Linux与Windows双系统下的Grub引导管理器安装

大多数人日常工作所用的系统是Windows，如果想尝试或者转向Linux，那么进行Windows与Linux共存的双系统安装是个不错的主意。但双系统的安装较之单系统，在磁盘分区和引导管理器两个方面增加了复杂性，本文对双系统下引导管理器的安装来加以介绍。

假定你已经有了一个可以正常运行的Win2k／XP系统，并且已经为Linux准备好了硬盘分区：Windows位于第一块硬盘的第一个分区，在Linux下表示为hda1，在Grub下表示为(hd0,0)，而Linux位于hdaX，用Grub表示为(hd0, X-1)。——Linux下的硬盘分区计数是从hda1开始的，而Grub的硬盘分区计数是从(hd0,0)开始的，所以hdaX就是(hd0,X-1)。这里X如果在1-4之内，说明Linux分区是主分区，如果X大于4，说明Linux分区是逻辑分区，本文并不限定Linux必须位于主分区，它在逻辑分区一样是可以引导的。
首先说明本文的思路，推荐由Windows到Linux的引导序列，即首先引导Windows的ntloader，然后通过ntloader加载Linux分区的Grub引导扇区，最后通过Grub引导Linux系统。本文涉及到的引导管理器包括ntloader和Grub,ntloader是Windows系统自带的，在安装Win2k／XP后就已经安装了，Windows 2000以及Windows Xp就是由ntloader加载的。Grub是Linux系统下很强大的引导管理器，在常见的Linux版本里都是有的，一般是自动安装的。

下面具体说明安装序列：

一、在已经准备好的Linux分区上安装Grub
这个过程通常是由Linux系统的安装程序自动进行的，当安装程序进行到引导管理器的安装，并就Grub的安装给出一些提示时，要当心了：我们选择Grub，而不是lilo，并且Grub要安装在该Linux分区，不要安装到硬盘主引导记录MBR(master boot record)上。安装程序询问Grub的安装位置时，应该是上文提到的hdaX或者(hd0,X-1),如果你写成hda或者(hd0)，就会安装到MBR上。
之所以强调Grub安装到Linux分区，而不是MBR，因为本文是双系统安装，要顾忌到与Windows系统的兼容性（“兼容”在这里并不准确，实际是共生的意思）。我们的原则，就是把对已经安装的Windows系统的修改限制到最小的必要的程度，不去进行并非必要的修改，以此保障Linux与Windows两个系统的和平共处。“简洁即美”，“简单”也会更安全。
如果安装到MBR，也是可以的，但可能会有下面的问题：
１、如果所安装的Windows系统修改了MBR的默认设置，那么再把Grub安装到MBR，就对MBR的内容进行了修改，可能会导致Windows不能正常启动。通常的Windows安装并不会改动MBR的内容，但如果你安装了一些引导管理程序，它们往往是通过MBR进行设置的。时下很流行的一些“一键恢复”程序，有些也是通过MBR设置的；
２、日后重装Windows系统时，MBR里的Grub会被擦除，这会造成Linux系统不能引导。虽然这个问题也是可以解决的，但更欣赏一劳永逸的安装方式，Grub安装到Linux分区下，可以避免日后的麻烦；
３、在一些个别情形下，Grub不能正常引导系统。这个现象并不常见，但仍有可能发生，要知道Grub目前仍然是版本前的软件，而将Grub装到MBR里，就会把问题弄得更复杂。
当你所安装的Linux系统不能指定将Grub安装到Linux的所在分区时，我们的选择是：
暂将Grub安装到MBR，如果Linux系统能被Grub加以引导，进入Linux系统后，我们再手工将Grub装入Linux分区，然后恢复MBR；或者在安装程序内暂时不进行Grub的安装，退出安装程序后手工安装Grub。
恢复MBR需要用DOS、win98/me的启动软盘引导系统，以/mbr参数执行引导软盘上的磁盘分区程序fdisk.exe，即在DOS命令行（plain dos）下执行A:\>fdisk /mbr。如果机器没有软驱，那么就需要用光盘或者U盘来引导机器进入DOS；在Windows 2k/XP下，一个叫Vfloppy的软件可以用软盘镜像文件来实现对软盘的虚拟引导，如果你的机器没有USB接口（或没有可以引导DOS的U盘），也没有光驱和软驱，可以一试。
我曾经用Xubuntu的LiveCD在一台设置了“一键恢复”的TCL电脑安装时，安装程序没有给出任何选择，自动将Grub安装到了MBR上，结果不能进入任何系统。最后还是用DOS下的A:\ > fdisk /mbr恢复了MBR，能够正常引导Windows后，手工将Grub装到了Linux下的根分区，然后通过ntloader加载Grub，才实现了对Linux的引导。
手工安装Grub的简便方法是用一张带有Grub的Linux LiveCD（比如常见的Knoppix、Morphix、Ubuntu，都是可以的），启动系统，在Linux的安装程序内如果能进入shell也是可以的，总之就是为了执行Linux指令，在终端下执行以下指令：
# grub
grub > root (hd0,X-1)
grub > setup (hd0,X-1)
grub > quit
以上指令首先定位Grub所需的/boot目录在分区(hd0,X-1)，然后将Grub的引导代码写入(hd0,X-1)分区的第一个扇区，所以你首先应该确保（hd0,X-1)分区内的／boot/grub目录下已经有stage1、stage2、*_stage*等文件，这些文件可以通过释放Grub的打包文件来获得，或者直接从LiveCD光盘内的/boot/grub目录复制。
如果LiveCD带有grub-install脚本，也可以直接执行
# mount /dev/hdaX /mnt
# grub-install --root-directory=/mnt /dev/hdaX
以上指令首先将带有Grub目录/boot/grub的/hdaX挂载到/mnt，然后将Grub安装到/hdaX。

二、将Grub装配到ntloader内
Grub已经安装到了Linux分区内，但它还不能引导系统，我们需要把它和ntloader联接起来，由ntloader对Grub加以引导。这是通过把hdaX分区内的Grub引导扇区转换为文件，并装配到Windows的ntloader内来实施的。
仍然用LiveCD启动Linux系统（因为你所安装的Linux系统目前还是不能引导的），或者在安装程序可以进入shell的情况下，执行以下指令：
# mount -t vfat /dev/hda1 /mnt
# dd if=/dev/hdaX of=/mnt/linux.lnx bs=512 count=1
以上两条指令将Windows的启动分区（本文中为hda1）挂载到/mnt下，然后把Linux分区（hdaX)的第一个扇区（大小为512字节）复制为Windows启动分区根目录下名为linux.lnx的文件。
注意：如果你的Windows启动分区（即Windows下的C盘）不是fat32文件系统，而是ntfs文件系统，你需要在软驱内放入格式化的DOS软盘，并将第一条指令替换为：
# mount -t msdos /dev/fd0 /mnt
因为ntfs文件系统不经过特殊处理，在Linux下是不可写的，即使你将指令中的vfat替换为ntfs，实现了挂载，也是一样，所以我们在这里把linux.lnx写入DOS格式的软盘，然后通过软盘在Windows下把linux.lnx放入C盘。
接着是在Windows下编辑C盘根目录下的boot.ini文件，boot.ini通常是隐藏、只读的系统文件，所以需要把它的“隐藏”、“只读”属性去掉，才可以编辑。在“我的电脑”工具菜单“文件夹选项”下的“查看”栏中取消“隐藏受保护的操作系统文件”和“隐藏已知文件类型的扩展名”，并选择“显示所有文件和文件夹”，就可以看到C盘根目录下的boot.ini文件了。在boot.ini内的[operating systems]栏增添一行：
c:\linux.lnx=”Grub Menu”
并将[boot loader]栏内的“timeout=0”，改为“timeout=5”,这样引导Windows时将会显示带有“Grub Menu”字样的操作系统选择菜单，并持续５秒钟，如果选择Grub Menu，就会进入Grub菜单。

三、设置menu.lst文件
menu.lst是对Grub进行设置的一个文本文件，可以用文本编辑器加以编辑，位于/boot/grub目录内。我们在前面虽然已经把Grub安装到了Linux根分区上，但如果没有生成menu.lst文件并对它加以设置，Grub是没有任何作用的。对menu.lst文件进行设置是个复杂的工作，特别是有关kernel和initrd的各种特殊参数，幸而系统安装的menu.lst文件内通常有详尽的注释。并且你的Grub如果是由安装程序自动设置的，那么通常menu.lst已经被设置好了，我们仅仅根据自己的需要进行一些修改和调整，而不必重写menu.lst。即使你的menu.lst不是由安装程序生成的，也不必担心，还可以参考、分析安装光盘或者LiveCD上的menu.lst文件来对Linux分区内的menu.lst加以设置。
如果Grub已经由安装程序装到了MBR，并且能够引导所安装的Linux，那么自动生成的Linux系统根分区下的/boot/grub/menu.lst就已经被配置好了，我们只须把Grub重新安装到Linux系统根分区，恢复Windows下的原初MBR，按照上文的方法把Linux系统根分区的Grub引导代码装载到ntloader就可以了。因为Grub的安装位置不是在menu.lst文件内指定，而是在linux shell中执行grub，进入Grub命令行后，应用Grub的内部指令root和setup来指定，或者在可执行的shell脚本文件grub-install中，以参数的形式指定设备文件（如/dev/hda或/dev/hdaX）。
假使所安装的Linux系统没有使用Grub，而是使用lilo作为引导管理器，只要lilo能够实现引导，我们就可以借鉴linux系统内的/etc/lilo.conf文件来对menu.lst加以设置。Lilo.conf是lilo的配置文件，其格式虽然与menu.lst不同，但关键部分是相同的，如指定kernel和initrd的位置，向内核传递引导参数，指定缺省引导的系统和延时时长，在lilo.conf中内核参数是在APPEND后，我们可以将lilo.conf中的参数移植到menu.lst中。

四、Menu.lst的一个实例
以下作为实例的menu.lst是我在windows 2000系统中安装的grub4nt的配置文件，所以可以看到(hd0,0)既是Windows的引导分区，又是Grub文件及一些linux内核文件的所在分区。虽然Grub4nt不能在menu.lst中应用savedefault命令外（可能因为grub4nt不支持在fat32文件系统上的写操作），其他设置与标准的Gnu Grub并无不同，大家可以通过这个实例来具体了解配置文件menu.lst。

default 0
timeout 5
foreground = 333333
background = eeeeee
color light-gray/blue black/light-gray
gfxmenu (hd0,0)/boot/morphix/message

title ubuntu linux
kernel (hd0,2)/vmlinuz ro root=/dev/hda3

title ubuntu linux （rescue mode）
kernel (hd0,2)/vmlinuz ro single root=/dev/hda3

title Other operating systems:
root

title PUD LiveHD
kernel (hd0,0)/boot/pud/linux lang=us ramdisk_size=100000 init=/etc/init apm=power-off vga=791 nomce initrd=miniroot.gz quiet BOOT_IMAGE=knoppix
initrd (hd0,0)/boot/pud/miniroot.gz

title Windows
root (hd0,0) 或者 rootnoverify (hd0,0)
makeactive
chainloader +1

title submenu -> Morphix LiveHD
configfile (hd0,1)/boot/grub/menu.lst

这里不对menu.lst做全面解释了，只结合实例，介绍几个重点环节，完整说明请阅读网上Grub的使用手册。
Default 0
default用来设置缺省引导系统，数字序列从0开始，本例会在menu.lst内自动寻找以title开始的词条，并引导第一个title词条，你可以根据自己的需要改成其他数字，如1（第二个title词条）；
timeout 5
timeout用来设置Grub引导的延时时长，本例中为5秒钟，系统在等待5秒后用户如果没有手动选择要引导的系统，Grub就会自动引导由default指定的系统；
title ubuntu linux
title用来指示Grub所引导系统的设置的开始，title后面的文字在Grub菜单中会被作为系统的名称显示出来，本例中Grub引导菜单会显示ubuntu linux、ubuntu linux (rescue mode)、other operating systems、PUD LiveHD、Windows、submenu -> Morphix六个词条，其中第三个词条并非一个真实的系统，仅起指示的作用，故其root部分为空；
kernel (hd0,2)/vmlinuz ro root=/dev/hda3
kernel用来指示linux系统的内核文件的所在位置及引导参数，(hd0,2)/vmlinuz指内核为hda3（第一块硬盘第三个主分区）内根目录下的vmlinuz文件，根文件系统（/）位于hda3，注意：指示内核文件所用路径中的分区必须用Grub的表示法，不能用linux的表示法， 而根文件系统的位置必须用linux下的设备文件名来表示（本例中为/dev/hda3）。有时，vmlinuz并不是真实的内核文件，而是内核文件的一个链结文件（link file）,但这不影响Grub的引导，它能根据链结文件找到真实的内核并加以引导，这在内核文件带有很长的版本号时会非常有用，简化了内核文件名的拼写，减少了拼写错误的出错几率；
kernel的这种设置是最为简单的方式，也是比较通用的设置方式，使用安装过的内核直接引导已安装的根文件系统（即linux系统），而不需进行initrd的设置；在不清楚内核的特殊设置参数时，可以用这种设置来尝试引导系统。如果在以上设置中加上single，即改为kernel (hd0,2)/vmlinuz ro root=/dev/hda3 single，则系统引导后会进入单用户（root用户）的文本模式，即救援模式（rescue mode），在系统升级、维护或查找、排除故障时会比较有用；
initrd (hd0,0)/boot/pud/miniroot.gz
initrd用来指示initrd文件（即初始内存磁盘文件，linux系统中常用的引导技术）的位置，关于硬盘分区的表示方法与kernel的要求相同，必须用（hd0,0）这种Grub的表示方法；
root (hd0,0)
root用来定位分区，本例中为hda1，Windows系统的所在分区。如果在kernel和initrd之前使用它，可以用来简化文件位置的表述，比如
kernel (hd0,2)/vmlinuz ro root=/dev/hda3
可以写成
root (hd0,2)
kernel /vmlinuz ro root=/dev/hda3
而initrd也可如是模仿；
makeactive
makeactive用来激活root所定位的分区，它只能用于主分区，不能用于扩展分区上的逻辑分区，虽然可以用这种技术来引导Grub安装在了主分区的linux系统但有比较大的局限性，所以通常是用来引导Windows系统；
chainloader +1
chainloader +1用来对makeactive所激活的主分区加以引导，同上：它只能引导主分区，所以通常是用来引导Windows系统，而linux系统可以安装在扩展分区上的逻辑分区，通常是使用kernel和initrd这种功能更为强大、灵活的引导方式；
configfile (hd0,1)/boot/grub/menu.lst
configfile用来将其他的menu.lst菜单引入Grub菜单，在同一机器上安装了多个linux系统、存在多个menu.lst文件时，这个语句非常有用，它可以简化menu.lst文件的设置，不必重抄那些复杂的引导参数，只须把别的系统的menu.lst文件加以引用就可以了，在Grub引导时选择这个子菜单，就会进入所引用的menu.lst的引导菜单。
本例中的PUD LiveHD是将PUD（一种中文繁体Debian LiveCD版本）光盘上的内容复制到hda1(在本例中为Windows的C：盘) 中，然后使用grub4nt对其加以引导，这样就实现了LiveCD到硬盘的移植，我称之为LiveHD；而Morphix LiveHD则是将Morphix（一种模块化的Debian LiveCD）光盘上的内容复制到一个单独的ext2/3分区，本例中为（hd0,1)，即hda2，实现LiveHD的引导。很有趣的是，PUD只能放入fat32分区，Morphix只能放入ext2分区，反之则不能引导，这应该是不同版本的LiveCD的内核所支持文件系统的不同所致。
注：Grub4nt是Grub在windows 2k/XP下的扩展，建基于Grub for DOS，/boot/grub目录放在fat/fat32文件系统内，可以在ntloader内通过一个小文件grldr实现Grub的引导，而无须写入MBR，它是中国人的作品，作为一种新颖别致的引导方式，向世界上的linux爱好者展示了中国人的智慧，本文会在后面专门予以介绍。

五、boot.ini文件的调整
boot.ini是一个文本文件，可以用文本编辑器打开，它是win 2k/XP下ntloader的设置文件，下面是我的机器上的boot.ini实例：

[boot loader]
timeout=0
default=multi(0)disk(0)rdisk(0)partition(1)\WINNT
[operating systems]
c:\ubuntu.lnx=Xubuntu Linux
c:\morphix.lnx=Morphix LiveHD
c:\grldr=Grub Menu
multi(0)disk(0)rdisk(0)partition(1)\WINNT="Win2k" /fastdetect

我们逐行来对它加以解释。
[boot loader]一节用来指定缺省引导的系统及其等待时间，本例中缺省引导第一块IDE硬盘的第一个分区（表示为multi(0)disk(0)rdisk(0)partition(1)，而如果你的windows Xp系统在硬盘的第二个分区，则表示为multi(0)disk(0)rdisk(0)partition(2)\WINDOWS，这种表示法不同于linux，它不区别主分区和逻辑分区，而依据分区在磁盘上的顺序从数字1开始计数）内的windows 2000系统，没有延时，立即引导。
若把Timeout的值从0改为5,则延时5秒，供用户选择boot菜单；改为-1，则系统不进行自动引导，始终等待着用户的键盘输入来进行选择。
[operating systems]一节用来描述boot菜单中要引导的不同系统，“=”后面的字符是boot菜单的显示内容，而“=”前面的部分是ntloader实际引导的内容，multi(0)disk(0)rdisk(0)partition(1)\WINNT指ntloader所要引导的windows系统位于第一块硬盘的第一个分区内的\winnt目录，c:\ubuntu.lnx和c:\morphix.lnx则是应用dd命令在linux下将grub在根分区内的引导扇区转换生成的文件，而c:\grldr是grub4nt的引导文件，用来实现grub在ntloader的引导。
[operating systems]内的不同词条的顺序是可以调整的，例如我们可以将c:\grldr=Grub Menu从本节第三行改为第一行，这样Grub Menu就会在boot菜单的第一行显示。
而缺省引导的系统也是可以改变的，例如我们可以将[boot loader]内的multi(0)disk(0)rdisk(0)partition(1)\WINNT改为c:\grldr，这样缺省引导的就是grub4nt的Grub菜单，而不是windows 2000了。这里要注意：c:\grldr放入[boot loader]一节时，正确的写法应该是
default=c:\grldr
一定不要将“=Grub Menu”带上，否则boot菜单的显示效果将不是我们所想要的，切记！

六、grub4nt的使用
将grub加载到ntloader里的方法，除了上文第二部分所介绍的将Linux根分区内的Grub引导扇区转换为ntloader可以引导的文件，还有另外一种方法，就是使用grub4nt。grub4nt通过grldr这个小文件，使ntloader直接加载Windows系统C:盘下的\boot\grub\menu.lst(新版本的grub4nt会寻找根目录的\menu.lst)。
在windows下的boot.ini文件内[operating systems]一节增添一行如下：
c:\grldr=grub4nt
对grub4nt的menu.lst设置，既可以把Linux系统根分区内的/boot/grub/menu.lst直接移植过来（GNU Grub下的savedefault在grub4nt下不能使用，会导致grub4nt的出错），也可以在grub4nt的menu.lst文件内通过configfile直接引入Linux系统根分区内的/boot/grub/menu.lst菜单，而后者不失为一种简单安全的方法，省掉了对内核引导参数的复杂设置。
即在grub4nt的menu.lst文件内这样设置：
title GNU Grub menu
configfile (hda0,X)/boot/grub/menu.lst

七、总结
本文对Windows与Linux并存于同一机器时引导管理器的安装给出了描述，可以看出，推荐的是以Windows 2k/XP下的ntloader为主引导器，通过ntloader来加载Grub，最后由Grub实现Linux的引导。这样一种引导序列的特点是，对Windows的引导几乎没有加以改动，仅仅在其中插入了对Grub的加载。当然，相反的序列也是可以的，即首先引导Grub（可以将Grub装入MBR或者处于激活状态的主分区），由Grub来加载ntloader（通过chainloader +1命令），然后实现对Windows的引导。但后者可能会引发其他的问题。
无论如何，本文中Linux的引导都是通过Grub进行的，不管是将Grub装入Linux根分区、由ntloader加载Linux根分区的Grub引导扇区，还是通过grub4nt的grldr、由ntloader加载grldr来实现对Grub的引导。其实，Grub的引导扇区文件和grldr只是对Grub加载的不同实现方式罢了。