# Bootloader

Il primo software ad essere eseguito, ha lo scopo di caricare un kernel e consegnargli il controllo. Il kernel carichera' i driver necessari, inizializzera' l'hardware e carichera' il SO.

*GRUB* e' il bootloader piu' utilizzato. Dalla versione 2 supporta anche LiveCD ISO.

Il primo settore del disco (512 byte) e' chiamato *Mater Boot Record* (MBR) e contiene la tabella delle partizioni e anche il *codice bootstrap* (installato tra l'MBR e la prima partizione). All'accensione del computer, questo codice minimale viene caricato, eseguito e passa il controllo a un bootloader (GRUB) secondario su disco, che carichera' il SO.

### Limitazioni MBR

- massimo 4 partizioni primarie
- dimensioni massime del disco di 2TB

A causa di tali limitazioni e' stato creato un nuovo schema di partizionamento, *GPT* (*GUID Partition Table*), parte dello standard UEFI. 

## /boot

I file necessari per il processo di avvio sono memorizzati in una partizione avviabile, montata in `/boot/`. La partizione di avvio, in genere, e' la prima partizione del disco e termina prima del cilindro 1024 (528 MB), per ragioni di compatibilita' storica. Le dimensioni consigliate per tale partizione sono di circa 300 MB.

### Contenuto

Il nome di molti file termina col suffisso *-VERSION*, che sta a indicare la versione del kernel Linux. 

```bash
ll /boot/

Permissions Size User Group Date Modified Name
.rw-r--r--  279k root root   6 ott 01:00   config-6.11.2-amd64
drwxr-xr-x     - root root   8 ott 22:02   grub
.rw-r--r--   40M root root  20 ott 09:41   initrd.img-6.11.2-amd64
.rw-r--r--  9,9M root root   6 ott 01:00   vmlinuz-6.11.2-amd64
```

#### Config file

Questo file, chiamato di solito `config-VERSION` memorizza i parametri di configurazione per il kernel Linux. Generato automaticamente, non deve essere modificato dall'utente.

#### System map

Il file `System.map-VERSION` e' una tabella che abbina variabili o funzioni (*symbol names*) alla posizione corrispondente nella memoria. 

#### Linux kernel

Il kernel del SO. Il nome di solito e' `vmlinux-VERSION`. Si puo' anche trovare col nome `vmlinuz`, che indica che si tratta di un file compresso.

#### Initial RAM disk

Contiene un filesystem root minimale caricato in RAM, contenente utility e moduli del kernel affinche' sia possibile montare il vero filesystem root.

#### Bootloader related files

Si trovano di solito in `/boot/grub/` e includono file di configurazione di GRUB (`grub.cfg`) e moduli (in `/boot/grub/i386-pc/`)

```bash
ll /boot/grub/

Permissions Size User Group Date Modified Name
drwxr-xr-x     - root root   3 set  2023   fonts
.rw-------  6,6k root root   8 ott 22:02   grub.cfg
.rw-r--r--  1,0k root root  20 ott 09:34   grubenv
drwxr-xr-x     - root root  16 lug 21:34   i386-pc
drwxr-xr-x     - root root  16 lug 21:34   locale
.rw-r--r--  2,4M root root  16 lug 21:34   unicode.pf2
```

## GRUB2

### Installare GRUB2

```bash
grub-install --boot-directory=/boot /dev/sda
```

### Configurare GRUB2

Il file di configurazione predefinito e': `/boot/grub/grub.cfg`. Questo file viene generato automaticamente e la modifica e' sconsigliata. Per apportare delle modifiche alla configurazione di GRUB e' necessario modificare il file `/etc/default/grub` e quindi eseguire il comando `update-grub`.

Una lista delle principali opzioni:

- `GRUB_DEFAULT=` : indica la voce di menu' predefinita per l'avvio. Puo' avere valore numerico (come 0, 1, ecc.)
- `GRUB_SAVEDEFAULT=`: se questa voce e' impostata su `true` e `GRUB_DEFAULT=save`, l'opzione di avvio predefinita sara' sempre l'ultima selezionata 
- `GRUB_TIMEOUT=`: il timeout, in secondi, prima che sia avviata la voce di menu predefinita. Se impostato su `0`, il sistema avviera' la voce predefinita senza mostrare un menu. Se impostato su `-1`, il sistema attendera' fino a quando l'utente selezionera' un'opzione  
- `GRUB_CMDLINE_LINUX=`: opzioni che verranno aggiunte come parametri all'avvio al kernel
- `GRUB_CMDLINE_LINUX_DEFAULT=`: parametri aggiuntivi solo per la voce predefinita
- `GRUB_PASSWORD=`changeme
- `GRUB_GFXMODE=`1920x1080
- `GRUB_ENABLE_CRYPTODISK=y`: GRUB cerchera' dischi crittografati

#### Voci del menu

Le voci di menu personalizzate vengono di solito aggiunte al file `/etc/grub.d/40_custom`. 

```bash
menuentry "Default OS" {
    set root=(hd0,1)            # primo disco e prima partizione
    linux /vmlinuz root=/dev/sda1 ro quiet splash
    initrd /initrd.img
}
```

Il testo tra "" verra' visualizzato come etichetta della voce nel menu di avvio. il parametro `set root` definisce il disco e la partizione in cui si trova il filesystem root (i dischi sono numerati da zero, quindi hd0 indica il primo disco. Le partizioni sono numerate a partire dal numero uno).  

Invece di specificare direttamente il dispositivo e la partizione, e' possibile anche indicare lo UUID (*Universal Unique Identifier*): 

```bash
	search --no-floppy --fs-uuid --set=root 8c6d327e-e96e-44f3-8423-979ed6eb7cc8
```

La riga `linux` indica dove si trova il kernel per il SO. Successivamente, sulla stessa riga, e' possibile passare dei parametri al kernel. Nell'esempio sopra, la partizione di root deve essere montata in sola lettura (`ro`), sono disabilitati la maggior parte dei messaggi di log (`quiet`) e viene visualizzata una schermata di avvio (`splash`).

```bash
ll /

Permissions Size User Group Date Modified Name
lrwxrwxrwx     - root root   3 set  2023   bin -> usr/bin
drwxr-xr-x     - root root  20 ott 09:41   boot
drwxr-xr-x     - root root  20 ott 15:08   dev
drwxr-xr-x     - root root  20 ott 09:41   etc
drwxr-xr-x     - root root   3 ago 19:02  󱂵 home
lrwxrwxrwx     - root root   8 ott 22:02   initrd.img -> boot/initrd.img-6.11.2-amd64
lrwxrwxrwx     - root root   8 ott 22:02   initrd.img.old -> boot/initrd.img-6.10.12-amd64
lrwxrwxrwx     - root root   3 set  2023   lib -> usr/lib
lrwxrwxrwx     - root root   3 set  2023   lib64 -> usr/lib64
drwxr-xr-x     - root root   3 set  2023   media
drwxr-xr-x     - root root   3 set  2023   mnt
drwxr-xr-x     - root root   5 ott 15:31   opt
dr-xr-xr-x     - root root  20 ott 09:34   proc
drwx------     - root dado  19 ott 20:34   root
drwxr-xr-x     - root root  20 ott 10:19   run
lrwxrwxrwx     - root root   3 set  2023   sbin -> usr/sbin
drwxr-xr-x     - root root   3 set  2023   srv
dr-xr-xr-x     - root root  20 ott 17:26   sys
drwxrwxrwt     - root root  20 ott 16:44   tmp
drwxr-xr-x     - root root   3 set  2023   usr
drwxr-xr-x     - root root  22 set  2023   var
lrwxrwxrwx     - root root   8 ott 22:02   vmlinuz -> boot/vmlinuz-6.11.2-amd64
lrwxrwxrwx     - root root   8 ott 22:02   vmlinuz.old -> boot/vmlinuz-6.10.12-amd64
```

### shell di GRUB2

Per entrare nella shell, premere `c` nella schermata dei menu.

1) Il comando `ls` mostra un elenco dei dischi e delle partizioni trovati da GRUB2:

```bash
grub> ls
(proc) (hd0) (hd0,msdos1)
```

Nell'esempio, un solo disco `hd0` con una sola partizione `hd0,msdos1`. 

2) Per trovare il kernel e initrd, affinche' sia possibile avviare il sistema:

```bash
grub> ls (hd0,msdos1)/
lost+found/ bin/ boot/ cdrom/ dev/ etc/ home/  lib/
lib64/ media/ mnt/ opt/ proc/ root/ run/ sbin/ 
srv/ sys/ tmp/ usr/ var/ vmlinuz vmlinuz.old
initrd.img initrd.img.old
```

3) Impostare la partizione di avvio

```bash
grub> set root=(hd0,msdos1)
```

4) Caricare il kernel Linux e indicare al kernel dove si trova il filesystem di root con l'opzione `root=`

```bash
grub> linux /vmlinuz-6.10.12-amd64 root=/dev/sda1 
```

5) Caricare initdr e quindi avviare il sistema

```bash
grub> initrd /initrd.img
grub> boot
```

## GRUB Legacy

### Installare GRUB Legacy

```bash
grub-install --boot-directory=/boot DEVICE

grub-install --boot-directory=/boot /dev/sda
```

### Installare GRUB Legacy dalla shell di GRUB

```bash
```bash
grub> root (hd0,0) # Impostare il dispositivo di avvio. Nell'esempio, la prima partizione del primo disco
grub> setup (hd0) # Installare GRUB Legacy
```


#### Voci del menu

Le voci e le impostazioni del menu legacy di GRUB sono memorizzate in `/boot/grub/menu.lst`. A differenza di GRUB2, sia i dischi che le partizioni sono numerate a partire da zero.

```bash
title  My Linux Distro
root   (hd0,0)
kernel /vmlinuz root=/dev/sda1 ro
initrd /initrd.img
module /boot/grub/i386-pc/json.mod
```
I moduli (presenti in `/boot/grub/i386-pc/`), che aggiungono funzionalita' extra, vengono caricati usando il comando `module`, seguito dal percorso completo del modulo (`.mod`).