2.2    Der Bootloader GRUB 2

Mit GRUB 2 wurde GRUB von Grund auf neu entwickelt. Die Entwickler haben sich sehr viel Zeit gelassen und sich in kleinen Sprüngen der Version 2 genähert. GRUB2 ist bei openSUSE und Ubuntu in Version 2.02, in Debian in Version 2.02-beta3 und in CentOS in Version 2.02-beta2 enthalten. Da die Macher des Bootloaders einen sehr konservativen Ansatz bei der Versionierung verfolgen, darf man sich von »beta« nicht schrecken lassen. Die erste Version des Bootloaders hat beispielsweise nie die Version 1 erreicht; die höchste Versionsnummer war 0.97.

2.2.1    Funktionsweise

Der große Unterschied von GRUB 2 im Vergleich zu GRUB ist, dass die ehemaligen Stages 1.5 und 2, vom Laden der Dateisystemtreiber bis zum Anzeigen des Bootmenüs, zu einem einzigen Stage 2 zusammengelegt wurden. Dabei nutzt GRUB 2 einen minimalistischen und sehr kleinen Kern und viele Module, die je nach Bedarf nachgeladen werden können, um auf die Konfigurationsdatei zugreifen zu können. Auf diese Weise unterstützt GRUB 2 auch das Starten von LVM oder Software-RAIDs mit md.

2.2.2    Installation

GRUB 2 wird genauso wie GRUB mit grub-install (bei CentOS und openSUSE mit grub2-install) installiert, allerdings müssen Sie bei GRUB 2 angeben, wo der Bootloader installiert werden soll. Dabei zeigt GRUB 2 deutlich weniger Ausgaben bei der Installation (siehe Listing 2.1):

# Debian und Ubuntu
grub-install /dev/sda
Installing for i386-pc platform.
Installation finished. No error reported.

# CentOS und openSUSE
Installing for i386-pc platform.
Installation finished. No error reported.

Listing 2.1    Installation von »GRUB 2«

2.2.3    Konfiguration

Die Konfigurationsdatei von GRUB 2 liegt in /boot/grub/grub.cfg bzw. /boot/grub2/grub.cfg. Bitte ändern Sie diese nicht von Hand, sie wird von den Skripten unter /etc/grub.d erstellt. In diesem Verzeichnis wird den Skripten eine Nummer vorangestellt, um die Reihenfolge festzulegen. Das Verfahren, die Konfiguration aus einzelnen Bausteinen (Skripten) zusammenstellen zu lassen, macht GRUB 2 deutlich flexibler und besser automatisierbar als seinem Vorgänger: So werden installierte Kernel automatisch erkannt und in das Bootmenü aufgenommen.

Die hohe Flexibilität wird allerdings durch eine komplexere Konfiguration erkauft. Ohne gutes Shell-Scripting-Know-how kommt man da nicht viel weiter. Einfachere Konfigurationen wie das Bootmenü sind relativ leicht machbar. Einstellungen, die das komplette Bootverhalten beeinflussen, wie beispielsweise Timeouts oder der Kernel, der standardmäßig gestartet werden sollte, werden in der Datei /etc/default/grub vorgenommen.

In der von uns beschriebenen Ubuntu-Version 18.04 sind die folgenden Dateien im Verzeichnis /etc/grub.d zu finden:

Die Skriptnummern, die mit 00, 10 oder 20 beginnen, sind reserviert. Alle Nummern dazwischen können Sie für eigene Skripte verwenden. Je nachdem, welche Nummer Sie Ihrem Skript geben, wird es früher oder später im Prozess ausgeführt. Apropos »ausgeführt«: Die Skripte unterhalb von /etc/grub.d müssen alle ausführbar sein.

Wir legen jetzt einen neuen Eintrag im Bootmenü an. Dazu werden am Ende der Datei 40_custom die Zeilen aus Listing 2.2 neu eingefügt:

#!/bin/sh
exec tail -n +3 $0
# This file provides an easy way to add custom menu entries.  Simply type the
# menu entries you want to add after this comment.  Be careful not to change
# the 'exec tail' line above.

menuentry "Ubuntu 18.04.1 LTS, kernel 4.15.0-34-Adminbuch" {
  set root='(hd0,1)'
  linux /vmlinuz-4.15.0-34-generic \
root=/dev/mapper/ubuntu--vg-root ro console=hvc0
  initrd /initrd.img-4.15.0-34-generic
}

Listing 2.2    Eigener Eintrag in der Datei »40_custom«

Das Skript sorgt nur dafür, dass die Zeilen ab der dritten Zeile ausgegeben werden. Die eigentliche Konfiguration findet sich in der geschweiften Klammer nach dem menuentry, der den Text des Eintrags im Bootmenü enthält.

Wie gewohnt kennzeichnet set root die Partition, in der sich das Verzeichnis /boot befindet. Natürlich bietet GRUB 2 eine Besonderheit: Die Festplattennummerierung beginnt bei 0, und die Nummerierung der Partition beginnt bei 1. So wird aus der Partition /dev/sdb3 unter GRUB hd1,2 und unter GRUB 2 hd1,3.

Nach linux (früher kernel) folgt der zu startende Betriebssystemkern. Und initrd ist so, wie bereits beschrieben, die Initial Ramdisk. Mithilfe von update-grub wird ein neuer Bootloader geschrieben, und beim nächsten Start finden wir unseren neuen Eintrag im Bootmenü.

[+] Wie bereits beschrieben, ist GRUB 2 modular aufgebaut und bringt keine Treiber mit, daher muss man eventuell noch Module mit dem Kommando insmod hinzuladen, um aus einem einfachen Menüeintrag ein startfähiges System zu machen.

Beispiele dafür sind LVM, besondere Dateisysteme oder auch RAID. Alle verfügbaren Module Ihrer GRUB-2-Installation finden sich im Verzeichnis /boot/grub/i386-pc oder /boot/grub2/i386-pc und enden auf .mod. In Listing 2.3 finden Sie die Module eines Debian-Stretch-Systems:

root@debian:~# ls /boot/grub/i386-pc
915resolution.mod     gcry_whirlpool.mod        password_pbkdf2.mod
acpi.mod              gdb.mod                   pata.mod
adler32.mod           geli.mod                  pbkdf2.mod
affs.mod              gettext.mod               pbkdf2_test.mod
afs.mod               gfxmenu.mod               pci.mod
ahci.mod              gfxterm.mod               pcidump.mod
all_video.mod         gfxterm_background.mod    plan9.mod
aout.mod              gfxterm_menu.mod          play.mod
archelp.mod           gptsync.mod               png.mod
at_keyboard.mod       gzio.mod                  priority_queue.mod
ata.mod               halt.mod                  probe.mod
backtrace.mod         hashsum.mod               procfs.mod
bfs.mod               hdparm.mod                progress.mod
biosdisk.mod          hello.mod                 pxe.mod
bitmap.mod            help.mod                  pxechain.mod
bitmap_scale.mod      hexdump.mod               raid5rec.mod
blocklist.mod         hfs.mod                   raid6rec.mod
boot.img              hfsplus.mod               read.mod
boot.mod              hfspluscomp.mod           reboot.mod
bsd.mod               http.mod                  regexp.mod
btrfs.mod             hwmatch.mod               reiserfs.mod
bufio.mod             iorw.mod                  relocator.mod
cat.mod               iso9660.mod               romfs.mod
cbfs.mod              jfs.mod                   scsi.mod
cbls.mod              jpeg.mod                  search.mod
cbmemc.mod            keylayouts.mod            search_fs_file.mod
cbtable.mod           keystatus.mod             search_fs_uuid.mod
cbtime.mod            ldm.mod                   search_label.mod
chain.mod             legacy_password_test.mod  sendkey.mod
cmdline_cat_test.mod  legacycfg.mod             serial.mod
cmosdump.mod          linux.mod                 setjmp.mod
cmostest.mod          linux16.mod               setjmp_test.mod
cmp.mod               loadenv.mod               setpci.mod
command.lst           loopback.mod              sfs.mod
configfile.mod        ls.mod                    signature_test.mod
core.img              lsacpi.mod                sleep.mod
cpio.mod              lsapm.mod                 sleep_test.mod
cpio_be.mod           lsmmap.mod                spkmodem.mod
cpuid.mod             lspci.mod                 squash4.mod
crc64.mod             luks.mod                  syslinuxcfg.mod
crypto.lst            lvm.mod                   tar.mod
crypto.mod            lzopio.mod                terminal.lst
cryptodisk.mod        macbless.mod              terminal.mod
cs5536.mod            macho.mod                 terminfo.mod
date.mod              mda_text.mod              test.mod
datehook.mod          mdraid09.mod              test_blockarg.mod
datetime.mod          mdraid09_be.mod           testload.mod
disk.mod              mdraid1x.mod              testspeed.mod
diskfilter.mod        memdisk.mod               tftp.mod
div_test.mod          memrw.mod                 tga.mod
dm_nv.mod             minicmd.mod               time.mod
drivemap.mod          minix.mod                 tr.mod
echo.mod              minix2.mod                trig.mod
efiemu.mod            minix2_be.mod             true.mod
efiemu32.o            minix3.mod                truecrypt.mod
efiemu64.o            minix3_be.mod             udf.mod
ehci.mod              minix_be.mod              ufs1.mod
elf.mod               mmap.mod                  ufs1_be.mod
eval.mod              moddep.lst                ufs2.mod
exfat.mod             modinfo.sh                uhci.mod
exfctest.mod          morse.mod                 usb.mod
ext2.mod              mpi.mod                   usb_keyboard.mod
extcmd.mod            msdospart.mod             usbms.mod
fat.mod               multiboot.mod             usbserial_common.mod
file.mod              multiboot2.mod            usbserial_ftdi.mod
font.mod              nativedisk.mod            usbserial_pl2303.mod
freedos.mod           net.mod                   usbserial_usbdebug.mod
fs.lst                newc.mod                  usbtest.mod
fshelp.mod            nilfs2.mod                vbe.mod
functional_test.mod   normal.mod                verify.mod
gcry_arcfour.mod      ntfs.mod                  vga.mod
gcry_blowfish.mod     ntfscomp.mod              vga_text.mod
gcry_camellia.mod     ntldr.mod                 video.lst
gcry_cast5.mod        odc.mod                   video.mod
gcry_crc.mod          offsetio.mod              video_bochs.mod
gcry_des.mod          ohci.mod                  video_cirrus.mod
gcry_dsa.mod          part_acorn.mod            video_colors.mod
gcry_idea.mod         part_amiga.mod            video_fb.mod
gcry_md4.mod          part_apple.mod            videoinfo.mod
gcry_md5.mod          part_bsd.mod              videotest.mod
gcry_rfc2268.mod      part_dfly.mod             videotest_checksum.mod
gcry_rijndael.mod     part_dvh.mod              xfs.mod
gcry_rmd160.mod       part_gpt.mod              xnu.mod
gcry_rsa.mod          part_msdos.mod            xnu_uuid.mod
gcry_seed.mod         part_plan.mod             xnu_uuid_test.mod
gcry_serpent.mod      part_sun.mod              xzio.mod
gcry_sha1.mod         part_sunpc.mod            zfs.mod
gcry_sha256.mod       partmap.lst               zfscrypt.mod
gcry_sha512.mod       parttool.lst              zfsinfo.mod
gcry_tiger.mod        parttool.mod
gcry_twofish.mod      password.mod

Listing 2.3    GRUB-2-Module eines Debian-Stretch-Systems

Auf dem gleichen System findet sich in der /boot/grub/grub.cfg ein Beispiel dafür, wie ein Teil dieser Module eingesetzt wird (siehe Listing 2.4):

[…]
menuentry 'Debian GNU/Linux, with Linux 3.16.0-4-amd64' --class debian \
--class gnu-linux --class gnu --class os $menuentry_id_option \
'gnulinux-3.16.0-4-amd64-advanced-eac6da17-314e-43c0-956f-379457a505fa' {
    load_video
    insmod gzio
    if [ x$grub_platform = xxen ]; then insmod xzio; insmod lzopio; fi
    insmod part_msdos
    insmod ext2
    set root='hd0,msdos1'
    if [ x$feature_platform_search_hint = xy ]; then
        search --no-floppy --fs-uuid --set=root --hint-bios=hd0,msdos1 \
        --hint-efi=hd0,msdos1 --hint-baremetal=ahci0,msdos1 \
        eac6da17-314e-43c0-956f-379457a505fa
    else
        search --no-floppy --fs-uuid --set=root eac6da17-314e-43c0-956f-379457a505fa
    fi
    echo    'Loading Linux 3.16.0-4-amd64 ...'
    linux   /boot/vmlinuz-3.16.0-4-amd64 root=UUID=eac6da17-314e-43c0-956f-\
            379457a505fa ro quiet
    echo    'Loading initial ramdisk ...'
    initrd  /boot/initrd.img-3.16.0-4-amd64
}
[…]

Listing 2.4    Die Optionen des Standardkernels aus der »/boot/grub/grub.cfg«

[ ! ] Änderungen in der Datei /boot/grub/grub.cfg werden nicht automatisch übernommen. Mit dem Kommando update-grub wird GRUB 2 aktualisiert, wie in Listing 2.5 zu sehen ist:

root@debian:~# update-grub
Generating grub configuration file ...
Found linux image: /boot/vmlinuz-3.16.0-4-amd64
Found initrd image: /boot/initrd.img-3.16.0-4-amd64
done

Listing 2.5    »update-grub«

Interessant ist, dass die Konfigurationsdatei /etc/default/grub ein Shell-Skript ist. Allerdings werden dort nur Variablen gesetzt, die nach dem Aufruf von update-grub durch /etc/grub.d/00_header ausgewertet werden. In der folgenden Auflistung finden Sie die wichtigsten Variablen:

Die Variablen werden erst nach einem erneuten Aufruf von update-grub gültig.