102.2 - Instalar un gestor de arranque: Teoria

Introduccion

El gestor de arranque (bootloader) es el primer software que se ejecuta al encender el ordenador (despues del firmware BIOS/UEFI). Su funcion principal es cargar el kernel del sistema operativo en memoria y transferirle el control. GRUB2 es el gestor de arranque estandar en la mayoria de distribuciones Linux modernas.

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1. Proceso de arranque del sistema

Secuencia en BIOS + MBR

1. BIOS ejecuta POST (Power-On Self-Test)
2. BIOS lee el MBR (primer sector, 512 bytes) del disco de arranque
3. El codigo del MBR (Stage 1 de GRUB) carga Stage 1.5
4. Stage 1.5 (en el gap post-MBR) carga Stage 2
5. Stage 2 muestra el menu de GRUB
6. Se carga el kernel y el initramfs
7. El kernel inicia el sistema (init/systemd)

Secuencia en UEFI + GPT

1. UEFI ejecuta POST
2. UEFI lee la tabla de particiones GPT
3. UEFI busca el cargador .efi en la ESP (EFI System Partition)
4. Se ejecuta el cargador GRUB (grubx64.efi)
5. GRUB muestra el menu
6. Se carga el kernel y el initramfs
7. El kernel inicia el sistema (init/systemd)

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2. GRUB2 (GRand Unified Bootloader version 2)

Caracteristicas principales

• Soporte para multiples sistemas operativos (multiboot)
• Soporte para multiples sistemas de archivos (ext4, xfs, btrfs, FAT, NTFS, etc.)
• Interfaz grafica y de linea de comandos
• Carga modulos dinamicamente
• Soporte para BIOS y UEFI
• Configuracion basada en scripts

Diferencias entre GRUB Legacy y GRUB2

Caracteristica	GRUB Legacy	GRUB2
Archivo de configuracion	menu.lst o grub.conf	grub.cfg
Numeracion de particiones	Desde 0 (hd0,0)	Desde 1 (hd0,1)
Numeracion de discos	Desde 0 (hd0)	Desde 0 (hd0)
Configuracion	Edicion directa	Scripts en /etc/grub.d/
Modulos	Integrados	Carga dinamica

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3. Archivos de configuracion de GRUB2

/boot/grub/grub.cfg (o /boot/grub2/grub.cfg)

• Archivo principal de configuracion de GRUB2
• NUNCA se debe editar manualmente
• Se genera automaticamente con grub-mkconfig o update-grub
• Contiene las entradas del menu, parametros del kernel, etc.
• Ubicacion:
  • Debian/Ubuntu: /boot/grub/grub.cfg
  • Red Hat/CentOS/Fedora: /boot/grub2/grub.cfg

/etc/default/grub

Este es el archivo principal que el administrador debe editar para configurar GRUB2.

# Entrada por defecto del menu (0 = primera)
GRUB_DEFAULT=0
 
# Tiempo de espera en segundos antes de arrancar automaticamente
GRUB_TIMEOUT=5
 
# Estilo del timeout (menu, countdown, hidden)
GRUB_TIMEOUT_STYLE=menu
 
# Linea de comandos del kernel (parametros adicionales)
GRUB_CMDLINE_LINUX="quiet splash"
 
# Parametros adicionales solo para la entrada por defecto
GRUB_CMDLINE_LINUX_DEFAULT="quiet"
 
# Desactivar la recuperacion automatica de entradas
GRUB_DISABLE_RECOVERY="false"
 
# Activar la deteccion de otros sistemas operativos
GRUB_DISABLE_OS_PROBER=false
 
# Resolucion de la pantalla de GRUB
GRUB_GFXMODE=1024x768
 
# Terminal de salida
GRUB_TERMINAL=console

Variables importantes para el examen:

Variable	Descripcion
GRUB_DEFAULT	Entrada por defecto (numero, “saved”, o nombre de entrada). Con “saved” recuerda la ultima entrada seleccionada
GRUB_SAVEDEFAULT	Si es “true”, guarda la ultima entrada seleccionada (requiere GRUB_DEFAULT=saved)
GRUB_TIMEOUT	Segundos de espera del menu. Valor -1 espera indefinidamente
GRUB_TIMEOUT_STYLE	menu (visible), hidden (oculto), countdown
GRUB_CMDLINE_LINUX	Parametros del kernel para TODAS las entradas (incluida recovery)
GRUB_CMDLINE_LINUX_DEFAULT	Parametros solo para la entrada por defecto (no recovery)
GRUB_DISABLE_RECOVERY	Si es “true”, no muestra opciones de recuperacion
GRUB_DISABLE_OS_PROBER	Si es “true”, no detecta otros SO
GRUB_ENABLE_CRYPTODISK	Si es “y”, habilita soporte para arrancar desde discos cifrados con LUKS

/etc/grub.d/

Directorio que contiene scripts que generan las secciones de grub.cfg. Se ejecutan en orden numerico.

Script	Funcion
00_header	Configuracion inicial (timeout, default, etc.)
05_debian_theme	Tema visual (especifico de Debian/Ubuntu)
10_linux	Entradas del kernel Linux instalado
20_linux_xen	Entradas para Xen
30_os-prober	Deteccion de otros sistemas operativos
40_custom	Entradas personalizadas del administrador
41_custom	Carga entradas desde archivo externo

Nota: Solo se ejecutan los scripts que tienen permisos de ejecucion. Para desactivar un script, se le quitan los permisos: chmod -x /etc/grub.d/30_os-prober.

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4. Comandos de GRUB2

grub-install

Instala GRUB2 en el sector de arranque del disco (MBR o ESP).

# Instalar en MBR de un disco (BIOS)
grub-install /dev/sda
 
# Instalar para UEFI
grub-install --target=x86_64-efi --efi-directory=/boot/efi
 
# Instalar en un directorio especifico (rescate)
grub-install --boot-directory=/mnt/boot /dev/sda

En Red Hat/CentOS: grub2-install

grub-mkconfig

Genera el archivo grub.cfg a partir de /etc/default/grub y los scripts de /etc/grub.d/.

# Generar y mostrar en pantalla
grub-mkconfig
 
# Generar y guardar en el archivo de configuracion
grub-mkconfig -o /boot/grub/grub.cfg

En Red Hat/CentOS: grub2-mkconfig -o /boot/grub2/grub.cfg

update-grub

Comando simplificado disponible en Debian/Ubuntu que equivale a:

grub-mkconfig -o /boot/grub/grub.cfg

Es un wrapper que facilita la regeneracion de la configuracion.

Importante: Despues de cualquier cambio en /etc/default/grub o en /etc/grub.d/, se debe ejecutar update-grub o grub-mkconfig -o ... para que los cambios surtan efecto.

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5. Interaccion con el menu de GRUB al arranque

Mostrar el menu de GRUB (si esta oculto)

Si GRUB_TIMEOUT_STYLE=hidden esta configurado, el menu de GRUB no se muestra por defecto. Para forzar su aparicion:

• Mantener pulsada la tecla Shift durante el arranque (en sistemas con BIOS)
• Pulsar Esc durante el arranque (en sistemas con UEFI)

Para el examen: La tecla Shift (mantenida) es la forma de mostrar un menu de GRUB oculto en sistemas BIOS. En UEFI se usa Esc.

Teclas de acceso en el menu

Tecla	Funcion
e	Editar la entrada seleccionada del menu (cambios temporales)
c	Acceder a la consola de comandos de GRUB (shell grub>)
Ctrl+X o F10	Arrancar con los cambios editados
Esc	Cancelar la edicion y volver al menu

Editar entradas al arranque (tecla e)

Al pulsar e sobre una entrada del menu, se puede modificar temporalmente la linea del kernel. Usos comunes:

• Arrancar en modo single/rescue: Anadir single, 1, o systemd.unit=rescue.target al final de la linea linux
• Cambiar la contrasena de root: Anadir init=/bin/bash al final de la linea linux
• Desactivar el modo grafico: Eliminar quiet splash

Despues de editar, se pulsa Ctrl+X o F10 para arrancar con los cambios.

Los cambios realizados con e son temporales y se pierden en el siguiente reinicio.

Consola de GRUB2 (shell grub>)

Al pulsar c en el menu, se accede a la consola completa de GRUB2. Esta consola permite arrancar manualmente el sistema:

grub> ls                                # Listar discos y particiones disponibles
grub> ls (hd0,1)/                       # Listar contenido de una particion
grub> set root=(hd0,1)                  # Establecer la particion que contiene /boot
grub> linux /vmlinuz root=/dev/sda1     # Cargar el kernel especificando la particion raiz
grub> initrd /initrd.img                # Cargar la imagen initramfs
grub> boot                               # Arrancar el sistema con lo configurado

Otros comandos utiles en la consola grub>:

grub> set                               # Ver todas las variables configuradas
grub> set root=(hd0,msdos1)            # Establecer particion (formato MBR)
grub> set root=(hd0,gpt2)             # Establecer particion (formato GPT)
grub> cat (hd0,1)/etc/hostname          # Leer un archivo desde una particion
grub> configfile (hd0,1)/boot/grub/grub.cfg   # Cargar un archivo de configuracion

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6. Recuperacion desde GRUB

Escenario: GRUB muestra “grub rescue>”

El prompt grub rescue> aparece cuando GRUB no puede encontrar sus archivos de configuracion o modulos (por ejemplo, tras redimensionar particiones o eliminar archivos de /boot/grub/). En este modo, solo hay disponibles unos pocos comandos basicos.

Pasos de recuperacion desde grub rescue>:

grub rescue> ls                             # Ver particiones disponibles
grub rescue> ls (hd0,1)/boot/grub           # Buscar archivos de GRUB en cada particion
grub rescue> set prefix=(hd0,1)/boot/grub   # Establecer la ubicacion de los modulos de GRUB
grub rescue> set root=(hd0,1)               # Establecer la particion raiz
grub rescue> insmod normal                  # Cargar el modulo 'normal' de GRUB
grub rescue> insmod linux                   # Cargar el modulo 'linux' (si es necesario)
grub rescue> normal                         # Iniciar el modo normal de GRUB (muestra el menu)

Diferencia entre grub> y grub rescue>:

Prompt	Situacion	Comandos disponibles
grub>	GRUB cargo sus modulos pero no encontro grub.cfg o se presiono c	Todos los comandos: ls, set, linux, initrd, boot, insmod, etc.
grub rescue>	GRUB no puede encontrar sus propios modulos	Solo comandos basicos: ls, set, insmod, unset

Para el examen: En grub rescue>, la clave es usar set prefix= para indicar donde estan los modulos de GRUB, luego insmod normal para cargar el modulo normal y finalmente ejecutar normal para volver al menu estandar.

Escenario: Reinstalar GRUB desde un Live CD

# 1. Montar la particion raiz
mount /dev/sda2 /mnt
 
# 2. Montar particiones necesarias
mount --bind /dev /mnt/dev
mount --bind /proc /mnt/proc
mount --bind /sys /mnt/sys
 
# 3. Entrar en el entorno chroot
chroot /mnt
 
# 4. Reinstalar GRUB
grub-install /dev/sda
update-grub
 
# 5. Salir y reiniciar
exit
umount -R /mnt
reboot

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7. GRUB Legacy (version 0.97)

Aunque GRUB Legacy esta obsoleto, el examen puede incluir preguntas sobre sus diferencias con GRUB2.

Archivo de configuracion

• Ubicacion: /boot/grub/menu.lst (Debian/Ubuntu) o /boot/grub/grub.conf (Red Hat/CentOS)
• A diferencia de GRUB2, el archivo de configuracion de GRUB Legacy se edita directamente
• No existe un equivalente a grub-mkconfig o update-grub

Numeracion

• Discos se numeran desde 0: hd0 = primer disco, hd1 = segundo disco
• Particiones se numeran desde 0: (hd0,0) = primera particion del primer disco
• Esto contrasta con GRUB2, donde las particiones se numeran desde 1: (hd0,1)

Sintaxis del archivo de configuracion

# Opciones globales
default 0                              # Entrada por defecto (primera = 0)
timeout 10                             # Tiempo de espera en segundos
splashimage=(hd0,0)/grub/splash.xpm.gz # Imagen de fondo

# Primera entrada del menu
title Linux CentOS                     # Titulo mostrado en el menu
  root (hd0,0)                         # Particion que contiene /boot
  kernel /vmlinuz root=/dev/sda1 ro quiet   # Kernel y sus parametros
  initrd /initrd.img                   # Imagen initramfs

# Segunda entrada (otro SO)
title Windows XP
  rootnoverify (hd0,1)                # Particion de Windows (sin verificar FS)
  chainloader +1                       # Cargar el bootloader de esa particion

Directivas principales de GRUB Legacy:

Directiva	Descripcion
default	Numero de la entrada por defecto (base 0)
timeout	Tiempo de espera del menu en segundos
title	Titulo de la entrada del menu
root	Particion que contiene los archivos de arranque
kernel	Ruta al kernel y sus parametros
initrd	Ruta a la imagen initramfs/initrd
rootnoverify	Establecer particion raiz sin intentar montarla
chainloader +1	Cargar el primer sector de la particion (para Windows)

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8. Arranque con UEFI

Componentes

• ESP (EFI System Partition): Particion FAT32 que contiene los cargadores .efi
• Cargador GRUB UEFI: /boot/efi/EFI/<distro>/grubx64.efi
• Variables UEFI: El firmware almacena el orden de arranque en NVRAM

efibootmgr

Herramienta para gestionar las entradas de arranque UEFI:

# Listar entradas de arranque
efibootmgr -v
 
# Cambiar orden de arranque
efibootmgr -o 0002,0001,0003
 
# Establecer arranque para el proximo reinicio
efibootmgr -n 0002

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Resumen para el examen

1. NUNCA editar /boot/grub/grub.cfg directamente. Editar /etc/default/grub y ejecutar update-grub o grub-mkconfig.
2. /etc/grub.d/ contiene scripts que generan secciones de grub.cfg, ejecutados en orden numerico.
3. grub-install instala GRUB en el disco; grub-mkconfig / update-grub genera la configuracion.
4. En el menu de GRUB: e edita (temporal), c abre linea de comandos, Ctrl+X arranca.
5. GRUB2 numera particiones desde 1 (hd0,1); GRUB Legacy desde 0 (hd0,0).
6. GRUB_TIMEOUT, GRUB_DEFAULT, y GRUB_CMDLINE_LINUX son las variables mas importantes.
7. En Red Hat los comandos llevan prefijo grub2- (grub2-install, grub2-mkconfig).

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Trampas del examen

Errores comunes y distinciones criticas que LPI suele evaluar en este subtema:

• NUNCA editar /boot/grub/grub.cfg directamente — Se edita /etc/default/grub y luego se ejecuta grub-mkconfig -o /boot/grub/grub.cfg o update-grub. El examen puede preguntar cual archivo modificar para cambiar parametros de GRUB.
• GRUB2 numera particiones desde 1; GRUB Legacy desde 0 — En GRUB2, la primera particion del primer disco es (hd0,1). En GRUB Legacy es (hd0,0). El examen puede mezclar estas notaciones para confundir.
• update-grub vs grub-mkconfig — update-grub es un wrapper de Debian/Ubuntu que equivale a grub-mkconfig -o /boot/grub/grub.cfg. En Red Hat se usa grub2-mkconfig. El examen puede preguntar la equivalencia.
• grub-install vs grub-mkconfig — grub-install instala el bootloader en el disco (MBR o ESP); grub-mkconfig genera el archivo de configuracion. Son pasos diferentes. El examen puede confundir sus funciones.
• grub> vs grub rescue> — grub> tiene todos los comandos disponibles (GRUB cargo sus modulos); grub rescue> tiene solo comandos basicos (GRUB no encontro sus modulos). El examen puede preguntar que prompt aparece en cada situacion.
• GRUB Legacy usa menu.lst o grub.conf — menu.lst en Debian, grub.conf en Red Hat. Ambos se editan directamente (a diferencia de GRUB2). El examen puede preguntar el archivo de configuracion de GRUB Legacy.
• Editar en el menu de GRUB con e es temporal — Los cambios hechos con e en el menu de arranque solo afectan ese arranque. Para cambios permanentes hay que editar /etc/default/grub. El examen puede preguntar como hacer cambios persistentes.
• En Red Hat los comandos llevan prefijo grub2- — grub2-install, grub2-mkconfig, etc. El examen puede ofrecer grub-install como opcion correcta para CentOS/RHEL, pero el prefijo grub2- es el correcto en esas distribuciones.