GRUB 引导程序
固件把控制权交给磁盘后，真正把内核搬进内存、并把你调到的那行内核参数交给内核的，是引导加载器（bootloader）。Linux 世界里它几乎姓 GRUB——Debian/Ubuntu 与 RHEL/CentOS/Rocky 默认都是 GRUB2，Arch 则把选择权交给用户（GRUB、systemd-boot 或 rEFInd 都常见）。GRUB 是一个完整的小型操作系统：它有菜单、有命令行、能读 ext4/Btrfs 文件系统、能在 32 位保护模式下寻址，这正是它比当年 BIOS 时代那 446 字节的 stub 复杂得多的原因。
理解 GRUB 的关键在于分层：你平时改的是"源"（/etc/default/grub、/etc/grub.d/），系统执行的是"生成物"（grub.cfg），而引导失败时你要动的往往是更底层的"安装"（grub-install 写入 MBR 或 ESP）。把这三层混为一谈，就会出现"改了配置没生效"、"救回来了但菜单还是坏的"这类经典困境。本页从结构讲到配置，再给出一套三系通用的救援流程。
内容参考自 GNU GRUB 手册、Arch Wiki 与鸟哥的私房菜，见文末参考资料。
学习目标
- 分清 GRUB 的两级加载结构（BIOS 与 UEFI 路径差异）
- 理解配置的三层来源，知道为什么不能直接编辑
grub.cfg - 掌握三系重新生成 GRUB 配置与重装 GRUB 的命令差异
- 会用 GRUB 菜单按
e临时修改内核参数（进救援/单用户模式的标准入口） - 掌握 Live USB + chroot 的完整引导救援流程，区分 BIOS 与 UEFI 的
grub-install参数
1. GRUB 的两级结构
BIOS/Legacy 路径
- 第一级：
boot.img——写在 MBR 前 446 字节。它只做一件事：定位并加载第二级。 - 第二级：
core.img——通常紧随 MBR 之后的间隙，或放在 BIOS Boot 分区（GPT 上专为它留的小分区）。core.img包含文件系统驱动，能读出/boot/grub/i386-pc/下的模块，最终加载normal.mod并解析grub.cfg。 grub.cfg读出来后，GRUB 展示菜单，选中项把内核（vmlinuz-*）与 initramfs（initrd.img-*）读入内存，跳转到内核入口。
UEFI 路径
- 固件按 NVRAM 启动项找到 ESP 里的
.efi文件（通常是\EFI\<发行版>\grubx64.efi，或经shimx64.efi中转）。 - 该
.efi文件本身就是完整的 GRUB（EFI 版），它读取 ESP 或/boot/grub/下的grub.cfg。 - 后续与 BIOS 路径一致：菜单 → 加载内核/initramfs → 内核启动。
两条路径的共同终点都是 grub.cfg 和内核镜像；分歧只在"谁把它读出来"。理解这一点，救援时就知道要分别修复：BIOS 要修 MBR/core.img，UEFI 要修 ESP 里的 .efi 文件与 NVRAM 条目。
$ ls /boot/grub/ # Debian/Ubuntu、Arch；RHEL 系为 /boot/grub2/
grub.cfg fonts grubenv locale x86_64-efi/ i386-pc/2. 配置的三层结构
GRUB 的配置是生成式的，这也是新手最容易踩坑的地方：
| 层 | 位置 | 你该不该改 |
|---|---|---|
| 用户变量 | /etc/default/grub | 日常改这里（超时、默认项、内核参数） |
| 菜单生成脚本 | /etc/grub.d/* | 进阶用（自定义菜单项、双系统探测） |
| 最终配置 | /boot/grub/grub.cfg 或 /boot/grub2/grub.cfg | 永远不改，改了也会被覆盖 |
grub.cfg 文件头就写着 "DO NOT EDIT THIS FILE"——它由 grub-mkconfig 调用 grub.d 下的脚本、读取 /etc/default/grub 汇总生成。正确工作流永远是：改源 → 重新生成 → 验证。
$ cat /etc/default/grub
GRUB_DEFAULT=0 # 默认菜单项索引（0 = 第一个），也可写子菜单字符串
GRUB_TIMEOUT=5 # 菜单停留秒数；0 则直接启动默认项（藏菜单）
GRUB_DISTRIBUTOR="Ubuntu" # 菜单里发行版名字
GRUB_CMDLINE_LINUX_DEFAULT="quiet splash" # 追加到正常启动项的参数
GRUB_CMDLINE_LINUX="" # 追加到所有项（含 recovery）的参数
GRUB_DISABLE_OS_PROBER=false # 是否探测 Windows/macOS 生成菜单项GRUB_CMDLINE_LINUX_DEFAULT 与 GRUB_CMDLINE_LINUX 的区别：前者只作用于正常启动项（quiet splash 这类"日常参数"放这里），后者作用于所有项包括恢复模式（root=/dev/sda2 这类"硬性参数"由安装器自动写入）。
修改示例——把默认启动项改为第 2 个、关掉 quiet 便于排障：
$ sudo sed -i 's/GRUB_DEFAULT=0/GRUB_DEFAULT=1/' /etc/default/grub
$ sudo sed -i 's/GRUB_CMDLINE_LINUX_DEFAULT="quiet splash"/GRUB_CMDLINE_LINUX_DEFAULT=""/' /etc/default/grub/etc/grub.d/ 下的脚本按文件名数字顺序执行，常见几个：
| 脚本 | 作用 |
|---|---|
00_header | 读取 /etc/default/grub，生成通用设置（主题、超时、模块加载） |
05_debian_theme | 背景图/字体（Debian/Ubuntu） |
10_linux | 扫描 /boot 下的内核并生成 Linux 菜单项（最关键） |
30_os-prober | 探测其他操作系统（Windows、其他发行版） |
40_custom | 留给用户手写菜单项，每次重新生成都会被保留 |
3. 重新生成与重装（三系对照）
重新生成配置（改完 /etc/default/grub 后必做）：
# Debian/Ubuntu
$ sudo update-grub
Sourcing file `/etc/default/grub'
Found linux image: /boot/vmlinuz-6.8.0-45-generic
Found initrd image: /boot/initrd.img-6.8.0-45-generic
Found Windows Boot Manager on /dev/sda1@/EFI/Microsoft/Boot/bootmgfw.efi
done
# Arch（显式指定输出路径）
$ sudo grub-mkconfig -o /boot/grub/grub.cfg
# RHEL/CentOS/Rocky（二进制与路径都带 2）
$ sudo grub2-mkconfig -o /boot/grub2/grub.cfg重装 GRUB 本身（引导代码损坏、换磁盘、chroot 救援时用）——这一步才是"写 MBR"或"写 ESP"：
# BIOS/Legacy：写入整块磁盘的 MBR（注意是磁盘，不是分区）
$ sudo grub-install /dev/sda
# UEFI：写入 ESP 并向 NVRAM 注册启动项
$ sudo grub-install --target=x86_64-efi --efi-directory=/boot/efi --bootloader-id=GRUB
# --efi-directory：ESP 挂载点（Arch 若 ESP 挂 /boot 则改为 /boot）
# --bootloader-id：ESP 下 EFI/ 后的目录名，也是 NVRAM 条目显示名
# RHEL 系（命令名带 2）
$ sudo grub2-install /dev/sda # BIOS
$ sudo grub2-install --target=x86_64-efi --efi-directory=/boot/efi # UEFI常见坑：
- UEFI 下漏写
--efi-directory——GRUB 会默认找/boot/efi，若你的 ESP 挂在/boot（Arch 常见布局）就会装错位置，重启后 NVRAM 指向的文件不存在。 - 把分区当磁盘传给
grub-install——BIOS 模式应传/dev/sda（磁盘），不是/dev/sda1（分区）。传错通常会报this utility will not install grub to one of your platform firmware或静默装到错误位置。 - 生成了
grub.cfg但没grub-install——只修了菜单、没修引导代码，开机依然停在grub>提示符或no bootable device。 - Arch 上用
update-grub——该命令是 Debian 专属脚本，Arch 没有，直接command not found。Arch 一律用grub-mkconfig -o ...。
4. 临时修改内核参数（GRUB 菜单按 e）
不需要改配置文件、重启立即生效的排障入口：开机出现 GRUB 菜单时按 e 进入编辑模式，找到以 linux（或 linuxefi/linux16）开头的行，在行尾追加参数，然后按 Ctrl+X（或 F10）以修改后的参数启动。
linux /boot/vmlinuz-6.8.0-45-generic root=UUID=... ro quiet splash $vt_handoff
# ↑ 光标移到行尾，空格追加 systemd.unit=rescue.target，再按 Ctrl+X 启动常用救援参数：
| 参数 | 用途 |
|---|---|
systemd.unit=rescue.target | 救援模式（单用户 + 网络关闭，需 root 密码） |
systemd.unit=emergency.target | 紧急模式（最小环境，initramfs 阶段失败后用） |
init=/bin/bash | 直接以 bash 当 PID 1（无需密码，改 fstab/sudoers 后补救） |
systemd.unit=multi-user.target | 不启动图形界面（Xorg 驱动坏了时进 tty） |
ro → rw | 强制以读写挂载根分区（只读导致改不了文件时） |
rd.break（RHEL 系 initramfs） | 在挂载真实根之前停下，改 root 密码用 |
改 root 密码的标准路径（三系通用思路）：GRUB 菜单按 e → 在 linux 行末尾加 rw init=/bin/bash → Ctrl+X 进 root shell → mount -o remount,rw /（若已是 rw 则跳过）→ passwd root → exec /sbin/init 或直接 reboot。这条链不依赖知道旧密码，也是物理接触机器时的安全边界来源——服务器机房锁好、BIOS 设密码，都是在补这层"物理 = 最高权限"的洞。
编辑完菜单后，这只是本次启动临时生效；要永久生效仍需改 /etc/default/grub 并重新生成。
5. 引导失败救援流程（Live USB + chroot）
适用场景：开机停在 grub> 提示符、error: no such partition、kernel panic - not syncing: VFS: Unable to mount root fs、或 NVRAM 里根本没有启动项。
三系共用的骨架如下，差异集中在 grub-install/生成配置的命令名与路径上：
# ---- 1. Live USB 启动，确认磁盘布局 ----
$ lsblk -f # 假设 sda1 = ESP(FAT32)，sda2 = ext4 根分区
# ---- 2. 挂载根分区 ----
$ sudo mount /dev/sda2 /mnt
# ---- 3. 挂载 ESP（UEFI 救援必做；Arch 常见为 /mnt/boot）----
$ sudo mount /dev/sda1 /mnt/boot/efi
# ---- 4. 绑定虚拟文件系统 ----
$ sudo mount --bind /dev /mnt/dev
$ sudo mount --bind /proc /mnt/proc
$ sudo mount --bind /sys /mnt/sys
$ sudo mount --bind /run /mnt/run
# ---- 5. 进入 chroot（此后 / 即原系统根）----
$ sudo chroot /mnt
# ---- 6a. BIOS：重装到磁盘 MBR（RHEL 系用 grub2-install）----
grub-install /dev/sda
# ---- 6b. UEFI：重装到 ESP（Arch 若 ESP 挂 /boot 则 --efi-directory=/boot）----
grub-install --target=x86_64-efi --efi-directory=/boot/efi --bootloader-id=GRUB
# ---- 7. 重新生成配置（按发行版选一条）----
update-grub # Debian/Ubuntu
# grub-mkconfig -o /boot/grub/grub.cfg # Arch
# grub2-mkconfig -o /boot/grub2/grub.cfg # RHEL/CentOS/Rocky
# ---- 8. 内核也损坏时重建 initramfs（三系各一条）----
# update-initramfs -u / mkinitcpio -P / dracut --force
# ---- 9. 退出并重启 ----
exit
sudo umount -R /mnt
sudo reboot判断走 6a 还是 6b：回到第 0 步——Live 环境里 ls /sys/firmware/efi 存在说明固件是 UEFI，对应 6b；不存在则对应 6a。另可看 ESP 是否存在（有 c12a7328-... 类型的 FAT 分区基本就是 UEFI）。
只修 NVRAM、不重写文件：如果 efibootmgr -v 显示 GRUB 条目还在，只是顺序乱了，根本不用 chroot，直接 sudo efibootmgr -o 调顺序即可。救援的复杂度应与损坏层级匹配——先用只读命令定位，再决定动哪一层。
6. 三系差异速览
| 主题 | Debian/Ubuntu | Arch | RHEL/CentOS/Rocky |
|---|---|---|---|
| 默认 bootloader | GRUB2 | 用户选择（GRUB / systemd-boot / rEFInd） | GRUB2 |
| 配置源 | /etc/default/grub、/etc/grub.d/ | 同左（GRUB）；systemd-boot 用纯文本 entry 文件 | /etc/default/grub、/etc/grub.d/ |
| 生成的配置 | /boot/grub/grub.cfg | /boot/grub/grub.cfg | /boot/grub2/grub.cfg |
| 重新生成 | sudo update-grub | sudo grub-mkconfig -o /boot/grub/grub.cfg | sudo grub2-mkconfig -o /boot/grub2/grub.cfg |
| 重装（BIOS） | grub-install /dev/sda | grub-install /dev/sda | grub2-install /dev/sda |
| 重装（UEFI） | grub-install --target=x86_64-efi ... | 同左，注意 --efi-directory | grub2-install --target=x86_64-efi ... |
| 典型 ESP 挂载点 | /boot/efi | /boot（ESP 即 /boot，Wiki 推荐） | /boot/efi |
| initramfs 工具 | update-initramfs | mkinitcpio | dracut |
| 双系统菜单探测 | os-prober（update-grub 自动调用） | 需自行 pacman -S os-prober 并在 grub.d 启用 | os-prober（grub2-mkconfig 自动调用） |
7. 常见坑
改了
/etc/default/grub但菜单没变。忘记重新生成。改源永远只是第一步，update-grub/grub-mkconfig/grub2-mkconfig才是"提交"。直接编辑
grub.cfg。下次重新生成会被覆盖，且文件头已警告。改源或改40_custom。救援时
grub-install报找不到 EFI 变量或目录。多半是 chroot 后 ESP 没挂、或--efi-directory路径与实际挂载点不符。先在 chroot 里mount | grep efi、ls /boot/efi确认。Arch 上 ESP 挂成
/boot，却照抄 Debian 的/boot/efi路径。两处都要对齐：挂载点、--efi-directory、grub-mkconfig -o的输出路径。GRUB_TIMEOUT=0 导致看不到菜单、进不了救援参数入口。开机时疯狂按
Shift（BIOS）或Esc（部分 UEFI/GRUB 构建）可强制弹出菜单；或临时GRUB_TIMEOUT=3重新生成。只跑了
grub-install没跑grub-mkconfig（或反过来）。前者修"引导器本体"，后者修"菜单内容"；引导失败往往两层都有问题，救援流程里两步都要执行。Btrfs 根分区 + 多级子卷时
root=指向错误。grub.cfg里root=UUID=...必须指向子卷（如@），不是顶层设备。用cat /etc/fstab对照确认，救援时这一步错了内核会 panic 在挂根阶段。
参考资料
- GNU GRUB 手册 — gnu.org
- Arch Wiki - GRUB — wiki.archlinux.org
- Arch Wiki - systemd-boot（替代方案对照） — wiki.archlinux.org
- Arch Wiki - Kernel parameters — wiki.archlinux.org
- Debian Wiki - GRUB — wiki.debian.org
- RHEL 9 - 使用 GRUB2 配置系统引导（内核命令行参数章节） — docs.redhat.com
- 鸟哥的私房菜 - 开机流程与 GRUB — linux.vbird.org
man grub-install、man grub-mkconfig、man grub-reboot、man os-prober