5.1.2　安装GRUB

通常，在安装操作系统的最后，操作系统安装程序将会为用户安装GRUB。当然，有时我们也会手动安装GRUB。但是都是通过GRUB提供的工具，执行的命令如下：

事实上，在这个安装命令的背后，GRUB的安装过程分为两个阶段：第一阶段是创建core.img，GRUB为此提供的工具是grub-mkimage；第二阶段是安装boot.img及core.img到硬盘，GRUB提供的工具是grub-setup。为了方便，GRUB将这两个过程封装到脚本grub-install中。

在创建core.img时，grub-mkimage需要获取需要加入core.img的模块，GRUB也提供了相应的工具grub-probe。grub-install利用这个工具根据内核映像所在的介质，自动探测所需要的模块，并将它们传给grub-mkimage。以笔者机器为例，使用grub-probe探测磁盘分区方式和文件系统的的方法如下：

1.创建映像

grub-install首先调用grub-mkimage创建core.img，我们结合其源代码来讨论core.img的创建过程。

根据上面的代码可见，创建core.img的主要过程如下：

1）generate_image读取kernel.img到内存，见代码第7～9行。

2）除了kernel.img外，还要将一些模块合并到core.img中。传递给函数generate_image的参数mods是一个数组，其中记录的是每个要合并到core.img中的模块。但是这些模块可能还依赖其他模块，所以代码第4～5行是检查这些模块的依赖模块，并将这些模块记录到链表path_list中。然后，第11～16行的代码将这些模块全部加载到kernel.img的后面。

3）至此，kernel.img和各个模块组成的core.img组装完成。为了在62个扇区中容纳下core.img，所以代码第18～19行压缩core.img。对于基于IA32架构的PC，GRUB使用的默认压缩方法是LZMA。

4）既然压缩了core.img，那么就得有人来负责解压缩。如同内核采用的方法，GRUB也在压缩的core.img前面附加了一段未经压缩的指令，见代码第21～37行。如果core.img使用的是LZMA压缩方法，则generate_image读取lzma_decompress.img，将其附加到core.img的前面。

5）如果core.img是为基于IA32的PC创建的，那么在core.img的最前面还要附加一个diskboot.img，代码第43～66就是准备diskboot.img。因为diskboot.img负责将core.img中除diskboot.img的部分读入内存，因此，diskboot.img需要知道core.img所在的扇区信息。因为这里已经确定了core.img占用的大小，所以，generate_image将core.img占用的扇区数写入了diskboot.img最后的blocklist中，这就是代码第53～59行的目的。准备好diskboot.img后，generate_image将其写入了在磁盘上保存core.img的文件，见代码第61～62行，其中out就是对应的文件core.img。

6）在将diskboot.img写入磁盘文件core.img后，generate_image将内存中的core.img的其他部分，包括lzma_decompress.img、kernel.img以及需要合并到core.img中的模块，也写入磁盘上的文件core.img中，紧接在diskboot.img之后。至此，core.img映像创建完毕。

2.安装映像

创建完core.img映像后，grub-install将调用grub-setup将core.img（包括boot.img）安装到硬盘。下面我们结合grub-setup的代码来讨论这一过程。

根据上述代码可见，安装GRUB的主要过程如下：

1）grub-setup首先读取boot.img和core.img到内存，见代码第4～6行。

2）boot.img的安装位置是固定的，即MBR，但是grub-setup需要确定core.img安装的扇区。对于不同的情况，确定的方法是不同的。代码第8～10行是针对多个磁盘组成的逻辑盘的情况。否则依次尝试使用具体分区方案以及文件系统提供的embed函数，见代码第11～16行。代表MBR分区方案的对象是msdos，其中提供了获取安装GRUB所在的扇区函数pc_partition_map_embed，该函数将计算core.img安装的扇区，并将结果保存到数组sectors中。变量nsec记录的是core.img占用扇区数。

3）在确定了core.img的安装扇区后，显然要将diskboot.img中的blocklist填充上，代码第18～20行就是在做这件事。

4）一旦确定了core.img安装的扇区，grub-setup还要修订boot.img。虽然对嵌入式安装而言，diskboot.img就安装在第2个扇区，但是GRUB不能进行这样的假设，因为还有可能使用非嵌入的安装方式。因此，grub-setup需要设置boot.img中diskboot.img所在的扇区，见代码第22行。其中所谓的first_sector就是core.img的第1个扇区，即diskboot.img占据的硬盘扇区。

5）映像准备好后，如果采用嵌入式安装，那么需要将core.img嵌入MBR后面的空闲扇区，即数组sectors中记录的扇区，见代码第24～27行。对于嵌入式安装，因为是嵌入在一块连续的扇区，所以diskboot.img中只需要记录一个blocklist，如图5-3所示。

图　5-3　嵌入式安装GRUB示意图

6）最后，grub-setup将boot.img写入MBR，见代码第29～30行。

为简单起见，上面代码中略去了非嵌入式安装的情况。在非嵌入式安装情况下，GRUB不需要将保存在文件系统中的core.img写入到MBR后面空闲的扇区中，而只需要将文件系统中的core.img所在的扇区写入disboot.img的blocklist，将diskboot.img所在的扇区写入boot.img即可。因为core.img很有可能不是连续存储在硬盘上的，所以diskboot.img中需要记录多个blocklist，这就是diskboot.img后面预留了多个blocklist空间的原因，如图5-4所示。

图　5-4　非嵌入式安装GRUB示意图