Guida a Grub

Introduzione

Questa è una guida generica (non specifica per Debian) su Grub che comprende argomenti quali l'installazione e la configurazione da zero di grub, trattati in modo semplice (si spera) in modo da non spaventare i principianti. La guida è rivolta quindi a tutti coloro i quali per necessità o diletto vogliano imparare ad usare questo versatile boot loader.

Perché Grub

La ragione per cui consiglio anche ai newbie Grub è la caratteristica, unica, di poter scrivere da zero o modificare, in fase di boot, i comandi per fare partire un kernel, il tutto con l'ausilio dell'autocompletamento. Adesso provo a spiegarmi meglio.

Se Grub è installato, al boot comparirà il classico menù con le voci per ogni sistema operativo installato. A questo punto premendo "e" si entra in modalità editing e si possono modificare le voci del menu iniziale oppure si possono inserire i comandi per fare partire un altro kernel non presente nel menu. Grub può leggere le varie partizioni e visualizzare i nomi dei file, e grazie all'autocompletamento si è sicuri di non sbagliare il percorsi o i nomi dei file. In questo modo è facile fare velocemente molte prove con kernel o parametri di boot diversi, al volo, senza dover modificare alcun file. Per confronto, con lilo (altro boot loader diffuso), per modificare un parametro di boot o fare partire un nuovo kernel (anche solo per prova) è necessario avviare il sitema, modificare lilo.conf, eseguire il comado lilo e riavviare. Con Grub basta invece scrivere le modifiche al boot: se c'è un errore ed il kernel non si carica basta resettare il sistema e provare di nuovo. Trovati i parametri giusti si possono salvare in /boot/grub/menu.lst in modo che non sia più necessario inserirli a mano.

Installazione di Grub

Normalmente Grub è già installato in Debian. Se però si è installato, per ultimo, un S.O. (come MS-Windows) che ignora la presenza di altri sistemi sul disco e vuole monopolizzare il nostro pc, ci si trova nella necessità di installare nuovamente Grub per riappropriarci della libertà di scegliere. Può anche succedere di aver provato un altro boot loader e di voler ritornare a Grub: anche in questo caso basta seguire quanto segue.

Per usare Grub è necessario installarlo nel MBR (in realtà è anche possibile installarlo solo in un floppy) con il seguente comando:

# grub-install --no-floppy /dev/hda

in questo modo ogni altro boot loader verrà sovrascritto e all'avvio apparirà grub che permetterà di avviare ogni sistema presente su hard disk. Non è necessario avere tanti boot loader anche se si installano tante distribuzioni, ne basta uno che le fa partire tutte.

Se si è installato windows, gli altri S.O. non saranno più avviabili. Come si fa allora a eseguire il precedente comando per ripristinare grub? Basta usare un livecd per avviare il sistema, non è neanche necessario che ci sia grub in tale cd. Dopo l'avvio, monteremo la partizione di root del sistema linux installato su hard disk:

# mkdir /mnt/root
# mount /dev/hda3 /mnt/root

dove si è fatta l'ipotesi che sia /dev/hda3 la partizione di root. Ora con chroot si può cambiare al volo la partizione di root del nostro livecd:

# chroot /mnt/root

Adesso abbiamo sotto di noi la root del sistema installato su disco. Montiamo anche la partizione di boot, se questa è posta in una partizione separata. A questo punto possiamo eseguire grub-install come visto prima per ripristinare grub. Se si vuole si può anche generare automaticamente un menu di avvio con il comando update-grub.

Vediamo ora di capire un poco meglio quali sono i vari componenti di grub.

Il "primo pezzo di grub" (detto stage1) risiede nel MBR, il "secondo pezzo di grub" (stage2) ed i file di configurazione risiedono nella partizione di root di grub: questa sarà la partizione montata in /boot se si ha una partizione separata per /boot, altrimenti sarà la partizione di root del sistema (montata in /). La cartella in cui risiede lo stage2 e tutti i file di configurazione di grub è in ogni caso /boot/grub/.

Il menu iniziale del Grub è configurato nel file /boot/grub/menu.lst, basta modificarlo ed all'avvio Grub leggerà la nuova configurazione. Il comando update-grub genera automaticamente questo appunto questo file, anche se con alcune limitazioni (per maggiori informazioni vedere la sezione update-grub).

Dopo l'installazione di grub, lo stage1 resterà sempre immutato e punterà allo stage2. Lo stage2, caricherà i file di configurazione che potranno essere modificati a piacimento senza mai dover modificare il settore di avvio (MBR).

Far partire il sistema principale

Chiameremo sistema principale il sistema sotto il quale avete installato Grub. Vediamo i comandi necessari per fare partire un kernel, questi possono essere inseriti interattivamente all'avvio di Grub. Successivamente vedremo come inserirli in /boot/grub/menu.lst per creare una voce nel menu di grub.

Innanzi tutto dobbiamo dire a Grub qual'è la sua partizione di root, che è /boot (ci siamo?). Ma in che partizione è /boot? E' la partizione montata in /boot quando avete dato grub-install. Controllate il file /etc/fstab per vedere qual'è. Se fosse /dev/hda3, dovremmo scrivere al prompt di grub (Linea di comando di grub - Appare al boot premendo il tasto 'e' seguito da 'c')

root (hd0,2)

fate attenzione che le partizioni Grub le numera partendo da 0 quindi il numero della partizione è 1 in meno rispetto al numero che ha sotto linux.

Se fosse /dev/hda1 dovremmo dare: root (hd0,0), chiaro?

Nota
Ricordate che con la tastiera italiana, all'avvio, le parentesi si fanno con shift+0 e shift+9 mentre lo slash (/) con il tasto - ed il segno di uguale con ì.

Ora carichiamo il kernel. Poniamo che il file sia /boot/vmlinuz-2.6.6s26-mio-kernel. Supponiamo che la partizione di root del kernel (cioè proprio la root del sistema) sia /dev/hda4, scriveremo nel prompt di grub (Linea di comando di grub - Appare al boot premendo il tasto 'e' seguito da 'c') come secondo comando:

kernel /vmlinuz-2.6.6s26-mio-kernel root=/dev/hda4 ro vga=791

vedete? Partendo dalla root di grub, che è /boot sotto linux, il file del kernel è semplicemente in /. In ogni caso è qui che l'autocompletamento (premendo TAB, lo sapete no?) gioca il suo ruolo migliore, e permette di scegliere il file corretto. Gli ultimi due parametri sono:

ro: accede inizialmente alle partizioni in sola lettura. E' buona norma inserirlo sempre.
vga=791: fa partire il sistema in frame buffer (console ad alta risoluzione). Per maggiore informazione leggete più avanti il capitolo dedicato.

A questo punto basta dare il comando boot per fare partire (si spera) il sistema.

Nota
Se non si ha una partizione separata per /boot, bisognerà indicare la partizione di root del sistema come root di grub. In questo caso però, il kernel non si troverà in /vmlinuz ma in /boot/vmlinuz.

Far partire un secondo sistema

Se avete il kernel di una seconda distro sempre nella partizione di boot /dev/hda3 basta cambiare il nome del file del kernel e l'opzione root=/dev/hda4 per indicare la corretta partizione di root della seconda distro. Se invece il file del kernel della seconda distro risiede in un'altra partizione che non sia la boot della prima distro (potrebbe essere una seconda partizione di boot creata dalla seconda distro o direttamente la partizione di root della seconda distro), basta indicare il percorso completo a grub. Supponiamo che la partizione contenete l'altro kernel sia /dev/hda7 e che questa sia la root della seconda distro, per caricare il kernel scriveremo:

kernel (hd0,6)/boot/vmlinuz-2.6.6-altra-distro root=/dev/hda7 ro vga=791

ovviamente avvelendoci il più possibile dell'autocompletamento per facilitare le cose. Notate come in questo caso abbiamo inserito /boot perchè un c'è una partizione di boot ma essa è una sotto-directory di root ovvero (hd0,6) (/dev/hda7 in gergo linux).

Se avete un kernel che usa l'initrd (di solito tutti i kernel ufficiali delle distro, ma io sconsiglio di usare l'initrd se invece vi ricompilate il kernel) prima di dare il comando boot dovrete caricare anche l'immagine del ramdisk. Ovvero scrivere (dopo aver caricato il kernel) il seguente comando nel prompt di grub (Linea di comando di grub - Appare al boot premendo il tasto 'e' seguito da 'c')

initrd /initrd.img-2.6.6-s26-mio-kernel

oppure

initrd (hd0,6)/initrd.img-2.6.6-altra-distro

a seconda di dove si trova l'immagine (si trova sempre nella stessa partizione/directory del suo kernel).

ATTENZIONE
Un kernel partirà solo con

la sua immagine initrd, se provate ad usare immagini initrd di altri kernel il sistema non partirà dando un Kernel Panic. Analogamente se cercate di fare partire un kernel che necessita di initrd, senza initrd il sistema andrà ancora in Kernel Panic.

Configurare il Menù di grub

Il menu di grub si imposta tramite il file /boot/grub/menu.lst. L'intestazione di questo file può contenere molti comandi. Noi vedremo solo un esempio semplicissimo ma pienamente sufficiente ai nostri scopi:

default		0
timeout		5
color light-gray/blue yellow/blue

Inserendo queste righe all'inizio del menu.lst diremo a grub che all'avvio dovrà attendere 5 secondi (timeout) e dopo di che scegliere il primo kernel dell'elenco (il numero 0, ricordate che Grub inizia a contare da zero?). Il menù sarà presentato con i colori indicati, secondo il seguente schema: caretteri/sfondo rispettivamente per il testo normale e per il testo evidenziato.

Adesso, inseriamo i blocchi per i vari kernel. Come visto per fare partire un kernel servono tre comandi: root, kernel, boot (oppure nel caso ci sia l'initrd root, kernel, initrd, boot). Nel menu.lst bisogna inserire in più soltanto un primo comando (title) che specifica il nome che apparira all'avvio per quel kernel nel menù del grub. In pratica, usando gli esempi precedenti dei due kernel, dovremmo avere un menu.lst del genere:

default	  0
timeout	  5
color     light-gray/blue yellow/blue

title     Prima Distribuzione (puoi scrivere quello che vuoi)
root      (hd0,2)
kernel /vmlinuz-2.6.6s26-mio-kernel root=/dev/hda4 ro vga=791
boot

title     Seconda Distribuzione (puoi scrivere quello che vuoi)
root      (hd0,2)
kernel (hd0,6)/boot/vmlinuz-2.6.6-altra-distro root=/dev/hda7 ro vga=791
boot

Seguendo questo schema portrete aggiungere quanti kernel volete, ma ricordate che potrete provare prima i comandi interattivamente dal prompt di grub (Linea di comando di grub - Appare al boot premendo il tasto 'e' seguito da 'c')

Nel caso i kernel abbiano bisogno dell'initrd il menu.lst dovrebbe semplicemente contere un comando in più per ogni kernel:

default	  0
timeout	  5
color     light-gray/blue yellow/blue

title     Prima Distribuzione (puoi scrivere quello che vuoi)
root      (hd0,2)
kernel /vmlinuz-2.6.6s26-mio-kernel root=/dev/hda4 ro vga=791
initrd /initrd.img-2.6.6-s26-mio-kernel
boot

title     Seconda Distribuzione (puoi scrivere quello che vuoi)
root      (hd0,2)
kernel (hd0,6)/boot/vmlinuz-2.6.6-altra-distro root=/dev/hda7 ro vga=791
initrd (hd0,6)/initrd.img-2.6.6-altra-distro
boot

Ovviamente, il blocco di un kernel potrebbe contere il comando initrd ed il blocco di un altro no, a seconda che il kernel in oggetto lo richieda o meno.

A questo punto, se avete appreso i concetti di base dovreste essere in grado di configurare il menu di grub per qualsiasi esigenza. Per i più intraprendenti aggiungo un ultima chicca. Se nel blocco di ogni kernel inserite, prima del comando boot, il comando savedefault e modificate il comando default 0 in default save, all'avvio grub (dopo il timeout) sceglierà il kernel che avete scelto nel precedente avvio (vedi nota).

Avviare altri sistemi operativi

Windows, BeOS, OpenBSD

Alcuni sistemi operativi sono suscettibili all'avvio tramite bootloader, questo perchè hanno bisogno che la partizione da cui partono sia "resa attiva" (e in molti casi questa deve essere anche una partizione primaria); oltretutto questi sistemi operativi non possono essere avviati leggendo "il kernel" attraverso, questo perchè l'avvio del kernel, a quel punto è compito della routine di avvio di quel sistema operativo e non di Grub (come accade, invece, con linux). Tra questi sistemi operativi quelli che devono essere avviati in questo modo sono fondamentalmente tre: Windows, BeOS e OpenBSD. Il più versatile, anche per quanto riguarda l'installazione in partizione non primaria, è sicuramente BeOS. Per avviare uno di questi sistemi operativi basta scrivere (prendiamo come esempio Windows, assumendo che sia sulla prima partizione di un secondo disco):

title Windows
rootnoverify (hd1,0)
makeactive
chainloader +1
boot

Il primo comando (rootnoverify) dice sostanzialmente qual è la partizione di windows (nel nostro caso la prima partizione del secondo disco è hd1,0, corrispondente, in Linux, a /dev/hdb1), il secondo comando, invece rende la partizione attiva (condizione essenziale per Windows), il terzo comando istruisce, sostanzialmente, sul fatto di leggere la prima traccia di tale partizione, e l'ultimo comando fa si che il sistema parta, eseguendo in ordine tutte le scelte precedenti.

FreeBSD

Uno dei motivi per cui Grub ha una nomenclatura tutta particolare dei dischi è dovuto al fatto che il programma è stato pensato per avviare anche kernel non-linux, uno su tutti, quello di FreeBSD. FreeBSD ha, infatti, un sistema di organizzazione delle directory abbastanza particolare. Nell'esempio assumiamo che FreeBSD sia installato nella seconda partizione del secondo disco:

title FreeBSD
root (hd1,1,a)
kernel /boot/loader

Per approfondire il sistema di partizionamento di FreeBSD consultare la BSD-FAQ-it.

Installare Grub su floppy

Installare Grub su un floppy vi permetterà di fare partire qualsiasi sitema anche con MBR (Master Boot Record - Il primo settore del disco) corrotto. Per installare grub su di un floppy basterà eseguire i seguenti comandi:

# cd /lib/grub/i386-pc
# dd if=stage1 of=/dev/fd0 bs=512 count=1
1+0 records in
1+0 records out
# dd if=stage2 of=/dev/fd0 bs=512 seek=1
153+1 records in
153+1 records out
#

Su una distro non debian i percorsi potrebbero essere leggermente diferenti.

Usare update-grub

Quando installate un nuovo kernel (binario o ricompilato che sia) contenuto in un pacchetto debian, verrà eseguito lo script update-grub che cercherà nuovi kernel in /boot e li inserirà in menu.lst. Questo script può anche essere eseguito a mano se si ricompila un kernel senza creare un pacchetto debian o se vuole ripristinare velocemente il menu.lst.

Le voci per i vari kernel inserite da update-grub sono racchiuse tra la linea:

### BEGIN AUTOMAGIC KERNELS LIST

e la linea:

### END DEBIAN AUTOMAGIC KERNELS LIST

al di fuori di questo blocco potrete inserire tutte le vostre configurazioni che non volete siano modificate da update-grub (ad. kernel fissi, o qualsiasi altro comando grub).

Nel blocco "automagico" non vengono inseriti solo le voci dei vari kernel ma anche dei commenti che servono a personalizzare il comportamento di update-grub. Basterà modificare i commenti che cominciano con un solo # (quelli che cominciano con ## vengono ignorati anche da update-grub). Se ad esempio vogliamo che ogni nuovo kernel sia inserito solo una volta (senza la seconda voce recovery) e che venga sempre usato il framebuffer basta modificare le apposite righe di menu.lst nel seguente modo:

# kopt=root=/dev/hda9 ro vga=791
 ... ... ...
# alternative=false

ovviamente quella partizione (/dev/hda9) deve essere la root dei kernel che si vuole inserire automagicamente. Notare che non si deve decommentare la linea altrimenti update-grub lo ignorerà e verrà considerato un comando grub.

Impostare una password

Impostare una password in Grub non è operazione semplicissima, tuttavia una volta imparato il metodo risulterà abbastanza semplice. Prima di procedere con la spiegazione di come si utilizza la password all'interno del file menu.lst (che, lo ricordiamo, si trova in /boot/grub), conviene spiegare in dettaglio il codice da utilizzare. Per impostare una password, infatti, è sufficiente scrivere:

 password vostrapassword

Tuttavia una password di questo tipo ha il difetto di essere visibile in chiaro (anche all'avvio stesso di Grub), ed è quindi poco utile; fortunatamente Grub pensa a voi e vi permette di impostare una password criptata con l'algoritmo MD5. Per fare ciò dovete, prima di tutto ottenere la password codificata in tale modo; niente di più semplice, avviate dalla shell il comando grub-md5-crypt, inserite due volte la password (una è di conferma) e copiate il risultato ottenuto. Per utilizzare la password dovrete utilizzare il seguente codice, leggermente differente dal precedente:

password --md5 vostrapasswordmd5

Adesso bisogna spiegare come utilizzare la parola chiave password; esistono due modi, uno è quello di metterla dopo i codici iniziali, prima della lista dei vari sistemi operativi, l'altro è di mettere l'attributo anche per ogni sistema operativo avviato, dopo la riga title. Mentre la seconda password ha effetto solamente sul sistemi operativo in cui è inserito, la prima ha un effetto più generale, e blocca l'accesso solo per quei sistemi operativi che contengono la parola chiave lock dopo la riga title. Un esempio riassuntivo chiarirà l'uso delle password e di tutte le opzioni viste finora:

default 0
timeout 5
splashimage=(hd0,2)/grub/splash.xpm.gz
password --md5 vostrapasswordmd5#1
title Prima Distribuzione (puoi scrivere quello che vuoi)
lock
root (hd0,2)
kernel /vmlinuz-2.6.6s26-mio-kernel root=/dev/hda4 ro vga=791
initrd /initrd.img-2.6.6-s26-mio-kernel
savedefault
password --md5 vostrapasswordmd5#2
boot

title Seconda Distribuzione (puoi scrivere quello che vuoi)
lock
root (hd0,2)
kernel (hd0,6)/boot/vmlinuz-2.6.6-altra-distro root=/dev/hda7 ro vga=791
initrd (hd0,6)/initrd.img-2.6.6-altra-distro
savedefault
password --md5 vostrapasswordmd5#3
boot

title Windows
lock
rootnoverify (hd1,0)
makeactive
chainloader +1
savedefault
password --md5 vostrapasswordmd5#4
boot

title FreeBSD
lock
root (hd1,2,a)
kernel /boot/loader
savedefault
password --md5 vostrapasswordmd5#5
boot

Riconoscimento modalità video

Una funzionalità forse poco nota, ma utile in certi casi è la capacità di grub di riconoscere al volo le modalità supportate in frame buffer dalla scheda video tramite il comando vbeprobe. E' anche possibile testare una modalità video tramite il comando testvbe: Grub mostrerà delle sfumature orizzontali multicolori che scorrono, alla risoluzione del modo scelto. Scelto un modo (ad esempio 0x103), si potrà fare partire il sistema in quella modalità aggiungendo il parametro vga=numero alla linea del kernel, dove numero è il numero del modo più 200 esadecimale (indicato con 0x200). Questa operazione è molto semplice: basta aggiungere 2 alla prima cifra del modo, ad esempio se vogliamo il modo 0x103 dovremo passare al kernel vga=0x303. Si può anche inserire la modalità video in decimale convertendo con una calcolatrice scientifica il numero passato al kernel: nell'esempio è equivalente scrivere vga=0x303 o vga=771.

Ricordo che per usare il frame buffer deve essere abilitato il supporto nel kernel. Tutti i kernel binari delle distribuzioni hanno questo supporto attivato, ma se vi ricompilate un vostro kernel dovrete ricordarvi di attivare il supporto frame buffer.

Usare una splashimage

Con Grub è possibile utilizzare un'immagine di sfondo per l'avvio del PC. Questa immagine deve essere a 640x480 pixel, con una profondità di soli 14 colori, in formato XPM (un formato immagine che è possibile modificare come un semplice testo) e deve essere compressa in formato gzip.

I modi con cui, partendo da un'immagine in png o jpeg, è possibile ottenere un'immagine con tali requisiti, sono fondamentalmente due. Si può decidere di utilizzare GIMP; aprendo l'immagine di partenza, questa deve essere ridimensionata a 640x480 ed i colori devono essere impostati (premendo ALT+I) a 14, quindi si deve provvedere a salvarla direttamente in /boot/grub con l'estensione .xpm.gz (generalmente splash.xpm.gz). Oppure si può decidere di utilizzare i seguenti comandi dalla shell:

$ su
- inserire la password di root -
# convert - geometry 640x480 -colors 14 wall.jpg splash.xpm
# gzip splash.xpm
# cp splash.xpm.gz /boot/grub
#

Volendo è possibile cercare su internet splashimage già pronti, uno dei più forniti è fabrizio.ciacchi.it/guide.php?pagina=grub. Per utilizzare lo splashimage appena creato è necessario aprire il file menu.lst ed inserire, dopo timeout:

splashimage=(hd0,0)/boot/grub/splash.xpm.gz

Note finali

Per ulteriori approfondimenti rimando alla documentazione ufficiale di Grub. Nei sistemi Debian si trova nel pacchetto grub-doc e si consulta con il comando info grub (ricordate che in queste pagine basta premere 'u' per salire di un livello).

Nota #1

L'opzione savedefault all'interno della configurazione di un sistema operativo, fa in modo che, se selezionato, quello sia il prossimo sistema operativo di default all'avvio. Ciò viene ignorato se all'inizio del file menu.lst è stata messa la voce default=x, dove x identifica il numero del sistema operativo di default (partendo da 0 anzichè da 1).

Nota #2

In alcuni sistemi, ad esempio Redhat o Fedora, il file menu.lst potrebbe chiamarsi grub.conf. Quindi, prima di operare sulle impostazioni di Grub, verificare il nome esatto del file utilizzato. Se anche il sistema utilizzasse tale file, la guida rimane valida, basta tenerne presente il diverso nome.

Ringraziamenti

Si ringraziano le seguenti persone:

Fabrizio Ciacchi per aver scritto i paragrafi su come bootare sistemi non Linux, sull'inserimento delle splashimage e sull'uso della password.

Mattew East (del wiki italiano di Ubuntu) per avere wikizzato la guida.

Autore: ~ The_Noise