Linux GRUB 手动安装完全指南：从原理到实践

目录#

什么是 GRUB？
何时需要手动安装 GRUB？
安装前的准备工作
- 3.1 准备 Live Linux 环境
- 3.2 识别目标磁盘与分区
- 3.3 区分 BIOS/MBR 与 UEFI/GPT 固件
GRUB 手动安装完整步骤
- 4.1 BIOS/MBR 系统安装流程
- 4.2 UEFI/GPT 系统安装流程
常见场景与示例操作
- 5.1 修复 Windows 覆盖 MBR 后的引导（BIOS 场景）
- 5.2 迁移系统到新硬盘后安装 GRUB（UEFI 场景）
- 5.3 LVM/RAID 环境下的 GRUB 安装
最佳实践与注意事项
常见问题与故障排查
总结
参考资料

1. 什么是 GRUB？#

GRUB（Grand Unified Bootloader）是一个开源的多操作系统引导加载程序，目前广泛使用的版本是 GRUB 2（GRUB Legacy 已淘汰）。它的核心功能包括：

解析磁盘分区表，识别操作系统内核（如 Linux 内核、Windows Boot Manager）；
提供交互式引导菜单，支持手动选择启动项；
加载内核到内存并传递启动参数（如 quiet splash、nomodeset 等）。

GRUB 通常安装在磁盘的 主引导记录（MBR） 或 EFI 系统分区（ESP） 中，是计算机启动流程的关键环节（启动顺序：BIOS/UEFI → GRUB → 操作系统内核）。

2. 何时需要手动安装 GRUB？#

GRUB 通常由 Linux 安装程序自动配置，但以下场景可能需要手动安装：

双系统冲突：安装 Windows 后，其引导程序会覆盖 MBR 或 ESP 中的 GRUB（Windows 仅识别自身引导项）；
引导故障：GRUB 配置文件损坏（如 /boot/grub/grub.cfg）、磁盘分区调整或文件系统错误导致 GRUB 无法加载；
系统迁移：将 Linux 系统克隆/迁移到新硬盘后，需重新安装 GRUB 到新硬盘的引导区域；
多磁盘引导：需将 GRUB 安装到非默认磁盘（如从 SSD 启动，HDD 存储数据）；
UEFI/BIOS 模式切换：从 BIOS 升级到 UEFI 固件后，需重新安装 GRUB 以适配新引导方式。

3. 安装前的准备工作#

手动安装 GRUB 需谨慎操作，避免误操作导致数据丢失。以下是必要的准备步骤：

3.1 准备 Live Linux 环境#

需通过 Live CD/USB 启动计算机（推荐使用与目标系统相同的发行版，如 Ubuntu Live USB），确保能访问目标系统的根分区。制作方法：使用工具（如 Rufus、Etcher）将 ISO 镜像写入 U 盘，从 U 盘启动并选择“试用 Ubuntu”（不安装系统）。

3.2 识别目标磁盘与分区#

通过命令行工具识别磁盘和分区结构，核心工具包括：

lsblk：列出所有磁盘及分区（推荐，输出清晰）；
fdisk -l /dev/sdX：查看指定磁盘的分区表（需替换 sdX 为目标磁盘，如 sda）；
blkid：查看分区的文件系统类型（如 ext4、vfat）和 UUID。

示例输出（lsblk）：

NAME   MAJ:MIN RM   SIZE RO TYPE MOUNTPOINT
sda      8:0    0 465.8G  0 disk 
├─sda1   8:1    0   512M  0 part /boot/efi  # UEFI 系统的 ESP 分区（FAT32）
├─sda2   8:2    0    16G  0 part [SWAP]
└─sda3   8:3    0 449.3G  0 part /          # Linux 根分区（ext4）
sdb      8:16   0 931.5G  0 disk             # 新硬盘（待安装 GRUB）

关键信息：记录根分区（如 /dev/sda3）、ESP 分区（UEFI 场景，如 /dev/sda1）和目标磁盘（如 /dev/sda）。

3.3 区分 BIOS/MBR 与 UEFI/GPT 固件#

GRUB 的安装方式取决于计算机的固件类型（BIOS 或 UEFI）和磁盘分区表格式（MBR 或 GPT），需提前确认：

BIOS/MBR：传统固件，引导程序存储在 MBR（磁盘的前 512 字节），支持最大磁盘容量 2TB，分区数量有限（主分区 ≤4）；
UEFI/GPT：现代固件，引导程序存储在 ESP（EFI 系统分区，通常为 FAT32 格式，大小 100-512MB），支持大容量磁盘和无限分区。

判断方法：

启动 Live 系统后，检查是否存在 /sys/firmware/efi 目录：若存在则为 UEFI 模式，否则为 BIOS 模式；
或通过 fdisk -l /dev/sdX 查看分区表类型（输出中含 Disklabel type: gpt 或 dos）。

4. GRUB 手动安装完整步骤#

根据固件类型（BIOS/UEFI），GRUB 安装流程略有不同，以下分场景详解。

4.1 BIOS/MBR 系统安装流程#

步骤 1：挂载目标系统的根分区#

假设目标根分区为 /dev/sda3，挂载到 Live 系统的 /mnt 目录：

sudo mount /dev/sda3 /mnt  # 挂载根分区

若系统有独立的 /boot 分区（如 /dev/sda2），需额外挂载：

sudo mount /dev/sda2 /mnt/boot  # 挂载 /boot 分区（如有）

步骤 2：绑定系统必要目录（chroot 准备）#

为确保 chroot 环境正常运行，需挂载 Linux 内核的虚拟文件系统：

sudo mount --bind /dev /mnt/dev        # 设备文件
sudo mount --bind /proc /mnt/proc      # 进程信息
sudo mount --bind /sys /mnt/sys        # 系统信息
sudo mount --bind /run /mnt/run        # 运行时数据（可选，部分发行版需要）

步骤 3：切换到目标系统的根环境（chroot）#

通过 chroot 命令将当前目录切换为目标系统的根目录，后续操作将直接影响目标系统：

sudo chroot /mnt  # 切换到目标系统根环境

此时命令行提示符会变为目标系统的用户（如 root@ubuntu:/#）。

步骤 4：安装 GRUB 到 MBR#

执行 grub-install 命令，将 GRUB 核心文件安装到磁盘的 MBR（注意：目标是磁盘而非分区，如 /dev/sda，不带数字）：

grub-install /dev/sda  # 将 GRUB 安装到 /dev/sda 的 MBR

成功提示：输出 Installation finished. No error reported. 表示安装成功。

步骤 5：生成 GRUB 配置文件#

GRUB 配置文件（/boot/grub/grub.cfg）需根据当前系统内核和启动项自动生成：

update-grub  # 扫描系统内核和其他 OS，生成配置文件

补充：若需识别 Windows 等其他系统，需先安装 os-prober（部分发行版默认不安装）：

apt install os-prober  # Debian/Ubuntu 系
# 或 dnf install os-prober  # RHEL/CentOS/Fedora 系
update-grub  # 重新生成配置

步骤 6：退出 chroot 并重启#

exit  # 退出 chroot 环境
sudo umount -R /mnt  # 卸载所有挂载的分区
sudo reboot  # 重启计算机，测试 GRUB 是否正常加载

4.2 UEFI/GPT 系统安装流程#

UEFI 场景需额外关注 EFI 系统分区（ESP），其作用是存储 GRUB 的 EFI 可执行文件（如 grubx64.efi）。

步骤 1：挂载根分区与 ESP 分区#

假设根分区为 /dev/sda3，ESP 分区为 /dev/sda1（FAT32 格式，挂载点通常为 /boot/efi）：

sudo mount /dev/sda3 /mnt  # 挂载根分区
sudo mount /dev/sda1 /mnt/boot/efi  # 挂载 ESP 分区到 /boot/efi

若有独立 /boot 分区，需先挂载 /boot，再挂载 ESP 到 /boot/efi：

sudo mount /dev/sda2 /mnt/boot  # 挂载 /boot 分区（如有）
sudo mount /dev/sda1 /mnt/boot/efi  # 再挂载 ESP 分区

步骤 2：绑定系统必要目录（同 BIOS 步骤 2）#

sudo mount --bind /dev /mnt/dev
sudo mount --bind /proc /mnt/proc
sudo mount --bind /sys /mnt/sys
sudo mount --bind /run /mnt/run

步骤 3：chroot 到目标系统#

sudo chroot /mnt

步骤 4：安装 GRUB 到 ESP 分区#

UEFI 场景需指定目标架构（如 x86_64-efi）和 ESP 目录：

grub-install \
  --target=x86_64-efi \          # 目标架构（64位 UEFI）
  --efi-directory=/boot/efi \    # ESP 分区挂载点
  --bootloader-id=ubuntu \       # 引导项名称（可自定义，如 "debian"）
  --recheck \                    # 强制重新检查设备（避免缓存问题）
  /dev/sda                       # 目标磁盘（可选，部分场景需指定）

参数说明：

--target=x86_64-efi：适用于 64 位 UEFI 系统（32 位为 i386-efi）；
--bootloader-id：在 UEFI 固件的启动项列表中显示的名称（如“ubuntu”）；
--recheck：防止因磁盘分区变化导致的安装错误。

步骤 5：生成 GRUB 配置文件（同 BIOS 步骤 5）#

update-grub  # 扫描内核和其他 OS，生成 /boot/grub/grub.cfg

步骤 6：退出 chroot 并重启#

exit
sudo umount -R /mnt  # 卸载分区
sudo reboot

5. 常见场景与示例操作#

5.1 修复 Windows 覆盖 MBR 后的引导（BIOS 场景）#

问题描述：安装 Windows 后，GRUB 引导菜单消失，直接进入 Windows。
原因：Windows 安装程序会覆盖磁盘 MBR 中的 GRUB。

解决步骤：

用 Live USB 启动，通过 lsblk 确认 Linux 根分区（如 /dev/sda5）和磁盘（/dev/sda）；

挂载根分区并 chroot：

sudo mount /dev/sda5 /mnt
sudo mount --bind /dev /mnt/dev && sudo mount --bind /proc /mnt/proc && sudo mount --bind /sys /mnt/sys
sudo chroot /mnt

重新安装 GRUB 到 MBR：

grub-install /dev/sda
update-grub  # 确保 Windows 被识别（需安装 os-prober）

重启后即可看到 GRUB 菜单。

5.2 迁移系统到新硬盘后安装 GRUB（UEFI 场景）#

问题描述：将 Linux 系统克隆到新 SSD（/dev/sdb）后，启动时提示“无操作系统”。
原因：新硬盘未安装 GRUB，UEFI 固件无法找到引导程序。

解决步骤：

用 Live USB 启动，确认新硬盘的 ESP 分区（如 /dev/sdb1，需提前格式化为 FAT32）和根分区（/dev/sdb3）；

挂载新硬盘的根分区和 ESP：

sudo mount /dev/sdb3 /mnt
sudo mount /dev/sdb1 /mnt/boot/efi  # ESP 挂载到 /boot/efi

绑定系统目录并 chroot：

sudo mount --bind /dev /mnt/dev && sudo mount --bind /proc /mnt/proc && sudo mount --bind /sys /mnt/sys
sudo chroot /mnt

安装 GRUB 到新硬盘的 ESP：

grub-install --target=x86_64-efi --efi-directory=/boot/efi --bootloader-id=linux-new --recheck /dev/sdb
update-grub

重启后进入 UEFI 固件设置，将新硬盘的引导项（linux-new）设为首选启动项。

5.3 LVM/RAID 环境下的 GRUB 安装#

问题描述：系统根分区位于 LVM 卷或 RAID 阵列，直接挂载根分区会失败。

解决步骤：需先激活 LVM/RAID 设备：

LVM 场景：

sudo vgscan  # 扫描卷组
sudo vgchange -ay  # 激活所有卷组（输出如 "2 logical volume(s) in volume group "ubuntu-vg" now active"）
sudo mount /dev/ubuntu-vg/root /mnt  # 挂载 LVM 根卷（路径通过 lvdisplay 查看）

RAID 场景：

sudo mdadm --assemble --scan  # 激活 RAID 阵列
sudo mount /dev/md0 /mnt  # 挂载 RAID 根分区

后续步骤（chroot、安装 GRUB）与常规场景一致。

6. 最佳实践与注意事项#

备份引导区域：操作前备份 MBR 或 ESP 分区，避免误操作导致无法恢复：

# 备份 MBR（前 512 字节）
sudo dd if=/dev/sda of=mbr_backup.img bs=512 count=1
# 备份 ESP 分区（假设 ESP 为 /dev/sda1）
sudo dd if=/dev/sda1 of=esp_backup.img

避免直接操作错误磁盘：通过 lsblk 反复确认目标磁盘（如 /dev/sda 而非 /dev/sdb），避免将 GRUB 安装到 U 盘等临时设备。
UEFI 场景下 ESP 分区要求：
- 格式化为 FAT32（mkfs.fat -F32 /dev/sdX1）；
- 大小建议 200-512MB（过小可能导致更新 GRUB 失败）；
- 分区类型需设置为“EFI 系统分区”（通过 gdisk 标记为 EF00 类型）。
安装后验证配置文件：检查 /boot/grub/grub.cfg 中是否包含目标系统内核和其他 OS 启动项。
多发行版共存时的 GRUB 管理：建议由一个系统（如 Ubuntu）管理 GRUB，其他系统更新内核后需在该系统中执行 update-grub。

7. 常见问题与故障排查#

问题 1：`grub-install: error: cannot find EFI directory`#

原因：UEFI 场景下未挂载 ESP 分区或挂载路径错误。
解决：确认 ESP 分区已挂载到 /boot/efi，可通过 df -h | grep /boot/efi 检查。

问题 2：GRUB 菜单中无 Windows 选项#

原因：未安装 os-prober 或 Windows 分区未被识别。
解决：

# 安装 os-prober
sudo apt install os-prober  # Debian/Ubuntu
# 重新扫描并生成配置
sudo update-grub

问题 3：启动时进入 GRUB 救援模式（`grub rescue>`）#

原因：GRUB 核心文件损坏或配置文件丢失。
解决：通过 Live 系统重新安装 GRUB（完整执行第 4 节步骤）。

问题 4：`grub-install: error: disk` hostdisk//dev/sda' not found`#

原因：chroot 环境中磁盘设备未正确绑定。
解决：确保执行了 mount --bind /dev /mnt/dev 等绑定命令，或重新进入 chroot。

问题 5：UEFI 启动后提示“Secure Boot Violation”#

原因：UEFI 安全启动（Secure Boot）未关闭，阻止未签名的 GRUB 加载。
解决：进入 UEFI 固件设置，关闭“Secure Boot”选项。

8. 总结#

GRUB 手动安装是 Linux 系统维护的核心技能，无论是修复引导故障还是配置多系统启动，都需要清晰理解 BIOS/UEFI 固件差异、磁盘分区结构及 GRUB 工具链的使用。本文通过分场景步骤、示例操作和故障排查，希望能帮助读者掌握这一操作。记住：谨慎操作、做好备份、理解每一步的原理，是避免风险的关键。

目录#

1. 什么是 GRUB？#

2. 何时需要手动安装 GRUB？#

3. 安装前的准备工作#

3.1 准备 Live Linux 环境#

3.2 识别目标磁盘与分区#

3.3 区分 BIOS/MBR 与 UEFI/GPT 固件#

4. GRUB 手动安装完整步骤#

4.1 BIOS/MBR 系统安装流程#

步骤 1：挂载目标系统的根分区#

步骤 2：绑定系统必要目录（chroot 准备）#

步骤 3：切换到目标系统的根环境（chroot）#

步骤 4：安装 GRUB 到 MBR#

步骤 5：生成 GRUB 配置文件#

步骤 6：退出 chroot 并重启#

4.2 UEFI/GPT 系统安装流程#

步骤 1：挂载根分区与 ESP 分区#

步骤 2：绑定系统必要目录（同 BIOS 步骤 2）#

步骤 3：chroot 到目标系统#

步骤 4：安装 GRUB 到 ESP 分区#

步骤 5：生成 GRUB 配置文件（同 BIOS 步骤 5）#

步骤 6：退出 chroot 并重启#

5. 常见场景与示例操作#

5.1 修复 Windows 覆盖 MBR 后的引导（BIOS 场景）#

5.2 迁移系统到新硬盘后安装 GRUB（UEFI 场景）#

5.3 LVM/RAID 环境下的 GRUB 安装#

6. 最佳实践与注意事项#

7. 常见问题与故障排查#

问题 1：grub-install: error: cannot find EFI directory#

问题 2：GRUB 菜单中无 Windows 选项#

问题 3：启动时进入 GRUB 救援模式（grub rescue>）#

问题 4：grub-install: error: disk hostdisk//dev/sda' not found`#

问题 5：UEFI 启动后提示“Secure Boot Violation”#

8. 总结#

9. 参考资料#

问题 1：`grub-install: error: cannot find EFI directory`#

问题 3：启动时进入 GRUB 救援模式（`grub rescue>`）#

问题 4：`grub-install: error: disk` hostdisk//dev/sda' not found`#