在 Arch Linux ARM (UEFI) 上使用 Grub

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Linux 平台 - Raspberry Pi 教程 - 中级 系统 - Arch Linux

如果你阅读了上一篇文章：在 RPI3 UEFI 上安装 Arch Linux ARM，那么可能会有这么一个问题：如何优雅地处理内核参数（cmdline）问题？今天我探索了一下 Arch Linux ARM（UEFI）下的 Grub 引导。这样做可以完全做到和固件分离，并且非常方便。

注意！

这不是任何产品的官方文档、帮助或使用说明，仅代表博主个人的经验总结，难免会有疏漏和错误之处。请务必结合官方文档进行阅读，以作补充。

我个人不喜欢 Grub 的其中一个原因是其配置复杂，我并不熟悉操作，所以很少使用之。不过，在 Arch Linux ARM 上，默认使用 EFISTUB。如果要更改参数，没有更优的选项：

  • 直接在 UEFI 固件更改。有长度限制，不好升级（？），容易丢失（？）等。
  • cmdline.txt 似乎不可行？（没有测试）
  • systemd-boot、rEFIND、Clover 均不可用。

所以，Grub 就是我们最后一根稻草。幸运的是，Grub 有着对 AArch64 的支持，而且 Arch Linux ARM 有包。

首先，需要一个 Patch。 #

这里不得不提到 Grub 的配置生成脚本，它们位于 /etc/grub.d/。由于个人并不懂 Shell 编程，所以不能做一个很详细的解释和研究。不过，它似乎会定位 /boot/vmlinuz-* 作为内核（Arch 和 Ubuntu 上都使用 vmlinuz- 作为内核可执行文件名，可以用 file 工具查看文件类型）。然而，Arch Linux ARM 默认会将内核安装到 /boot/Image。这个文件是 Pre-built EFISTUB 可执行文件，并不是由 mkinitcpio 生成的（请参考 这个新闻）。

很明显，grub-mkconfig 会找不到 Linux 内核，也就不会生成正确的配置。于是，有两种方式可以解决。

二〇二二年一月十三日更新：群友 Menci 已经向 Arch Linux Arm Grub 包的 PKGBUILD 提交了 Patch，现在 Arch Linux Arm 的 Grub 默认会搜索 Image 了，因此读者可以安全地跳过这个章节。

  1. 修改 /etc/grub.d/10_linux 脚本，让它搜索 Image。
  2. 重命名 /boot/Image，让它符合习惯。

很明显，由于我不会 Shell 编程，第二种方式是最优的。考虑到每次更新 linux（内核包）都需要重命名，我写了一个 libalpm Hook，会自动在 /boot/Image 被软件包更新或新建后重命名：

# /etc/pacman.d/hooks/99-kernel-rename.hook
[Trigger]
Operation = Install
Operation = Upgrade
Type = Path
Target = boot/Image
Target = boot/Image.gz
 
[Action]
When = PostTransaction
Exec = /usr/bin/sh -c "/usr/bin/mv /boot/Image /boot/vmlinuz-linux"

然后重装 linux，就可以看到效果。至此，我们已经可以安装 Grub 了。

安装 Grub #

安装 Grub 并不是难事，我们开始吧。

首先，确保 ESP 挂载到了 /boot。然后安装软件包 grub 和 efibootmgr。Grub 是本体，efibootmgr 用于修改 UEFI 引导项（虽说似乎没有作用，而且在本次并不需要修改，这个后面会讲）。然后，执行：

grub-install --target=arm64-efi --efi-directory=/boot --bootloader-id=Grub --removable # 需要 Root

详解：

  • --target=arm64-efi 设定平台。具体可选项可以用 grub-install --help 查看。
  • --efi-directory 设定 ESP 挂载位置。
  • --bootloader-id 这个有什么用不太清楚，不过大概是 UEFI 引导项的名字吧。
  • --removable 这一点很重要，虽说它不是启动系统必须的。它会把 EFI 可执行文件安装到 /boot/EFI/BOOT/bootaa64.efi 而不是默认的 /boot/EFI/Grub/grub。EFI/boot/bootaa64.efi 是 UEFI 的默认路径（在启动的时候选择整个分区，即不设定具体程序，就会默认启动它），方便和 UEFI 固件分离设置，更加清晰、便捷。这也就是为什么我们不需要修改 UEFI 启动项，因为这是默认路径。

至此，Grub 已安装到系统。

修改内核参数 #

又到了这一部分。由于没有了 UEFI 固件的长度限制，我们可以写多些。默认内核参数保存在 /etc/default/grub：

# /etc/default/grub
# (Skipped)
GRUB_CMDLINE_LINUX_DEFAULT=""
GRUB_CMDLINE_LINUX=""
# (Skipped)

这两个变量组合，就会成为最终的参数。我们这里选择修改 GRUB_CMDLINE_LINUX_DEFAULT。

和上一篇一样，我们设定 root 和 rootwait。不过，既然没有了长度限制，那么就可以用 PARTUUID 了，这样就可以做到和分区号的分离，方便迁移。同时，还可以从 Arch Linux ARM 官方 GitHub 的一个 cmdline 里面复制一些其他的参数，我也不太明白是做甚么的，读者不要随意模仿（尤其是 RPI4 用户，因为 Arch Linux ARM 还有一个叫 rpi4 的 cmdline，具体有什么用就请读者自行研究了）。

最终，这里是我的配置：

# /etc/default/grub
# (Skipped)
GRUB_CMDLINE_LINUX_DEFAULT="root=PARTUUID=639a9dd5-06e6-ed4e-b09e-0ddb2657b546 rw rootwait console=ttyAMA0,115200 console=tty1 selinux=0 plymouth.enable=0 smsc95xx.turbo_mode=N dwc_otg.lpm_enable=0 kgdboc=ttyAMA0,115200 elevator=noop aduit=0"
GRUB_CMDLINE_LINUX=""
# (Skipped)

生成配置 #

生成配置是最简单的，一行便可。请注意，每次修改配置都需要重新生成（来源请求），并且不要手工修改生成的配置。

grub-mkconfig -o /boot/grub/grub.cfg # 需要 Root

-o 指定输出位置，Grub 会自动加载 /boot/grub/grub.cfg，所以无需修改。

修改引导项 #

诶，不是说和固件分离吗，怎么又要修改引导项了？

我们的配置确实和固件分离了，不过还需要清理干净之前的配置。打开 UEFI 固件设置，

  1. 看看有没有之前自定义的引导项（名字不是分区的等等），删掉
  2. 看看引导顺序，可以留默认（如果是 USB 引导，U 盘的 ESP 可能是第二个）
  3. 如果 U 盘的 ESP 不在引导顺序的第一个，确保之前的分区没有 EFI/boot/bootaa64.efi。之前已经说了，EFI 会自动启动这个文件。如果有，自然会优先引导他们啦。

好了，本篇就到此为止了。重启系统，看看效果吧。

参考 #