Linux系统之grub-mkstandalone详解

grub-mkstandalone 是 GRUB 工具链中的一个实用工具，用于生成指定格式的独立 GRUB 镜像文件。该工具支持多种目标平台（如 BIOS、UEFI、Coreboot 等），适用于制作自定义启动盘、嵌入式系统引导程序或跨平台启动镜像。其核心功能是将 GRUB 引导程序、模块、主题、字体等资源打包为特定格式的可执行镜像，便于部署到不同硬件平台。

功能描述

grub-mkstandalone 的核心功能包括：

1. 多平台支持：支持 BIOS、UEFI、Coreboot、QEMU 等多种平台的镜像生成。
2. 模块化构建：允许指定预加载模块、安装模块及其依赖项，灵活控制镜像内容。
3. 主题与字体集成：支持自定义主题（如 starfield）和字体（如 unicode）。
4. 压缩优化：支持 xz、gz、lzo 或无压缩，减小镜像体积。
5. 语言包管理：支持安装指定语言包（如 en, zh）。
6. 路径与工具自定义：允许指定模块目录、grub-mkimage 路径等。

语法格式

grub-mkstandalone [选项] <源文件>

选项说明

选项	描述
-o / --output=FILE	将生成的镜像文件保存为 FILE（默认为标准输出）。
-O / --format=FORMAT	指定目标平台格式（见下文支持列表）。
-C / `–compression=(xz	none
--modules=MODULES	预加载指定模块（逗号分隔）。
--install-modules=MODULES	仅安装指定模块及其依赖项（默认安装所有模块）。
--themes=THEMES	安装指定主题（逗号分隔，默认安装 starfield）。
--fonts=FONTS	安装指定字体（逗号分隔，默认安装 unicode）。
--locales=LOCALES	仅安装指定语言包（逗号分隔，默认安装所有语言包）。
--compress[=no,xz,gz,lzo]	指定 GRUB 文件压缩算法（xz/gz/lzo/no）。
-d / --directory=DIR	使用 DIR 路径下的镜像和模块。
--grub-mkimage=FILE	指定 grub-mkimage 的路径（默认 /usr/bin/grub-mkimage）。

支持的目标平台格式

--format=FORMAT 参数支持以下目标平台：

格式	说明
i386-coreboot	Coreboot 平台（32 位 x86）。
i386-multiboot	Multiboot 平台（32 位 x86）。
i386-pc	BIOS 平台（传统 GRUB 32 位）。
i386-pc-pxe	PXE 网络启动（32 位 x86）。
i386-efi	UEFI 平台（32 位 x86）。
i386-ieee1275	Open Firmware（32 位 x86）。
i386-qemu	QEMU 模拟器（32 位 x86）。
x86_64-efi	UEFI 平台（64 位 x86）。
mipsel-yeeloong-flash	Yeeloong 平台（MIPS 小端）。
mipsel-fuloong2f-flash	Fulong 2F 平台（MIPS 小端）。
mipself-loongson-elf	Loongson 平台（MIPS 小端 ELF）。
powerpc-ieee1275	PowerPC 平台（Open Firmware）。
sparc64-ieee1275-raw	SPARC64 平台（原始格式）。
sparc64-ieee1275-cdcore	SPARC64 平台（CD 核心）。
sparc64-ieee1275-aout	SPARC64 平台（AOUT 格式）。
ia64-efi	IA64 平台（UEFI）。
mips-arc	ARC 平台（MIPS 大端）。
mipsel-arc	ARC 平台（MIPS 小端）。
mipsel-qemu_mips-elf	QEMU MIPS 平台（小端 ELF）。
mips-qemu_mips-flash	QEMU MIPS 平台（大端 Flash）。
mipsel-qemu_mips-flash	QEMU MIPS 平台（小端 Flash）。
mips-qemu_mips-elf	QEMU MIPS 平台（大端 ELF）。

使用场景与示例

1. 生成 BIOS 平台的 GRUB 镜像

sudo grub-mkstandalone -o /path/to/grub_bios.img --format=i386-pc --modules=ext2,iso9660

• 效果：生成适用于 BIOS 平台的 GRUB 镜像，预加载 ext2 和 iso9660 模块。
• 应用场景：制作传统 BIOS 启动的 USB 盘或软盘。

2. 生成 UEFI 平台的 GRUB 镜像

sudo grub-mkstandalone -o /path/to/grub_efi.img --format=x86_64-efi --themes=mytheme

• 效果：生成适用于 64 位 UEFI 平台的 GRUB 镜像，使用自定义主题 mytheme。
• 应用场景：制作现代 UEFI 启动的 USB 盘或 ISO 镜像。

3. 生成 QEMU 模拟器启动镜像

sudo grub-mkstandalone -o /path/to/grub_qemu.img --format=i386-qemu --compress=xz

• 效果：生成适用于 QEMU 模拟器的 GRUB 镜像，并使用 xz 压缩。
• 应用场景：测试 GRUB 在虚拟环境中的启动行为。

4. 自定义模块和语言包

sudo grub-mkstandalone -o /path/to/grub_custom.img --format=i386-pc --install-modules=ext2,btrfs --locales=en,fr

• 效果：生成仅包含 ext2 和 btrfs 模块，并安装英语和法语语言包。
• 应用场景：精简镜像以适应嵌入式设备或特殊需求。

注意事项

1. 模块依赖性

   • 使用 --install-modules 时需确保指定模块及其依赖项可用。
   • 示例依赖检查：

     find /usr/lib/grub/i386-pc -name "*.mod"
     

2. 路径权限

   • 生成的镜像文件需具有写入权限。
   • 示例权限设置：

     sudo chmod 755 /path/to/output_directory
     

3. 压缩算法兼容性

   • 不同平台对压缩算法的支持可能不同，需根据目标平台选择合适的算法。
   • 示例压缩验证：

     file /path/to/grub_bios.img
     

4. 镜像验证

   • 生成后可通过 grub-file 工具验证镜像格式：

     grub-file --is-x86-multiboot /path/to/grub_bios.img
     

5. 平台适配

   • 使用 --format 时需确认目标硬件架构（如 BIOS/UEFI）。
   • 示例架构验证：

     uname -m
     

常见问题与解决方案

1. 错误提示：grub-mkstandalone: error: cannot open output file

• 原因：输出路径无写入权限或磁盘空间不足。
• 解决方法：
  • 使用 sudo 运行命令。
  • 检查磁盘空间：

    df -h
    

2. 错误提示：grub-mkstandalone: error: module not found

• 原因：指定模块不存在或未安装依赖项。
• 解决方法：
  • 列出可用模块：

    find /usr/lib/grub/i386-pc -name "*.mod"
    

  • 安装缺失模块：

    sudo apt install grub-common
    

3. 错误提示：grub-mkstandalone: error: invalid compression algorithm

• 原因：指定压缩算法不支持（如 bzip2）。
• 解决方法：
  • 使用有效算法（xz, gz, lzo 或 no）。

4. 镜像无法启动

• 原因：未正确配置 GRUB 或目标平台不匹配。
• 解决方法：
  • 检查 GRUB 配置文件（如 /boot/grub/grub.cfg）。
  • 使用 grub-mkconfig 更新配置：

    sudo grub-mkconfig -o /boot/grub/grub.cfg
    

典型工作流程

1. 准备资源

   • 收集所需模块（如 ext2, iso9660）、主题、字体等。
   • 示例模块路径：

     /usr/lib/grub/i386-pc/
     

2. 生成镜像

   sudo grub-mkstandalone -o /path/to/grub_bios.img --format=i386-pc --modules=ext2,iso9660
   

3. 验证镜像

   file /path/to/grub_bios.img
   

4. 部署镜像

   • 写入 USB 设备：

     sudo dd if=/path/to/grub_bios.img of=/dev/sdX bs=4M status=progress
     

   • 或嵌入到 ISO 镜像中：

     xorriso -as mkisofs -o rescue.iso /path/to/content
     

5. 测试启动

   • 插入 USB 或挂载 ISO，并设置 BIOS/UEFI 从设备启动。