8.8. Настройка Загрузчика

На вашей системе загрузчик скорее всего нормально настроен и полностью работоспособен, но не лишним будет знать и как настроить или установить (переустановить) загрузчик в случае, если он исчезнет из Главной Загрузочной Записи (Master Boot Record). Такое может случиться например после установки другой операционной системы, такой как Windows. Следующая информация также может помочь вам изменить конфигурацию загрузчика, если это необходимо.

К ОСНОВАМ Главная загрузочная запись

Главная Загрузочная Запись (The Master Boot Record - MBR) занимает блок размером 512 байт, размещённый в начале первого жёсткого диска (на который устанавливается загрузчик), и это первая программа, которой передаётся управление от BIOS для последующей загрузки нужной операционной системы. В общем, при установке загрузчика в Главную Загрузочную Запись, происходит удаление (перезапись) предыдущего содержания.

8.8.1. Идентификация Дисков

КУЛЬТУРА udev и /dev/

Каталог /dev/ является домашним для так называемых “специальных” файлов. В нём представлены все имеющиеся в системе периферийные устройства (см. врезку К ОСНОВАМ Права доступа к устройству). Когда-то он содержал все специальные файлы, которые потенциально можно было использовать. Этот подход имел ряд недостатков, среди которых ограничение количества устройств, которые можно было использовать (из-за жёстко запрограммированного списка имен), и невозможность узнать, какие специальные файлы действительно полезны.

В настоящее время управление специальными файлами является полностью динамическим и лучше соответствует природе компьютерных устройств с возможностью горячей замены. Ядро взаимодействует с udev (Раздел 9.11.3, «Как работает udev») чтобы создавать и удалять динамические файлы по мере необходимости при появлении и исчезновении соответствующих устройств. По этой причине каталог /dev/ не обязательно должен быть постоянным и, поэтому, представляет собой файловую систему на основе оперативной памяти, которая запускается пустой и содержит только соответствующие записи.

Ядро сообщает много информации о любом, вновь добавленном, устройстве и выдает пару - старший/младший номер для его идентификации. Совместно с udevd создаёт специальный файл с подходящим именем и правами доступа, которые необходимы. Может также создать псевдонимы и выполнить дополнительные действия (такие как инициализация или регистрация задач). Поведение udevd определяется большим набором (настраиваемых) правил, находящихся в /lib/udev/rules.d/ и /etc/udev/rules.d/.

Таким образом, с динамически определяемыми именами вы можете сохранить одинаковое имя для данного устройства, не думая о том, какой физический разъём и последовательность подключения были использованы, а это особенно полезно если вы используете различные USB периферийные устройства. Первый раздел на первом жёстком диске может тогда быть назван /dev/sda1 для обратной совместимости, или /dev/root-partition - если вы предпочитаете это наименование, или даже оба этих названия одновременно. Для этого надо лишь настроить udevd, чтобы автоматически создавалась символическая ссылка.

В давние времена, некоторые модули ядра автоматически загружались при вашей попытке получить доступ к соответствующему файлу устройства. Сейчас это уже не так, и специальные файлы периферии не существуют до тех пор, пока не загружен модуль. Это не создает больших проблем, так как, благодаря автоматическому определению аппаратных средств, большинство модулей загружаются в ядро во время загрузки системы. Но для периферийных устройств, не обнаруживаемых на старте системы, (таких как очень старый диск или PS/2 мышь), это не работает. В этом случае предлагается рассмотреть вариант с добавлением модулей: floppy, psmouse и mousedev в файл /etc/modules или /etc/modules-load.d/ для их принудительной загрузки во время загрузки системы.

При настройке загрузчик должен выполнить идентификацию различных жёстких дисков и их разделов. Linux использует “блочные” специальные файлы, располагаемые для этих целей в каталоге /dev/. Начиная с версии Debian Squeeze, схема присвоения имён специальным файлам, обозначающих жёсткие диски, стала единообразной в ядре Linux, и все жёсткие диски (IDE/PATA, SATA, SCSI, USB, IEEE 1394) сейчас представлены как файлы следующего вида /dev/sd*.

Каждый раздел представлен в следующем виде: "sdxX", где "x" - номер диска, а "X" - номер раздела: для примера, /dev/sda1 - это первый раздел (X=1) на первом диске (x=a), и /dev/sdb3 - это третий раздел (X=3) на следующем (втором) диске (x=b). Таким образом всегда можно определить, какой раздел какому диску соответствует.

Архитектура ПК (или “i386”, включая его младшего двоюродного брата “amd64”) уже давно подошла к ограничению своих возможностей при использовании формата таблицы разделов типа “MS-DOS”. В соответствии с этой таблицей было позволено разместить на одном жёстком диске только четыре “основных” раздела. Для обхода этого ограничения, один из них можно было создать как “расширенный” раздел, который мог содержать внутри себя дополнительные “вторичные” разделы. Они начинали нумероваться с 5-го раздела. Таким образом вторичный раздел мог быть /dev/sda5, следующий - /dev/sda6, и т.д.

Другой недостаток формата таблицы разделов типа “MS-DOS” касается ограничения на размер жёсткого диска - он не должен превышать 2 Терабайта. Это создаёт реальную проблему в настоящее время в связи с появлением в продаже жёстких дисков большого размера.

Новый формат таблицы разделов - GPT ослабляет ограничения на количество разделов на одном диске (он позволяет создать до 128 разделов при использовании стандартных настроек) и увеличивает разрешённый максимальный размер жёсткого диска (до 8 зебибайтов - по IEEE1541). Если вы планируете создать много физических разделов на одном диске, то вначале нужно убедиться в том, что таблица разделов в GPT-формате уже создана в момент первоначальной разбивки на разделы диска (то есть это будет ваше первое действие при разделении диска на разделы - сначала создается таблица GPT, а потом диск разбивается на разделы). Справочно: GPT - это GUID Partition Table - у каждого раздела диска есть GUID (Глобальный Уникальный Идентификатор). GPT разработан компанией Intel.

КРАТКИЙ ЭКСКУРСThe Globally Unique Identifier (GUID)

При использовании GPT тип раздела представляется как универсальный уникальный идентификатор длиной 16 байт, также известный как глобальный уникальный идентификатор (GUID), являющийся частью стандарта UEFI (см. ЗАМЕТКА UEFI - современная замена BIOS). По сравнению с шестнадцатеричным кодом, используемым для определения типа раздела в формате таблицы MS-DOS, вам будет сложно запомнить эти идентификаторы. К счастью, существуют списки со всеми идентификаторами, которые вы можете использовать для создания рецептов разделов для использования с командами sfdisk или для preseeding установщика Debian.

→ https://en.wikipedia.org/wiki/GUID_Partition_Table#Partition_type_GUIDs

Не всегда можно быстро вспомнить, какой диск подсоединён к какому SATA контроллеру, или какой находится в третьей позиции в цепочке SCSI. Особенно это касается именования жёстких дисков, подключаемых "горячим способом", поскольку присваиваемые им имена могут изменяться от одной загрузки к другой. К счастью, udev создаёт, в дополнение к /dev/sd*, ещё и символические ссылки с фиксированными именами, которые вы можете использовать при явной идентификации жёсткого диска. Эти символические ссылки располагаются в /dev/disk/by-id. На машине с двумя жёсткими дисками, например, они могут быть найдены следующим образом:

mirexpress:/dev/disk/by-id# ls -l
total 0
lrwxrwxrwx 1 root root  9 23 jul. 08:58 ata-STM3500418AS_9VM3L3KP -> ../../sda
lrwxrwxrwx 1 root root 10 23 jul. 08:58 ata-STM3500418AS_9VM3L3KP-part1 -> ../../sda1
lrwxrwxrwx 1 root root 10 23 jul. 08:58 ata-STM3500418AS_9VM3L3KP-part2 -> ../../sda2
[...]
lrwxrwxrwx 1 root root  9 23 jul. 08:58 ata-WDC_WD5001AALS-00L3B2_WD-WCAT00241697 -> ../../sdb
lrwxrwxrwx 1 root root 10 23 jul. 08:58 ata-WDC_WD5001AALS-00L3B2_WD-WCAT00241697-part1 -> ../../sdb1
lrwxrwxrwx 1 root root 10 23 jul. 08:58 ata-WDC_WD5001AALS-00L3B2_WD-WCAT00241697-part2 -> ../../sdb2
[...]
lrwxrwxrwx 1 root root  9 23 jul. 08:58 scsi-SATA_STM3500418AS_9VM3L3KP -> ../../sda
lrwxrwxrwx 1 root root 10 23 jul. 08:58 scsi-SATA_STM3500418AS_9VM3L3KP-part1 -> ../../sda1
lrwxrwxrwx 1 root root 10 23 jul. 08:58 scsi-SATA_STM3500418AS_9VM3L3KP-part2 -> ../../sda2
[...]
lrwxrwxrwx 1 root root  9 23 jul. 08:58 scsi-SATA_WDC_WD5001AALS-_WD-WCAT00241697 -> ../../sdb
lrwxrwxrwx 1 root root 10 23 jul. 08:58 scsi-SATA_WDC_WD5001AALS-_WD-WCAT00241697-part1 -> ../../sdb1
lrwxrwxrwx 1 root root 10 23 jul. 08:58 scsi-SATA_WDC_WD5001AALS-_WD-WCAT00241697-part2 -> ../../sdb2
[...]
lrwxrwxrwx 1 root root  9 23 jul. 16:48 usb-LaCie_iamaKey_3ed00e26ccc11a-0:0 -> ../../sdc
lrwxrwxrwx 1 root root 10 23 jul. 16:48 usb-LaCie_iamaKey_3ed00e26ccc11a-0:0-part1 -> ../../sdc1
lrwxrwxrwx 1 root root 10 23 jul. 16:48 usb-LaCie_iamaKey_3ed00e26ccc11a-0:0-part2 -> ../../sdc2
[...]
lrwxrwxrwx 1 root root  9 23 jul. 08:58 wwn-0x5000c50015c4842f -> ../../sda
lrwxrwxrwx 1 root root 10 23 jul. 08:58 wwn-0x5000c50015c4842f-part1 -> ../../sda1
[...]
mirexpress:/dev/disk/by-id#

Обратите внимание, что некоторые диски указаны несколько раз (поскольку они ведут себя одновременно как диски ATA и SCSI), но соответствующая информация в основном содержится в модели и серийных номерах дисков, по которым можно найти файл периферийного устройства. Хотя ссылки в /dev/disk/by-id/ создаются с использованием серийного номера устройства и физического пути, существуют более удобные ссылки, например: /dev/disk/by-label/ (на основе заданных меток), /dev/disk/by-uuid/ (на основе уникальных идентификаторов, которые могут измениться при переформатировании устройства с помощью команды mkfs.* или mkswap), /dev/disk/by-path/ (на основе кратчайшего физического пути) и /dev/disk/by-partlabel/ и /dev/disk/by-partuuid/ (только разделы с метками GPT и их уникальными идентификаторами). Если вы используете эти ссылки, например. в имени файла /etc/fstab всегда отдавайте предпочтение уникальным идентификаторам, а не меткам. Вы также можете получить и изменить эту информацию для каждого раздела или устройства с помощью команд lsblk и blkid.

Примеры файлов конфигурации, приведённые в следующих разделах, базируются на следующих исходных данных: одиночный SATA-диск, где на первом разделе установлена старая Windows, а второй раздел содержит Debian GNU/Linux.

АЛЬТЕРНАТИВА LILO загрузчик

Старейшим загрузчиком системы является LILO (LInux LOader) — надёжный, но простой. Он записывает физический адрес рабочего ядра (его местоположение на жёстком диске) в MBR для загрузки, и это объясняет почему, каждый раз после каждого обновления LILO (или изменения его файла настройки), должна быть выполнена следующая команда lilo. За свою забывчивость можно расплатиться невозможностью загрузить систему (с того раздела, где были выполнены изменения, но не уведомили LILO об этом). Например, если старое ядро было удалено или перезаписано как новое с тем же именем (например было скомпилировано новое изменённое ядро с тем же именем), а обновление LILO не было выполнено, то при загрузке будет выдана ошибка, что LILO не может найти ядро (в ожидаемом месте жёсткого диска).

Файл для настройки LILO называется /etc/lilo.conf, Ниже приведен пример простого файла для стандартной конфигурации.

Пример 8.4. Файл настройки LILO

# The disk on which LILO should be installed.
# By indicating the disk and not a partition.
# you order LILO to be installed on the MBR.
boot=/dev/sda
# the partition that contains Debian
root=/dev/sda2
# the item to be loaded by default
default=Linux

# the most recent kernel image
image=/vmlinuz
  label=Linux
  initrd=/initrd.img
  read-only

# Old kernel (if the newly installed kernel doesn't boot)
image=/vmlinuz.old
  label=LinuxOLD
  initrd=/initrd.img.old
  read-only
  optional

# only for Linux/Windows dual boot
other=/dev/sda1
  label=Windows

По просьбе сопровождающего и основного автора команды lilo загрузчик был удален из Debian 11 Bullseye и вряд ли будет возвращён.

8.8.2. Конфигурация GRUB 2

Более поздней версией загрузчика (по времени создания программы) является GRUB (GRand Unified Bootloader). Теперь нет необходимости вызывать загрузчик после каждого обновления ядра; GRUB знает как читать файловую систему и найти (место)положение ядра на диске самостоятельно. Для установки загрузчика в MBR на первом диске надо просто выполнить grub-install /dev/sda. Это приведет к перезаписи MBR, поэтому будьте осторожны, чтобы не перезаписать неправильное местоположение. Хотя можно установить GRUB в загрузочную запись раздела, помните, что обычно это - ошибка и выполнение grub-install /dev/sda1 это не то же самое, что и grub-install /dev/sda.

ЗАМЕТКА Обозначение дисков в GRUB

Идентификацию жёстких дисков GRUB выполняет только на основе считываемых данных из BIOS. Первый жёсткий диск, определяемый им в системе, по нумерации программы, соответствует (hd0), (hd1) - это второй, и т.д. В большинстве случаев, этот порядок в точности соответствует обычному порядку нумерации дисков под Linux, но проблемы могут возникнуть в случае, например, если вы захотите связать SCSI и IDE диски. GRUB сохраняет обнаруженные соответствия в файле /boot/grub/device.map. В настоящее время этой проблемы можно избежать, используя универсальный уникальный идентификатор (UUID) или метки файловой системы при создании grub.cfg. Однако файл карты устройства ещё не устарел, поскольку его можно использовать для переопределения, когда текущая среда отличается от среды при загрузке. Если вы обнаружите там ошибки (поскольку вы знаете, что ваш BIOS определяет диски в другом порядке), отредактируйте файл вручную и запустите grub-install. Команда grub-mkdevicemap может помочь создать файл device.map, с которого начинает работу GRUB.

Разделы могут иметь особенные имена в GRUB. Когда вы используете “классические” разделы в формате MS-DOS, первый раздел на первом диске имеет метку (hd0,msdos1), второй (hd0,msdos2), и т.д.

Файлом настройки GRUB 2 является /boot/grub/grub.cfg, но в Debian данный файл формируется на базе других. Будьте аккуратны и не изменяйте этот файл вручную, так как эти изменения будут потеряны при первом же выполнении update-grub (что может случиться в момент обновления различных пакетов на вашей системе). Общепринято вносить изменения в файл /boot/grub/grub.cfg другим путём: через редактирование переменных в файле /etc/default/grub (для примера - добавить параметр в командную строку ядра или изменить время, сколько секунд будет отображаться меню). Для добавления новой строки загрузки в меню, можно либо создать файл /boot/grub/custom.cfg, либо внести изменения в файл /etc/grub.d/50_custom. Для более сложных конфигураций, вы можете откорректировать другие файлы в каталоге /etc/grub.d, или добавить туда свои файлы. Расположенные здесь сценарии (скрипты) сформируют фрагменты конфигурации (для последующего внедрения их в глобальную настройку GRUB), которые в дальнейшем можно будет использовать с помощью внешних программ. Этими сценариями будет обновлён перечень ядер для загрузки GRUB: сценарий 10_linux - принимает во внимание все установленные ядра Linux (на используемом в настоящее время разделе жёсткого диска); 20_linux_xen - учитывает Xen виртуальные системы, и 30_os-prober просматривает ваш жёсткий диск на предмет присутствия других операционных систем (Windows, OS X, Hurd) (на других разделах этого жёсткого диска и на всех разделах других жёстких дисков, имеющихся в данный момент в системе).

ПРЕДОСТЕРЕЖЕНИЕ error: symbol `grub_*' not found

Одна из наиболее часто сообщаемых проблем при использовании GRUB заключается в том, что пользователи получают сообщение об ошибке типа error symbol `grub_calloc' not found, и они больше не могут загрузить систему. В большинстве случаев эта ошибка возникает из-за установки обновлённой версии GRUB, из-за которой новые модули в /boot/grub становятся несовместимыми со старыми образами ядра в загрузочном секторе, к которому переходит ваша прошивка при загрузке вашего компьютера. Это происходит в системах, которые настроены на запуск команды grub-install на целевом устройстве, которое на самом деле не является тем, которое прошивка использует для загрузки вашей системы (например, после замены дисков или их перемещения — проблему можно увидеть при запуске команды dpkg -reconfigure grub-pc показывающей неправильное целевое устройство). С выпуском Debian 11 Bulllseye (изменение также было внесено в Buster) процесс обновления теперь проверяет наличие этой проблемы и завершается с ошибкой в случае её обнаружения.

→ https://bugs.debian.org/bug=966575#95

Setting up grub-pc (2.02+dfsg1-20+deb10u4) ...
/dev/disk/by-id/[..] does not exist, so cannot grub-install to it!
You must correct your GRUB install devices before proceeding:

  DEBIAN_FRONTEND=dialog dpkg --configure grub-pc
  dpkg --configure -a
dpkg: error processing package grub-pc (--configure):
 installed grub-pc package post-installation script subprocess returned error exit status 1

Чтобы устранить проблему и продолжить процедуру обновления, просто следуйте советам и выполните команды, указанные в сообщении об ошибке, от имени пользователя root.

8.8.3. Использование GRUB с EFI и Secure Boot

Использование GRUB для загрузки традиционной системы BIOS (устаревшей или UEFI-CSM) или системы UEFI — это совершенно другое дело. К счастью, пользователю не нужно знать различия, поскольку Debian предоставляет разные пакеты для каждой цели, и установщик автоматически решает, какой из них выбрать. Пакет grub-pc выбирается для устаревших систем, где GRUB установлен в MBR, тогда как для систем UEFI требуется grub-efi-arch, где GRUB устанавливается в системный раздел EFI (ESP). Для последнего требуется таблица разделов GPT, а также раздел EFI.

→ https://wiki.debian.org/Grub2#UEFI_vs_BIOS_boot

Чтобы переключить существующую систему (с поддержкой UEFI) из устаревшего режима загрузки в UEFI, необходимо не только переключить пакеты GRUB в системе, но также настроить таблицу разделов и создать раздел EFI (вероятно, включая изменение размера существующих разделов для создания необходимого свободного пространства). Поэтому это довольно сложный процесс, и мы не можем описать его здесь. К счастью, есть руководства от блоггеров, описывающие необходимые процедуры.

Если вы используете систему с включённой «Secure Boot» и установили shim-signed (см. врезку КУЛЬТУРА Защищенная загрузка и загрузчик), вам также необходимо установить grub-efi-arch-signed. Этот пакет не устанавливается автоматически, должна быть включена установка рекомендуемого пакета.