2.1.6 GRUB

Nato nel 1995 da un’idea di E. Boleyn, GNU GRUB¹¹ (GRand Unified Bootloader) è il boot loader utilizzato nelle recenti distribuzioni di GNU/Linux. Le sue caratteristiche principali sono le seguenti

• • supporto nativo per il boot di sitemi operativi aderenti alle specifiche Multiboot (GNU/Linux, FreeBSD, NetBSD, OpenBSD, ...);
• • supporto per il boot in chain-loading di sistemi operativi non-Multiboot (DOS, Windows, OS/2, ...);
• • supporto di vari tipi di filesystem;
• • gestione dell’avvio del sistema operativo desiderato attraverso un’interfaccia utente a menù;
• • supporto per la modalità LBA: accesso a dischi con capacità superiore a 8 GiB;
• • elevata configurabilità;
• • possibilità di avvio via rete;
• • protezione dei file di configurazione con password;

Figura 2.4: Esempio del menù di avvio di GRUB.

All’avvio, GRUB visualizza un elenco dei possibili sistemi operativi avviabili (v. fig. 2.4).

Le possibilità di avvio di un sistema operativo da parte di GRUB sono due: in maniera diretta o per mezzo del chain-load. I sistemi operativi che aderiscono alle specifiche Multiboot (come Linux, FreeBSD, NetBSD e OpenBSD) possono essere caricati direttamente da GRUB, mentre gli altri sistemi operativi possono essere caricati soltanto tramite il meccanismo di chain-loading, ovvero GRUB demanda al boot loader del sistema specifico il suo avvio.

2.1.6.1 Stadi di avvio

GRUB è costituito da vari stadi (stage) di avvio, ognuno dei quali è rappresentato da un file: due stage essenziali (file stage1 e stage2) e degli stage opzionali (file *stage1_5¹²).

• stage1 Questo è un file essenziale per poter effettuare il boot con GRUB. Tipicamente si trova nel MBR o nel boot sector di una partizione. Poiché un boot sector è grande 512 byte, la dimensione di tale file è esattamente 512 byte. Tutto ciò che fa stage1 è di caricare il file stage2 o lo specifico file *stage1_5 dal disco (stage1 non gestisce nessun tipo di filesystem).
• stage2 Questo è il nucleo di GRUB. Generalmente risiede su un filesystem, ma ciò non è necessario.
• *stage1_5 Questa famiglia di file ha lo scopo di collegare il file stage1 al file stage2. Cioè *stage1_5 è caricato da stage1 e, a sua volta, carica stage2. Lo specifico *stage1_5 rende GRUB capace di gestire un determinato filesystem. In questo modo, si può spostare il file stage2 in una posizione diversa sul filesystem senza dover necessariamente reinstallare GRUB.

2.1.6.2 Identificatori dei dispositivi

Il modo in cui un dispositivo di memoria di massa viene identificato da GRUB (nel suo linguaggio di scripting, ovvero nelle direttive contenute nell’apposito file di configurazione - v. più avanti) è illustrato di seguito. Per prima cosa ogni identificatore di dispositivo deve essere racchiuso tra parentesi tonde ed ha il seguente formato:

 
(device[,partition])  
dove

• device è il dispositivo e può assumere i seguenti valori:
  • hd0 il primo hard disk;
  • hd1 il secondo hard disk;
  • fd0 il primo floppy disk;
  • . . .
  • cd il CD-ROM;
  • nd il dispositivo di avvio dalla rete;

  GRUB non fa differenza tra dispositivi ATA (IDE) e SCSI. Generalmente i valori di device che identificano i dischi ATA sono inferiori rispetto a quelli dei dischi SCSI presenti sulla stessa macchina (a meno che la sequenza di boot non sia stata modificata da BIOS). I dispositivi possono essere indicati anche tramite il numero utilizzato dal BIOS (ad esempio (hd0) può essere indicato anche come (0x80) o (128)).

• partition è un numero che identifica la partizione di un determinato disco. Tale valore inizia da 0 ed assume i seguenti significati:
  • 0 la prima partizione primaria del disco;
  • 1 la seconda partizione primaria del disco;
  • . . .
  • 4 la prima partizione estesa del disco;
  • 5 la seconda partizione estesa del disco;
  • . . .

  Si noti che la prima partizione estesa del disco è sempre indicata dal valore partition uguale a 4, indipendentemente da quante partizioni primarie siano effettivamente presenti sul disco.

Quindi, ad esempio, il file vmlinuz che si trova nella directory /boot presente nella seconda partizione del primo hard disk potrà essere specificato come (hd0,1)/boot/vmlinuz.

2.1.6.3 Installazione

Se si desidera utilizzare GRUB come boot loader del sistema, è necessario innanzi tutto installare sul sistema il relativo pacchetto contenente appunto i file necessari alla configurazione ed installazione di GRUB come boot loader, che generalmente copia i file nella directory /usr/share/grub/i386-pc (detta anche image directory).

Quindi è opportuno creare la directory /boot/grub (detta boot directory) e copiare al suo interno i file opportuni (*stage1_5, stage2, device.map, e menu.lst). Dopodiché non rimane altro che copiare il file stage1 nel MBR o nel settore di boot di una partizione dell’hard disk. Tutto ciò può essere fatto per mezzo del comando grub-install (man page grub-install(8)) o tramite l’interfaccia a riga di comando di GRUB, lanciabile con il comando grub (man page grub(8)).

Sebbene nella maggior parte dei casi funzioni, l’utilizzo del comando grub-install è sconsigliato, poiché esso si basa sulla mappatura tra i dispositivi del BIOS ed i dischi visti dal sistema operativo e non sempre le cose coincidono. Per far ciò grub-install si basa sul contenuto del file /boot/grub/device.map, che è un file di testo con la seguente sintassi

 
device file  
dove

• device è il dispositivo specificato secondo la sintassi di GRUB;
• file è il nome del file di dispositivo ad esso associato dal sistema operativo;

Questa è una sorta di shell, con un insieme di comandi e direttive che rendono più agevole la gestione dell’avvio. L’elenco dei comandi/direttive è ottenibile attraverso il comando help.

Per installare il MBP di GRUB nel MBR è opportuno impostare come dispositivo di root, la partizione contenente la boot directory, cioè la directory /boot/grub (quella che contiene il file stage1 con il comando

 
grub> root (hd0,1)  
In questo caso la directory /boot/grub è contenuta nella seconda partizione (1) del primo disco (hd0).

 
grub> setup (hd0)  
che inserice il MBP contenuto nel file stage1 all’interno della partizione impostata con il comando root.

Se, invece, lo si volesse installare nel settore di boot della prima partizione del primo hard disk, si potrebbe utilizzare il comando

 
grub> setup (hd0,0)  
Se si installa il MBP di GRUB in una partizione (anziché nel MBR) o in un disco diverso dal primo, esso dovrà essere avviato da un altro boot loader tramite il meccanismo di chain-loading.

È inoltre possibile installare GRUB come boot loader su un floppy disk. Per far ciò si devono copiare i file stage1 e stage2 rispettivamente sul primo e secondo settore del floppy.

# cd /usr/share/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

2.1.6.4 Configurazione

Il file di configurazione di GRUB è /boot/grub/menu.lst (talvolta esso può essere soltanto un symbolic link¹³). Tale file contiene le direttive per la presentazione a video dell’elenco dei possibili sistemi operativi da avviare in fase di boot e quelle per il loro effettivo avvio e viene intepretato da GRUB al suo avvio. Un tipico file di configurazione è quello riportato di seguito:

#
# Sample boot menu configuration file
#
# By default, boot the first entry.
default 0
# Boot automatically after 10 secs.
timeout 10
# For booting GNU/Linux
title GNU/Linux
kernel (hd0,1)/vmlinuz root=/dev/hda1
# For booting Windows
title Windows boot menu
root (hd0,0)
makeactive
chainloader +1

• default 0 indica a GRUB la scelta di default, in questo caso la prima voce del menù (le voci del menù di avvio sono quelle contraddistinte dalla parola chiave title), poiché il conteggio inizia da zero;
• timeout 10 indica a GRUB di avviare automaticamente la macchina con la scelta di default se non è stato premuto nessun tasto entro 10 secondi;
• title GNU/Linux definisce una voce di menù contenente il testo “GNU/Linux”;
• kernel (hd0,1)/vmlinuz root=/dev/hda1 indica a GRUB di lanciare il file /vmlinuz, il kernel di GNU/Linux, che (in questo caso) si trova nella directory principale della seconda partizione del primo hard disk ATA, passandogli il parametro root=/dev/hda1 che indica di “montare” come root directory del sistema, quella relativa alla prima partizione del primo disco ATA;
• title Windows boot menu definisce una voce di menù contenente il testo “Windows boot menu”;
• root (hd0,0) indica a GRUB di impostare come partizione di avvio la prima partizione del primo hard disk;
• makeactive indica a GRUB di rendere attiva l’impostazione della partizione di avvio;
• chainloader +1 indica a GRUB di caricare il boot loader presente sul primo settore della prima partizione del primo hard disk (+1).¹⁴

• • passare alla modalità a riga di comando premendo il tasto ;
• • variare i parametri da passare al kernel premendo il tasto ;
• • modificare le opzioni relativamente ad una voce del menù di avvio premendo il tasto ;