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GRUB配置文件解析与启动流程详解

news 2025/11/1 10:38:45

首先，重要提示

grub.cfg 文件通常不是直接手动编辑的！
它是由 grub-mkconfig 工具根据 /etc/default/grub 配置文件和 /etc/grub.d/ 目录下的脚本自动生成的。手动修改会在下次更新 GRUB 时被覆盖。

GRUB 配置代码详细解析

#
# DO NOT EDIT THIS FILE
#
# It is automatically generated by grub-mkconfig using templates
# from /etc/grub.d and settings from /etc/default/grub
#### 第一部分：全局设置 ###
set timeout=10
set default="0"
menuentry 'Ubuntu' --class ubuntu --class gnu-linux --class gnu --class os $menuentry_id_option 'gnulinux-simple-abcdef12-3456-7890-abcd-ef1234567890' {recordfailload_videogfxmode $linux_gfx_modeinsmod gzioinsmod part_gptinsmod ext2set root='hd0,gpt2'if [ x$feature_platform_search_hint = xy ]; thensearch --no-floppy --fs-uuid --set=root --hint-bios=hd0,gpt2 --hint-efi=hd0,gpt2 --hint-baremetal=ahci0,gpt2  abcdef12-3456-7890-abcd-ef1234567890elsesearch --no-floppy --fs-uuid --set=root abcdef12-3456-7890-abcd-ef1234567890filinux /boot/vmlinuz-5.15.0-91-generic root=UUID=abcdef12-3456-7890-abcd-ef1234567890 ro quiet splash $vt_handoffinitrd /boot/initrd.img-5.15.0-91-generic
}menuentry 'Ubuntu, with Linux 5.15.0-91-generic (recovery mode)' --class ubuntu --class gnu-linux --class gnu --class os $menuentry_id_option 'gnulinux-5.15.0-91-generic-recovery-abcdef12-3456-7890-abcd-ef1234567890' {recordfailload_videoinsmod gzioinsmod part_gptinsmod ext2set root='hd0,gpt2'if [ x$feature_platform_search_hint = xy ]; thensearch --no-floppy --fs-uuid --set=root --hint-bios=hd0,gpt2 --hint-efi=hd0,gpt2 --hint-baremetal=ahci0,gpt2  abcdef12-3456-7890-abcd-ef1234567890elsesearch --no-floppy --fs-uuid --set=root abcdef12-3456-7890-abcd-ef1234567890fiecho 'Loading Linux 5.15.0-91-generic ...'linux /boot/vmlinuz-5.15.0-91-generic root=UUID=abcdef12-3456-7890-abcd-ef1234567890 ro recovery nomodesetecho 'Loading initial ramdisk ...'initrd /boot/initrd.img-5.15.0-91-generic
}### 第二部分：链加载其他操作系统（例如 Windows）###
menuentry 'Windows Boot Manager (on /dev/nvme0n1p1)' --class windows --class os $menuentry_id_option 'osprober-efi-1234-5678' {insmod part_gptinsmod fatinsmod search_fs_uuidinsmod chainsearch --fs-uuid --set=root 1234-5678chainloader /EFI/Microsoft/Boot/bootmgfw.efi
}### 第三部分：内存测试工具等 ###
menuentry 'Memory test (memtest86+.efi)' {insmod part_gptinsmod fatsearch --no-floppy --fs-uuid --set=root 1234-5678chainloader /EFI/ubuntu/memtest86+.efi
}
menuentry 'Memory test (memtest86+.efi, serial console)' {insmod part_gptinsmod fatsearch --no-floppy --fs-uuid --set=root 1234-5678chainloader /EFI/ubuntu/memtest86+.efi console=ttyS0
}### 第四部分：UEFI 固件设置 ###
menuentry 'System Setup' {fwsetup
}

逐行详细解析

第一部分：全局设置

set timeout=10
- 作用：设置 GRUB 启动菜单的等待时间（单位：秒）。如果在 10 秒内用户没有做出选择，将自动启动默认项。
set default="0"
- 作用：设置默认启动的菜单项。"0" 表示第一个菜单项（Ubuntu），"1" 表示第二个，以此类推。

第一个 `menuentry`：正常启动 Ubuntu

一个 menuentry 定义了一个启动选项。

menuentry 'Ubuntu' ... { ... }
- 作用：定义一个名为 “Ubuntu” 的启动菜单项。后面的 --class 用于主题的样式定义。
recordfail
- 作用：记录上一次启动是否失败。如果失败，下次启动时会自动停在 GRUB 菜单。
load_video 和 gfxmode $linux_gfx_mode
- 作用：加载视频驱动并设置图形模式，为显示更高分辨率的启动画面（如 Plymouth 的 splash 屏幕）做准备。
insmod gzio， insmod part_gpt， insmod ext2
- 作用：加载内核模块。这是 GRUB 功能扩展的方式。
- gzio：提供对 gzip 压缩文件的解压支持（内核和 initrd 通常是压缩的）。
- part_gpt：提供对 GPT 分区表的识别能力。
- ext2：提供读取 ext2/3/4 文件系统的能力（因为 /boot 分区通常是 ext4）。
set root='hd0,gpt2' 和 search ... 命令
- 作用：定位根设备/根文件系统。这是最关键的一步。
- set root='hd0,gpt2'：这是一个提示。意思是“我猜根文件系统在第一个硬盘（hd0）的第二个 GPT 分区（gpt2）上”。
- search --fs-uuid --set=root ...：这是一个保险/精确查找。它会在所有存储设备上搜索具有指定 UUID（abcdef12...）的文件系统，并将 root 变量设置为找到的设备。UUID 是定位分区最可靠的方式，因为 hd0 这种标识可能会因硬盘插槽改变而变化。
linux /boot/vmlinuz-... root=UUID=... ro quiet splash $vt_handoff
- 作用：加载 Linux 内核。这是启动过程的实质一步。
- /boot/vmlinuz-...：指定内核镜像文件在 root 设备上的路径。
- root=UUID=abcdef12...：告诉内核，哪个分区是系统的根文件系统。内核启动后会将这个分区挂载为 /。
- ro：以只读方式挂载根文件系统。这是为了在启动初期进行文件系统检查。
- quiet splash：控制内核的启动输出。quiet 减少输出，splash 显示图形启动画面。
- $vt_handoff：一个与虚拟终端（VT）切换相关的参数。
initrd /boot/initrd.img-...
- 作用：加载初始化内存盘。
- initrd 是一个临时的根文件系统，它在内核启动前被加载到内存中。它包含了内核在启动早期阶段所必需的一些驱动和工具（例如，用于解密 LUKS 加密分区的驱动，或者用于识别软 RAID 的驱动），以便内核能够最终挂载并切换到真正的根文件系统（/）。

第二个 `menuentry`：恢复模式

这个条目与正常模式大部分相同，关键区别在于 linux 命令的参数：

recovery nomodeset
- 作用：启动到单用户恢复模式。
- recovery：告诉系统启动到 runlevel 1（单用户模式），不启动图形界面和大多数服务，直接以 root 权限进入一个救援 shell。
- nomodeset：告诉内核不要在启动初期接管显卡的模式设置，这对于某些显卡驱动有问题的机器非常有用，可以保证你能进入系统进行修复。

第二部分：链加载 Windows

insmod fat 和 insmod chain
- 作用：加载 FAT 文件系统支持（因为 ESP 是 FAT32）和链加载模块。
search --fs-uuid --set=root 1234-5678
- 作用：找到 Windows 的 EFI 系统分区（通过其 UUID）。
chainloader /EFI/Microsoft/Boot/bootmgfw.efi
- 作用：链加载。这是启动不基于 GRUB 的操作系统（如 Windows）的标准方法。
- GRUB 不直接加载 Windows 内核。它只是简单地找到并启动 Windows 自己的引导加载程序 bootmgfw.efi，然后将控制权完全交给它。就像接力赛跑一样，GRUB 把接力棒（控制权）传给了 Windows Boot Manager。