Загрузка ОС Linux без загрузчика

Введение

Здесь по возможности я постараюсь как можно проще и детальнее ответить на вопрос:
«Как можно загрузить Linux (на примере ubuntu) без использования загрузчика такого как GRUB 2, iELILO»
Здесь не будет разбираться как запустить/установить Ubuntu в режиме [UEFI only]. Для этого обратитесь сюда help.ubuntu.ru/wiki/установка_дистрибутива_на_компьютер_с_efi
и сюда help.ubuntu.ru/wiki/lubuntu-osinstallation
Все действия будут производиться на уже работающей системе.

Для того, чтобы воспользоваться данной возможностью необходимо соблюсти некоторые требования.

Требования

1. UEFI вместо BIOS (выставить режим [UEFI only]);
2. OS 64-bit;
3. Linux (Kernel >= 3.3);

Входные данные

Установленный дистрибутив lubuntu-13.04-desktop-amd64 с выставленным режимом [UEFI only]. Отключил Fast Boot (После завершения можно включить).

Полученная таблица разделов

user@pc:~$ sudo parted /dev/sda print  Model: ATA mSata Smartbuy 3 (scsi) Disk /dev/sda: 32,0GB Sector size (logical/physical): 512B/512B Partition Table: gpt  Number  Start   End     Size    File system     Name  Flags  1      1049kB  99,6MB  98,6MB  fat32                 boot  2      99,6MB  27,8GB  27,7GB  ext4  3      27,8GB  32,0GB  4182MB  linux-swap(v1) 

Необходимо обратить внимание на 1 раздел, с него и будет осуществляться прямая загрузка ядра без участия отдельного загрузчика (например GRUB 2), предъявляемые к нему требования:

1. Выставленный флаг boot;
2. Рекомендуемый размер до 512 МБ (встречал разные рекомендации каким он должен быть размером, в основном это 200-300 МБ, от себя замечу, что на деле он будет занят на 5.3 МБ);
3. Файловая система fat32/fat16/fat12 (UEFI имеет поддержку);

данный раздел не обязательно должен идти первым, главное, соблюсти требования выше (от себя советую поставить первым).

Подготовительные этапы выполнены, мы имеем работающую 64 битную операционную систему с выставленным режимом UEFI only и разделом для ядра (в данный момент там расположен GRUB, рядом мы положим ядро).

Получаем и настраиваем своё ядро

Загружаем ОС, открываем консоль.
Для того, чтобы ядро могло загрузиться без использования загрузчика, ему необходимо указать диск который будет монтироватся в качестве корневого, чтобы это сделать, нужно собрать своё ядро и указать ему опцию

CONFIG_CMDLINE="root=/dev/sda2 ro" 

у меня ОС установлена на диске sda2.
Обычно эту строку передаёт загрузчик GRUB вместе со многими другими параметрами

Замечание
На сайте разработчика Ubuntu написано, что если вы используется не оригинальное ядро, а собрали его сами, то им будет трудно вам оказать поддержку и отчёты об ошибках не присылайте. (https://help.ubuntu.com/community/Kernel/Compile)

Получим необходимые инструменты (может занять продолжительное время)

sudo apt-get install fakeroot build-essential crash kexec-tools makedumpfile kernel-wedge sudo apt-get install libncurses5 libncurses5-dev libelf-dev asciidoc binutils-dev 

Теперь создадим директорию в которой будем совершать все действия, я назову папку v2, что будет символизировать модификацию последнего ядра системы.

user@pc:~$ mkdir v2 user@pc:~$ cd v2 

Получить исходники последней версии ядра и подготовить окружение

user@pc:~/v2$ apt-get source linux-image-$(uname -r) user@pc:~/v2$ sudo apt-get build-dep linux-image-$(uname -r) 

Перейдём в папку linux-3.8.0

cd linux-3.8.0 

Теперь приступим к модификации конфигурации ядра

chmod a+x debian/scripts/* chmod a+x debian/scripts/misc/* fakeroot debian/rules clean fakeroot debian/rules editconfigs 

После выполнения последней команды вначале будет выведено уведомление:

Do you want to edit config: amd64/config.flavour.generic? [Y/n] 

Здесь как раз указано, что редактируем конфигурацию для 64 битного ядра, вводим Y, жмём ввод и получим окно

теперь открываем поиск (клавиша ‘/’), вводим cmdline и жмём ввод и видим то, что на скриншоте

затем жмём цифру 2 и переходим к правке параметра ‘Built-in kernel command line’, жмём ‘y’ и в данном поле выставляется звёздочка, символизирующая, что данный режим включен, теперь переходим на поле которое ниже, жмём ввод и вводим в него заветное

root=/dev/sda2 ro 

Эта и есть та самая опция, ради которой всё затевалось (Вместо sda2 подставьте свой диск).
Мы получили данный конфиг:

VFS: Cannot open root device "sda2" or unknown-block(0,0) error -6 Please append a correct "root=" boot option; here are the available partitions: Kernel panic - not syncing: VFS: Unable to mount root fs on unknown-block(0,0) 

Теперь необходимо установить ещё некоторые опции ядра.
Водим в консоль (запустите ещё одну)

lspci -n 

и полученный вывод вставляем в окно ввода на сайте
Debian GNU/Linux device driver check page
жмём check, получаем:

из этого списка нам нужно включить драйвер дискового контроллера, в моём случае это ahci (Строка ‘Sata Controller’, Столбец ‘Driver’).
Снова жмём ‘/’ для поиска и вводим ‘ahci’. Для верности отмечаем все три найденных варианта для встраивания SATA_AHCI_PLATFORM, SATA_ACARD_AHCI и SATA_AHCI.

Теперь выбираем везде ‘exit’, в конце соглашаемся, сохраняем настройки выбором Yes. После чего в консоле отказываемся от редактирования конфигураций для других платформ, ибо они нам не нужны.

Сборка ядра

user@pc:~/v2/linux-3.8.0$ fakeroot debian/rules clean user@pc:~/v2/linux-3.8.0$ fakeroot debian/rules binary-headers binary-generic 

Теперь остаётся только подождать пока ядро будет собрано. В зависимости от мощности вашего компьютера зависит время сборки ядра, на моей машине процесс сборки занял чуть менее часа.

После сборки копируем полученное ядро на загрузочный раздел в папку ‘EFI/boot’, т.к раздел примонтирован к папке /boot/efi, в результате имеем путь /boot/efi/EFI/boot/

sudo mkdir -p /boot/efi/EFI/boot/ 

Теперь необходимо скопировать ядро в эту папку дав ему название bootx64.efi

user@pc:~/v2/linux-3.8.0$ sudo cp ./debian/build/build-generic/arch/x86_64/boot/bzImage /boot/efi/EFI/boot/bootx64.efi 

Стоит отметить, что загрузка с использованием загрузчика GRUB всё равно будет доступна, стоит только переключить в UEFI (нажать del или F12 при загрузке). Это может пригодиться, если ядро по каким либо причинам не загрузилось.

Теперь необходимо сообщить UEFI о том, что мы хотим сделать загрузочным наше ядро, для этого нужно установить программу которая умеет редактировать настройки UEFI.

sudo apt-get install efibootmgr 

Убедимся, что у Вас есть доступ к UEFI переменным

sudo modprobe efivars 

Если отработало без ошибок, делаем последний штрих. Добавим наше ядро в UEFI с приоритетом на загрузку №1, название в кавычках после —label можете ввести своё. Регистр в пути к загрузчику не имеет значения, т.к он не регистро-зависимый.

sudo efibootmgr --create --part 1 --label "Linux" --loader '\efi\boot\bootx64.efi' 

Теперь в меню загрузки UEFI добавлена новая строчка с названием ‘Linux’, которая осуществляет прямую загрузку ядра. На этом всё. Можно перезагрузить компьютер и убедиться, что ядро загружается минуя загрузчик.

sudo reboot 

Чтобы убедиться, что ядро загружено вами собранное, введите

cat /proc/cmdline 

Вы увидете список параметров, передаваемых ядру при загрузке (мы их сами указали ранее):

root=/dev/sda2 ro 

Цель достигнута! Спасибо за внимание!

Статья, имеющая подобную тематику:
Загрузка GNU/Linux без стороннего загрузчика

Источники мудрости знаний:

1. help.ubuntu.com/community/UEFI
2. www.ondatechnology.org/wiki/index.php?title=Booting_the_Linux_Kernel_without_a_bootloader
3. swift.siphos.be/linux_sea/kernelbuilding.html#idm3437981411120
4. askubuntu.com/questions/71332/kernel-panics-with-cannot-open-root-device-error-where-do-i-append-the-root
5. help.ubuntu.com/community/Kernel/Compile
6. wiki.ubuntu.com/Kernel/BuildYourOwnKernel
7. www.rodsbooks.com/efi-bootloaders/