 微软对iso-9660的改进
- hfs 苹果的改进
- rock ridge 操作系统unix的改进
¶ 5.2 用到的工具
以linux为例：
- mkfs
- cp
- dd
- mount
- losetup
- mkisofs
¶ 5.3 总体思路
光盘也好，u盘也好，总的来说，只需要借助工具生成可引导格式便可。对u盘来说，基本就是复制硬盘启动的思路，只有细微差别。对于光盘来说，需要满足iso格式的特殊规定，启动区空间和容量有所限制。
所谓可引导设备，说到底就是让uefi能够在特定位置读取里面的引导管理器，如bootx64.efi等文件，所做的必要布局而已。
- 准备数据文件
- 准备引导文件
- 镜像制作工具
- 写入设备
对不同文件系统之间的数据操作过程是：
- 加载镜像a
- 加载镜像b
- 文件从a复制到b
整体来说，数据操作就是简单的复制文件，而启动镜像的制作在准备数据文件的基础上，使用特定的制作工具，加特定的引导文件即可。
¶ 5.4 u盘启动镜像
其实可以直接对u盘进行操作。如第三节演示的那样。但这里还是按照 先准备数据，启动文件，然后制作镜像，然后写入u盘这个思路进行演练。
以debian linux 最小镜像mini.iso为例，下载地址：http://ftp.nl.debian.org/debian/dists/stretch/main/installer-amd64/current/images/netboot/ 。
这是一个可以启动的光盘镜像，里面的内容是这样的：
当然，我们可以简单的提取文件，但是linux支持挂载iso文件系统，先挂载了再操作也是挺方便的。
sudo apt install udftools #安装udf光盘文件系统工具套件，安装完就有mkfs.udf了
sudo apt install mkisofs #安装通用光盘制作工具，比上一个强大，建议使用
file mini.iso 显示这个镜像并非光盘镜像，而是一个硬盘镜像，很多时候下载的镜像，虽然是iso结尾，但是却并不一定是光盘文件系统的，这有点奇葩。
为了提取里面的引导文件，我想提取里面的启动数据，因此就必须要挂载这个硬盘镜像，根据信息，是这个硬盘有三个分区，如果你用mount直接挂载它，是挂载第一个分区，其他两个分区需要使用losetup命令。
这里需要了解一下linux的设备和文件系统基本知识。
linux中的设备被虚拟成一个文件，放在/dev/目录下，通过一个/dev/loop# （#是数字）的设备，可以将一个普通文件模拟成硬盘，然后对该文件进行读写，分区，格式化文件系统等操作。
因此，通过这个手段，可以不刻录到实际设备上，也能够装载镜像文件。但是如何读取镜像中的分区信息，并挂载其中一个分区呢？这就是losetup工具的能力。
losetup -f # 查看还没有被使用的loop设备
fdisk -l mini.iso #fdisk是一个分区工具，这命令列出镜像的分区情况
sudo losetup -o 122880 /dev/loop0 mini.iso #根据信息，扇区240开始是efi分区，每个扇区512字节，240*512=122880 ，设置装载的偏移开始点在这里。然后这个loop0就是建立在该分区上的虚拟设备了
sudo mount /dev/loop0 mini #将设备装载入本地文件系统中的mini目录，mini目录内的内容就是分区的内容。然后就能通过普通的文件操作，执行数据任务了。
这个分区只有一个文件：efi/boot/bootx64.efi . 接下来就是准备好我们要建立的镜像的内容。
总结一下，因为这部分的操作细节和顺序很重要！很容易出错。如果你想打开镜像的某一个分区：
- 用fdisk 或者gdisk查看分区类型，分区起始扇区，扇区大小，计算好偏移量（字节）
- 用losetup装载指定偏移位置（字节）的镜像到设备/dev/loop#
- 用mount装载设备内容到指定的目录下
- 卸载过程正好相反，umount-》losetup -d
如果你想制作镜像：
- 用
dd建立一个大文件，可以装载整个文件系统大小的。 - 用
fdisk或者gdisk分区，设置好分区类型（注意），记住每个分区的起始位置，和计算偏移量（字节） - 用
losetup装载指定偏移位置（字节）的镜像到设备/dev/loop#，记住这个设备和分区的对应关系 - 用
mkfs -t 文件系统格式化设备，即是格式化了对应分区 - 用
mount装载设备内容到指定的目录下，然后就可以复制到这个分区了。 - 卸载过程相反顺序进行。
¶ 六、UEFI shell
EDK（EFI开发工具包）子项目。shell即命令行。uefi shell很重要，因为不需要启动进入系统，它就可以让你执行很多命令，从而可以修复引导程序。
- Shell.efi 精简版
- Shell_full.efi 全功能版
- shellenv.efi 扩展nshell
memmap 1> Foo.txt #标准输出重定向，unicode编码
memmap >a Foo.txt #标准输出重定向，ASCII编码
memmap 2>> Foo.txt #错误输出追加，unicode编码
shell 命令：
dmen drivers dh dmpstore devtree help ? err 错误级别 devices map 映射 guid 显示guid connect mount 块设备安装文件系统 pci 配置pci disconnect load 加载驱动 mm 设置mem/io/pci openinfo unload 卸载映像 reset 重置系统 reconnect loadbmp stall 停顿 drvcfg nshell getmtc drvdiag ver 版本 hexedit loadpcirom memmap 内存映射 Setsize bcfg 显示配置 Set 设置环境变量 Dblk 显示块设备 alias 别名
shell 内部命令：
help dh 显示句柄 map guid alias set exit cd 进入目录 type
shell 外部命令：
- 类dos：
attrib 属性date 时间edittimebreakcls 清屏modevol - 类Unix：
ls 列出文件rm 删除cp 复制mv 移动mkdir 新建文件夹typealiassettouch
.nsh 批处理命令：
echo 回显 exit 退出 for goto if pause 暂停
startup.nsh 自动运行批处理
¶ 6.1 efi shell环境使用
技巧：
- 向上箭头 ： 上一个命令
- 向下箭头 ： 下一个命令
- TAB ：补全
- PgUp ： 向上滚动屏幕
- pgDown： 向下滚动屏幕
- -b 参数： 分页显示信息
- -q 参数： 取消确认
- help 命令： 命令的使用帮助
-
- : 匹配任意字符串
- cls 7：清屏，并设置背景色为浅灰
- -sfo 参数： 标准格式化输出信息
- mode 80 25 : 将控制台设置为80×25大小。
- reset： 重启
- set ： 查看和设置环境变量
命令：
- ver 显示shell的版本
- 文件管理：
cp复制/rm删除/del删除/ls显示文件列表/comp比较文件内容/edit编辑/eficompress压缩/efidecompress解压缩/mkdir新建文件夹/mv移动/parse检索内容/setsize设置文件大小/touch跟新文件时间/type显示内容/ map -r：刷新识别的fat文件系统BLK0::进入BLK0盘cd： 进入目录connect 17 19将19驱动连接到17设备dblk blk0 2 1打印块设备第2块的1块内容devices输出设备列表：1.设备编号/2.设备类型(R.控制器、B.总控制器、D.设备控制器)/3.配置协议/4.诊断协议/5.父控制器数/6.设备数量/7.子控制器数/8.设备名称devtree树状图输出设备dh 52显示52号设备信息。-p 协议，-d 显示驱动， -v 详细信息。disconnect断开驱动dmem 2 1显示内存地址2的1byte内容drivers驱动列表：1.驱动编号/2.版本/3.类型/4.配置协议/5.驱动协议/6.设备数/7.子设备数/8.驱动名称/9.设备路径ifconfig -l列出网络配置load file加载驱动，-nc 不自动连接设备。memmap内存信息openinfo 90显示和句柄关联的信息pci列出pci信息：1.段号/2.总线号/3.设备号/4.功能号/名称-类别 设备smbiosview显示smbios信息vol文件系统的卷信息
¶ 七、GRUB 和其他引导系统
grub 是开源世界一个流行的引导管理器，它有点过于强大，不但能引导各种各样的linux，还能引导windows。即支持bmr又支持uefi，甚至支持各种各样的文件系统，还能增加字体，美化菜单。这简直就是个微型操作系统，也正是如此，导致它也过于复杂。但不管怎么说，grub还是开源世界最流行的引导管理器。
¶ 7.1 安装
主文件夹：
- /boot/grub/
- /etc/grub.d/
- /etc/default/grub/
- /usr/lib/grub
默认菜单：
- /boot/grub/grub.cfg 主菜单由下面脚本合成
- /etc/grub.d/00_header 环境变量
- ……/05_debian_theme 背景，颜色，主题
- ……/10_linux 内核菜单项
- ……/20_memtest86 内存测试菜单项
- ……/30_os-prober 其他系统菜单项
- ……/40_custom 用户菜单项
- /etc/default/grub 默认环境设置
Linux内核和镜像：
- vmlinuz 内核常见文件名
- initrd.img 映像常见文件名
grub能力列表：
- grub-mkconfig 菜单生成
- save_env、load_env、grub-editenv 配置存储
- 通过文件系统标签和UUID识别设备
- 支持pc efi，pc coreboot
- 支持ext4，hfs+和ntfs
- 支持LVM、RAID设备
- 提供图形终端和图形菜单
- 支持翻译、国际化
- 提供启动映像
- 支持动态加载的模块，和灵活构建核心映像
- 多引导规范：multiboot、chainload、loopboot
- 识别可执行格式：a.out 和 elf
- 支持解压缩gzip和xz文件
- 传统磁盘调用CHS（最大1024柱面）和逻辑块地址LBA
- 远程终端
- grub-mkrescue 制作grub救援cd
设备和路径语法：
(fd0)软盘驱动设备，第一个编号0(hd0,msdos2)硬盘1，msdos分区2，分区从1开始编号，扩展分区从5开始编号。msdos是一个分区方案，另一个是gpt(hd1,gpt2)/boot/a.txt路径格式/boot/unix 路径\\?\c:\windows UNC表示路径- (cdrom) 光盘
- (ahci0)
- (usb0) usb设备
- (memdisk) 内存盘
- (host) 网络主机
- 0+100 读取0到99块
- (hd0)+1 读取硬盘1的第一个块，即开始的512字节
grub引导镜像：
/usr/lib/grub/x86_64-efi*新式efi/usr/lib/grub/i386-pc传统bios- boot.img 512b大小的第一段镜像，支持mbr
- cdboot.img 制作可引导cd的引导镜像，需添加iso9660和biosdisk模块
- diskboot.img 硬盘启动版
- pxeboot.img 网络启动版
- lnxboot.img 模拟linux内核，兼容lilo
- kernel.img grub核心功能
- core.img 整合后的核心镜像，由grub-mkimage构建，推荐小于32kb
- *.mod 大部分功能以模块文件提供
网络引导：
- grub-mknetdir --net-directory=/srv/tftp --subdir=/boot/grub -d /usr/lib/grub/x86_64-efi
com串行终端：
- serial --unit=0 --speed=9600
- terminal_input serial;terminal_output serial
构建命令：
grub-install 设备：--boot-directory=启动根目录，grub默认复制内容到此--recheck重建设备映射，/boot/grub/device.map；--no-rs-codes关闭bios启动模式的引导记录备份；--compress=no|xz|gz|lzo压缩选项；--directory=模块目录；--fonts=字体文件名；--install-modules=安装的模块；--pubkey=嵌入的公钥；--locale-directory=/usr/share/locale本地化文件；--modules=预载模块；--themes=starfield主题；--allow-floppy软盘引导格式；--bootloader-id=efi下的子目录名；--core-compress=xz|none|auto内核映像压缩选项；--disk-module=bios模式下的磁盘选项；--efi-directory=efi根目录；--force强制；--force-extra-removable强制安装到移动设备；--force-file-id强制不使用uuid；--label-bgcolor=背景色；--label-color=前景色；--label-font=字体；--macppc-directory=mac ppc；--no-bootsector=不要安装启动扇区，bios；--no-nvram不要更新主板的启动菜单；--no-uefi-secure-boot不要安装安全启动映像；--product-version=发行版本；--removable启动镜像可用于移动设备；--skip-fs-probe不检索其他系统；--target=x86_64-efi镜像类型；--uefi-secure-boot安装安全启动镜像。grub-mkconfig -o /boot/grub/grub.cfg: 生成配置文件，通过系统/etc/grub.d/下的脚本，和/etc/default/grub脚本生成。grub-mkpasswd-pbkdf2:生成密码grub-mkrelpath 路径：生成相对启动根的路径。grub-mkrescue -o grub.iso生成grub急救盘，通过调用grub-mkimage，xorriso，mkisofs生成。--modules=模块；--xorriso=xorriso；--grub-mkimage=grub-miimage；grub-mount 设备 挂载点可用来检查镜像内容grub-probe 路径|-d 设备得到设备的一些信息，--target=fs文件系统，fs_uuid文件系统通用唯一标识，fs_label分区标签，drivegrub表示的设备名，device系统设备名，partmap分区映射模块，hints_string适用search的搜索提示。--device-map=/boot/grub/device.mapgrub-script-check /boot/grub/grub.cfg检查脚本是否存在语法错误grub-editenv 文件名 命令：修改环境块，用来保存用户设置。create新建空环境块；list列出当前环境块。set 变量=值设置变量；unset 变量删除变量；grub-file --is-x86_64-efi 文件：测试文件是否为参数指定类型grub-fstest 映像 命令：blocklist 文件显示块列表；cat 文件；cmp 文件 本地文件比较；cp 文件 本地文件；crc 文件；hex 文件；ls 路径；xnu_uuid 设备。--diskcount=；--crypto 加密；--zfs-key；--length=；--root=根设备；--uncompress；grub-glue-efi转换成apple格式grub-kbdcomp制作键盘映射grub-macbless苹果系统blessgrub-menulst2cfg旧版菜单转为新版grub-mkdevicemap -m /boot/grub/device.map输出磁盘映射文件grub-mkfont -o grub.pf2 字体文件：将普通字体转换为grub专用pf2格式字体文件grub-mkimage -o 镜像 模块:制作grub镜像。--config=内嵌配置文件；--compression=xz|none|auto压缩；--directory=/usr/lib/grub/x86_64-efi；--publikey=内嵌签名文件；--memdisk=内嵌内存盘文件；--noteIEEE1275使用；--format=镜像格式（x86_64-efi等）；--prefix=/boot/grub，主目录；grub-mklayout键盘映射grub-mknetdir创建网络镜像目录，TFTP使用grub-mkstandalone -o 镜像 源：创建全模块版本镜像gurb-reboot 菜单项: 设置下次启动的菜单项。--boot-directory=/boot/gurbgurb-render-label苹果.disk_labelgurb-set-default 菜单项：设置默认启动项gurb-syslinux2cfg转换syslinux菜单成grub菜单。os-prober搜索其他系统信息efibootmgr
演练：
#1. 安装
sudo apt install grub-efi-amd64 #uefi版grub
sudo apt install efibootmgr #编辑主板中的UEFI引导菜单
#2. 查看信息
lsblk #查看分区和挂载（比较清晰）
sudo blkid #查看设备和分区信息
sudo fdisk -l #查看设备和分区情况
df -Th #查看空间和挂载点
sudo grub-probe -t device /boot/grub #查找grub 位置
#根据大小等信息获取各个系统所在分区，并记录下对应信息，系统：分区：uuid：文件系统。
#3. 简易安装
sudo grub-install --target=x86_64-efi /dev/sda1 #将grub安装到串口硬盘1分区1，默认安装目录是/boot下的grub文件夹，efi镜像默认安装在/boot/efi下的efi/grub文件夹。可以用--boot-directory=参数指定boot根文件夹，--efi-directory=参数指定efi根文件夹。对移动设备需用--removable并指定两者。grub-install实际通过调用其他工具来完成任务。
sudo update-grub #自动更新grub引导信息，这实际是一个脚本，它调用grub-mkconfig更新/boot/grub/grub.cfg
¶ 7.2 构建
¶ 7.3 配置文件
变量(/etc/default/grub):
- GRUB_DEFAULT 默认启动项
- GRUB_SAVEDEFAULT 保存启动项
- GRUB_TIMEOUT 选择倒计时
- GRUB_TIMEOUT_STYLE 是否展示菜单
- GRUB_DISTRIBUTOR 发行商
- GRUB_TERMINAL_INPUT 输入设备
- GRUB_TERMINAL_OUTPUT 输出设备
- GRUB_CMDLINE_LINUX 内核参数(全部)
- GRUB_CMDLINE_LINUX_DEFAULT 内核参数（标准）
- GRUB_DISABLE_LINUX_UUID 使用UUID
- GRUB_DISABLE_RECOVERY 禁用恢复
- GRUB_VIDEO_BACKEND 图形支持
- GRUB_GFXMODE 分辨率，vesa bios extensions
- GRUB_BACKGROUND 背景图像
- GRUB_THEME 主题
- GRUB_GFXPAYLOAD_LINUX 显示模式
- GRUB_DISABLE_OS_PROBER 是否调用grub-prober发现其他操作系统
- GRUB_OS_PROBER_SKIP_LIST 忽略空格
- GRUB_DISABLE_SUBMENU 是否使用二级菜单
- GRUB_ENABLE_CRYPTODISK 加密
- GRUB_INIT_TUNE 音效
- GRUB_BADRAM 过滤内存坏区
- GRUB_PRELOAD_MODULES 预载模块
脚本语法：
{} | & $ ; <>元字符! [[ ]] {} case do done elif else esac fi for function if in menuentry select then time until while关键字\ '' ""转义序列$(变量)得到变量的值,$1第一个参数#注释内容注释- for
- if
- while、until
- function
- menuentry: title --class --users --unrestricted --hotkey --id $2...{}
- submenu
- break
- continue
- return
- setparams
- shift
- serial: --unit --prot --speed --word --parity --stop
- terminal_input: --append|--remove 终端1 终端2...
- terminal_ouput
- terminfo -a|-u|-v
menuentry “win10”{
insmod ntfs
search --set=root --label win10 --hint hd2,gpt2
configfile /boot/grub/grub.cfg
}
menuentry "winxp"{
insmod ntfs
search --set=root -fs-uuid {} winxp --hint hd0,msdos2
ntldr /ntldr
}
主题资源：
- 颜色 #8899ff
- 字体 pff2， 用loadfont命令
- title-text 标题
- title-font 标题字体
- title-color 标题颜色
- message-font
- message-color
- message-bg-color
- desktop-image 背景
- desktop-image-scale-method 缩放
- desktop-image-h-align 水平对齐
- desktop-image-v-align 垂直对齐
- desktop-color 背景颜色
- terminal-box 终端窗口外框
- terminal-border 终端窗口边框宽度
- terminal-left 终端窗口左坐标
- terminal-top 终端窗口顶坐标
- terminal-width 终端窗口宽度
- terminal-height 终端窗口高度
- label： id text font color align visible 组件和属性
- image： file
- progress_bar: id fg_color bg_color text_color bar_style highlight_style highlight_overlay font text
- circular_progress: id center_bitmap tick_disappear start_angle
- boot_menu: item_font selected_item_font item_color selected_item_color icon_width icon_height item_height item_padding item_icon_space item_spacing menu_pixmap_style item_pixmap_style selected_item_pixmap_style scrollbar scrollbar_frame scrollbar_thumb scrollbar_thumb_overlay scrollbar_slice scrollbar_left_pad scrollbar_right_pad scrollbar_top_pad scrollbar_bottom_pad visible
- canvas: id left top width height
- hbox:
- vbox:
__timeout__id值为这个将由grub更新- cmd颜色名称：black，blue，green，cyan，red，magenta，brown，light-gray，dark-gray，light-blue，light-green，light-cyan，light-red，light-magenta，yellow，white
对grub.cfg脚本的简单分析：
- 操作环境块grubenv
- 定义函数：加载视频模块
- 用uuid搜索字体文件/usr/share/grub/unicode.pf2, 设置gfxpayload=auto，加载视频，加载字体，加载gfxterm图形终端，设置terminal
_output gfxterm终端输出. - 设置菜单显示时间 ，颜色。然后进入实际菜单项
- linux菜单项：加载视频，加载解压缩gzio，判断是否xen模式，加载part_gpt分区模块，加载ext2文件系统，根据uuid搜索设置root位置，加载linux内核，内核参数root= ro quiet；加载linux启动映像盘initrd。
- 其他模式的linux系统项就内核参数不同，root= ro single 或 recovery
- uefi系统安装菜单项：fwsetup
- windows菜单项：加载 part_gpt，加载fat文件系统，用uuid搜索设置root，用chainloader 链式加载 efi/microsoft/boot/bootmgfw.efi微软系统启动管理器。
¶ 7.4 引导命令行
默认的启动过程是：
- normal.mod 模块
- $prefix/grub.cfg 应先设置set root/set prefix变量
引导进入grub命令行，即出现grub>可以输入grub 命令行工具，来修复引导。类似bash，可以使用TAB补全和上下按键寻找历史命令。
ls列出分区。ls (hd2,gpt1)显示分区类型ls (hd2,gpt1)/显示分区内容set pager=1设置信息滚动一屏暂停set显示环境变量，重要信息set root=(hd2,gpt1)设置根目录位置insmod 路径装载模块，模块一般在/boot/grub/x86_64-efi/目录下，如果没有装载模块，很多命令都不能正常使用minicmd.mod很多命令在这个模块normal.mod基本模块，增加normal命令，进入正常模式。linux.modlinux内核装载模块
congfigfile 路径装载grub目录文件，确保首先正确加载了相关mod，否则启动菜单也无法引导系统linux 路径装载linux内核linux16 路径旧款linux内核initrd 路径装载系统映像initrd16 路径配合linux16使用set prefix=(hd2,gpt1)/boot/grub/设置grub目录位置boot启动linux系统映像，多重引导规范chainloader (hd2,gpt2) +1调到下一个引导管理器，链式引导chainloader /efi/microsoft/boot/bootmgfw.efi启动gpt模式的windows引导管理器。drivemap -s (hd0) (hd1)安装dos需要在第一个设备，drivemap交换映射parttool隐藏分区，安装dos用
可用命令列表：
- $? 返回值，0为true，非0为false
- [ : 检查表达式，[ -d 目录是否存在；[ -e 是否存在；[ -f 文件是否存在；[ -s 非空文件；[ -n 非空字符串；[ -z 空字符串；[ (布尔表达式)； -a 与； -o或； ==； !=； <; <=; >; >=； -eq 整数等；-ge 整数大于等于； -gt 整数大于； -le 整数小于等于； -lt整数小于； -ne 整数不等；-pgt; -plt; -nt;-ot
- acpi: 加载acpi表
- authenticate: 检查用户是否在用户列表中
- background_color: 设置活动终端背景颜色
- background_image: 活动终端的背景图
- badram: 过滤掉内存坏区
- blocklist: 块表
- boot: 启动
- cat: 显示内容 --dos
- chainloader: 链式加载引导管理器
- clear: 清屏
- cmosclean: 清CMOS
- cmosdump: 转储CMOS内容
- cmostest: CMOS测试
- cmp: 比较两文件不同
- configfile: 加载配置菜单文件
- cpuid: 检查cpu功能
- crc: 计算crc32校验和
- cryptomount: 挂载加密设备，luks.mod,geli.mod
- date: 时间
- devicetree: 加载设备树
- distrust: 不信任的公钥
- drivemap: 驱动器映射
- echo: 回显
- eval: 执行参数表示的命令
- export: 导出环境变量
- false: 假
- gettext: 翻译字符串,locale_dir/*.mod
- gptsync: 根据GPT填充MBR
- halt: 关机
- hashsum: 计算哈希校验和 --hash --keep-going --uncompress --check --prefix
- help: 显示帮助信息
- initrd: 加载linux映像包
- initrd16:
- insmod: 加载模块
- keystatus: 检查按键状态
- linux: 加载linux内核，其余参数作为内核参数添加
- linux16:
- list_env: 列出环境块中的变量
- list_trusted: 列出可信公钥
- load_env: 加载环境储存块
- loadfont: 加载字体
- loopback: 从映像中创建设备，-d删除设备
- ls: 列出设备或文件
- lsfonts: 列出加载的字体
- lsmod: 列出加载的模块
- md5sum: 计算md5哈希
- module: 多引导内核加载模块
- multiboot: 加载多引导兼容内核
- nativedisk: 本机磁盘驱动
- normal: 进入正常模式，自动执行脚本，装载模块
- normal_exit: 退出正常模式
- parttool: 修改分区表条目
- password: 密码
- password_pbkdf2: 哈希密码
- play: 播放曲子
- probe: 检索设备信息
- pxe_unload: 卸载PXE环境
- read: 读入用户输入
- reboot: 重启
- regexp: 测试正则表达式
- rmmod: 删除模块
- save_env: 保存变量到储存块
- search: 搜索设备，--file|--label|--fs-uuid --set --no-floppy
- sendkey: 模拟按键
- set: 设置环境变量
- sha1sum: 计算sha1哈希
- sha256sum: 计算sha256哈希
- sha512sum: 计算sha512哈希
- sleep: 暂停指定秒,--verbose 显示倒计时
- source: 读取配置文件
- test: 检查文件类型并比较值
- true: 真
- trust: 可信秘钥
- unset: 取消环境变量
- uppermem: 高端内存大小
- verify_detached: 验证分离的数字签名
- videoinfo: 列出可用的视频模式
- xen_hypervisor: 加载xen
- xen_linux: 加载xen
- xen_initrd: 加载xen
- xen_xsm: 加载xen
特殊环境变量：
biosnum:bios启动设备号check_signatures:数字签名验证chosen:选择的菜单项cmdpath:定位于引导映像启动的路径color_highlight:高亮时前景色/背景色color_normal:前景色/背景色config_directory:配置文件目录config_file:配置文件debug:启用调试信息输出default:默认菜单项,参考grub-set-default/grub-rebootfallback:备用菜单项gfxmode:使用gfxterm图形终端gfxpayload:linux内核视频模式gfxterm_font:gfxterm字体grub_cpu:构建的cpu类型grub_platform:pc/efiicondir:图标目录lang:zh_CNlocale_dir:本地化目录/boot/grub/localemenu_color_highlight:菜单项高亮模式前景色/背景色menu_color_normal:菜单项前景色/背景色net_<interface>_boot_file:net_<interface>_dhcp_server_name:net_<interface>_domain:net_<interface>_extensionspath:net_<interface>_hostname:net_<interface>_ip:net_<interface>_mac:net_<interface>_next_server:net_<interface>_rootpath:net_default_interface:net_default_ip:net_default_mac:net_default_server:pager:显示信息长度（/页）暂停prefix:/boot/grubpxe_blksize:pxe_default_gateway:pxe_default_server:root:根目录所在位置superusers:超级用户theme:主题timeout:倒计时timeout_style:倒计时显示方式
环境储存块：
- /boot/grub/grubenv 1k,load_env,save_env
¶ 7.5 busyBox
busyBox 是一个微型linux系统，一般用在救援系统。
¶ 7.6 演练
grub的内容相当杂乱，庞大而复杂，所以整理起来也是非常艰难。如果实在看不懂，那么就照以下步骤进行即可（所有步骤皆实际操作）：
#系统默认已经安装grub，uefi环境下，也就是我推荐的方式，安装的grub组件包括：grub-common、grub-efi-amd64、grub-efi-amd64-bin、grub2-common
# 首先切换到root 管理账号，得到管理权限
sudo passwd root
su
apt list grub* #列出grub相关包，可以看出已经安装的grub包，确认是否uefi环境，然后继续
#1. 简单安装
grub-install --target=x86_64-efi --efi-directory=/boot/efi --bootloader-id=mygrub #x86_64-efi就是grub 的uefi引导框架，--efi-directory这个指示了esp挂载的根在哪里。因为我的esp分区挂载在/boot/efi目录，所以选择在哪里，因此你也可以根据自己的实际情况设置esp分区的根。--bootloader-id 这个参数会在esp分区的/efi/目录下生成对应的文件夹。和mircosoft，ubuntu等文件夹平级。这个命令并不会生成esp分区的/efi/boot/bootx64.efi 默认启动器，只会生成对应文件夹的/efi/mygrub/grubx64.efi启动器，这个时候就没有默认的启动器，如果你想要,可以复制：
mkdir /boot/efi/efi/boot
mv /boot/efi/efi/mygrub/grubx64.efi /boot/efi/efi/boot
#2. 定制安装
# 自动生成的启动器，符合大多数要求，为了演示，接下来对其中某些过程进行定制
# 首先要理解grub-install干了什么，它首先调用了grub-mkconfig生成了菜单，然后调用grub-mkimage生成启动映像
#2.1 生成菜单，会自动调用os-prober搜索磁盘的其他系统，生成菜单
mkdir -p /boot/efi/efi/grub2
grub-mkconfig -o /boot/efi/efi/grub2/grub.cfg
# 自动生成的菜单是根据/etc/grub.d/ 下的脚本，和/etc/default/grub来生成的。因为要定制，所以可以对这个生成后的脚本直接进行编辑。
cd /boot/efi/efi/grub2
nano grub.cfg
#一般只需要增加或删减菜单项即可
#2.2 生成启动映像
grub-mkimage -o grub2.efi --prefix=/efi/grub2 --format=x86_64-efi fat.mod part_gpt.mod #必须要带这俩个模块，否则无法读取gpt分区和fat文件系统的内容，映像必须要读取菜单文件grub.cfg，--prefix指明grub目录位置，另外，菜单用的命令模块也在x86_64-efi目录下面。
cp grub2.efi /boot/efi/efi/boot/bootx64.efi #这个是磁盘默认启动的efi
cp grub2.efi /boot/efi/efi/grub2 #我自定义的grub目录，即现在这个目录已经有grub2.efi 和grub.cfg ,注意grub.cfg的名字是不能改的，已经被固定了，grub2.efi会在设定的目录自动找这个文件。
cp /usr/lib/grub/x86_64-efi /boot/efi/efi/grub2 -r #复制所有模块到目录下面
#重启即可使用自定义菜单启动系统。
cp /boot/vmlinuzxxx /boot/efi/efi/debian/vmlinuz
cp /boot/initrd.imgxxx /boot/efi/efi/debian/initrd.img
#复制默认在/boot目录下的内核和映像盘到我想要的目录下，因为我在grub.cfg新增了一个测试菜单项，路径就指向那里，演示的是debian系统，所以里面已经有debian目录，就复制到那里即可。
#2.3 修改主板菜单
# 最好是从主板菜单启动，因为bootx64.efi会被其他系统抢用。
efibootmgr -c -d /dev/sda -p 1 -l /efi/grub2/grub2.efi -L grub2-debian -g #-c新建，-d 磁盘；-p 分区；-l 启动路径；-L 菜单标题； -g gpt分区。
efibootmgr -b 0005 -B #删除编号0005的菜单项
#以上在debian虚拟机中测试通过，但是这里是手写的，所以也许有纰漏。
¶ 7.7 其他
¶ 参考资料
- UEFI论坛： http://www.uefi.org
- EFI SHELL： http://www.tianocore.org
- ubuntu uefibooting: https://help.ubuntu.com/community/UEFIBooting
- ubuntu grub help: https://help.ubuntu.com/community/Grub2
- archlinux grub wiki: https://wiki.archlinux.org/index.php/GRUB_(简体中文)
- gurb官方文档： https://www.gnu.org/software/grub/manual/grub.html
- arch linux boot loaders: https://wiki.archlinux.org/index.php/Category:Boot_loaders_(简体中文)
- grub for windows中文项目:https://github.com/beatfan/UEFI_grub2
- IBM 中文社区：https://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/l-grub2/#ibm-pcon
- gurb 模块： https://blog.csdn.net/zuosifengli/article/details/7321142
- 编译UEFI版本Grub2引导多系统文件efi: https://www.jianshu.com/p/326e71f67d58
- mkisofs命令制作iso文件： https://blog.csdn.net/halazi100/article/details/45601239
- linux 制作iso 和 刻录DVD: https://blog.csdn.net/jxm_csdn/article/details/52537831
- 文件系统： https://wiki.archlinux.org/index.php/File_systems_(简体中文)
- 金步国linux文档： http://www.jinbuguo.com/
- 关于Windows Boot Manager、Bootmgfw.efi、Bootx64.efi、bcdboot.exe 的详解: https://blog.csdn.net/lindexi_gd/article/details/50392343/
- 系统启动流程: https://wiki.deepin.org/zh/03_按知识点等级划分/01_中阶/05_生命周期/系统启动流程
- 系统安装-000 基础三：Windows与Linux的UEFI引导修复教程: https://blog.csdn.net/qq_15304853/article/details/79054734
- 制作一个能从各种ISO镜象启动的U盘: https://noodlefighter.com/post/note_udisk-for-repair/
- hpe 精简微服务器UEFI Shell参考：http://h17007.www1.hpe.com/docs/iss/proliant_uefi/UEFI_TM_030617/GUID-D7147C7F-2016-0901-0A69-000000001B9F.html