архив
Zenbook. Загрузка и загрузчики
2009-02-11
Гранд мира загрузчиков
Если Lilo, как и следует из его названия, создавался в первую очередь для загрузки Linux при сохранении возможности старта Windows, то целью разработчиков GRUB изначально было создание универсального мультизагрузчика, максимально независимого от любой операционной системы. История его началась в 1995 году, когда операционная система GNU Hurd (микроядерная ОС светлого будущего, столь же отдаленного, как и коммунизм в мировом масштабе) достигла той степени развития, что могла уже быть загружена. И встал вопрос — каким же образом это сделать, так как существовавшие тогда загрузчики оказались на это неспособными.
Конечно, с точки зрения идеологии GNU, логично было бы изобрести для этой цели собственный (еще один) загрузчик, в полной мере отвечающий идеалам свободы и демократии. Однако, к счастью для всего прогрессивного человечества, был избран иной путь: Multiboot Specification — универсальный метод загрузки ядер, этой самой спецификации соответствующих. Причем сама спецификация бралась отнюдь не с потолка — в ее основу легли особенности существующих ядер Linux и BSD-систем. Ведь, как я уже говорил, файлы их образов самодостаточны для запуска и несут в себе всю необходимую информацию — и дело упирается только в то, что в обычной ситуации они расположены на носителе с файловой системой, поддержка которых начинается только после загрузки соответствующего ядра. Так что суть универсальности предложенного метода и заключалась в том, чтобы загрузчик получил средства доступа к файловой системе.
Зримым же, действительно универсальным, воплощением Multiboot Specification и стал мультисистемный загрузчик GRUB. Собственно, единственным его ограничением для полноценного использования (ниже станет ясно, что «неполноценное» использование GRUB вообще ничем не ограничено) была совместимость с файловой системой загружаемой ОС. Ибо, в отличие от BSD Loader и Lilo, GRUB способен работать с очень многими файловыми системами напрямую, без всякого использования ресурсов соответствующей операционки — «монтировать», читать с них данные, подвергать их редактированию и записывать изменения. Что превращает его в своеобразную мини-ОС, имеющую к тому же свой собственный, шелл-подобный интерфейс пользователя.
Можно выделить две степени совместимости GRUB с файловыми системами — полную и частичную. Полностью совместимые файловые системы — это те, что способны нести GRUB сам по себе. И в их числе — абсолютно все нативные файловые системы Linux (включая JFS, имевшие, насколько я знаю, в прошлом проблемы с «монтированием» ReiserFS), Minix и FAT. То есть загрузчик GRUB может стартовать с любого носителя, отформатированного соответствующим образом — дискового раздела, дискеты Linux (на которых применяется файловая система Minix) или DOS (с файловой системой FAT). Хотя по причинам, которые скоро станут понятны, разработчики рекомендуют размещать GRUB на самостоятельном разделе с файловой системой Ext2fs.
Частично совместимые с GRUB файловые системы сами по себе нести его не могут. Но после своего старта он способен их идентифицировать, прочитать и загрузить с них ядро, если оно отвечает Multiboot Specification. И в эту группу попадают практически все файловые системы свободных операционок, внутренний формат которых общедоступен — кроме Linux, тут мы видим также все варианты FFS и UFS, используемых BSD-семейством. Если же какая-то из таких файловых систем (как правило, из числа только что созданных) кажется несовместимой с текущей версией GRUB — это исключительно временное явление. Потому что для любой открытой файловой системы нет никаких препятствий получить свою поддержку в GRUB.
Приведу пример: с появлением 5-й ветки FreeBSD она обрела новую нативную файловую систему, UFS2, несколько отличную от прототипа — UFS просто. В результате единовременная версия GRUB (0.93) оказалась неспособной работать с ней напрямую (ниже я покажу, что это все равно было обходимо). Однако уже для версии 0.94 появился патч поддержки UFS2, а с версии 0.95 GRUB поддерживает эту файловую систему, что называется, «из тарбалла».
Можно видеть, что в списке частично совместимых с GRUB файловых систем нет тех, что созданы Самой Великой Софтверной компанией, в частности — всех вариантов NTFS. Что понятно — ведь их внутреннее устройство — тайна за семью печатями. Однако мир свободного софта в очередной раз подтверждает справедливость утверждения, что на самое хитрое ухо (вариант для дам) всегда найдется болт с левой резьбой. Существует он и здесь: операционки, файловые системы которых для GRUB недоступны, могут быть загружены «по цепочке» — передачей управления на загрузочный сектор соответствующего раздела. Тот же способ можно применить и для загрузки свободных ОС, файловые системы которых временно не поддерживаются — на моей памяти таковыми бывали периодически некоторые версии OpenBSD и FreeBSD 5-й ветви. К слову сказать — даже «ухо с закоулками» (несовместимость ядра с Multiboot Specification, имеющая место для DOS/Windows9X/ME) не оказывается помехой для винта от GRUB. И указанные операционки могут быть столь же успешно загружены «цепочечным» методом.
Таким образом, универсализм GRUB в рабочем (то есть установленном и настроенном) состоянии сомнений не вызывает. Однако с точки зрения установки и настройки он предстает столь же независимым от любой ОС. Ибо устанавливается он с самодостаточной загрузочной дискеты. А с недавнего времени, в том числе и благодаря усилиям Владимира Попова, это можно проделать и с одного из мультизагрузочных LiveCD. То есть: наличия инсталляции какой-либо ОС (или дистрибутива Linux) не требуется.
Что же касается конфигурирования GRUB, то, если следовать приведенным ранее рекомендациям разработчиков (установке GRUB на отдельный дисковый раздел с файловой системой Ext2fs — и резоны к тому сейчас прояснятся), то и тут никаких сложностей не предвидится ни в одной из свободных ОС. В Linux этот раздел монтируется как каталог /boot, куда вместе с файлами собственно загрузчика (в подкаталоге /boot/grub) помещаются также файлы ядра (/boot/vmlinuz и подобные ему). Причем разработчики опять же рекомендуют монтировать /boot не автоматически при старте Linux — после ее загрузки никакой необходимости в этом каталоге в обычных условиях нет), а руками — по мере необходимости (установки нового ядра или реконфигурации GRUB).
За настройку загрузки GRUB отвечает специальный файл, доступный из Linux как /boot/grub/menu.lst. Это простой текстовый файл, который можно модифицировать в любом редакторе. Причем, что ценно, предварительно проверив работоспособность вносимых изменений в интерактивном режиме. Описывать его формат в деталях не буду, он очень прост и станет ясным и приводимого в заключении примера.
Так что для конфигурирования GRUB из какой-либо иной ОС требуется только возможность чтения раздела с Ext2fs и записи в него. А как уже говорилось, получить такую возможность из FreeBSD и DragonFlyBSD ныне никакого труда не составит (да и в случае Net- или OpenBSD в худшем случае потребуется только пересборка их ядер). Так что рекомендация разработчиков о выборе файловой системы загрузочного раздела становится понятной — прочие файловые системы Linux BSD-семейством не поддерживаются, а FAT... ну он FAT и есть, всерьез говорить о нем не стоит.
Таковы основные особенности (и возможности) GRUB. О деталях его установки, настройки и интерактивной работы в ходе загрузки можно было бы написать еще много. Однако это уже проделано Владимиром Поповым, и повторяться я не буду. Памятуя и о прекрасной штатной документации этой программы, правда, в нелюбимом мною формате (info grub, стандартный man grub содержит лишь краткие о ней сведения).