8.8. Configurare il bootloader

Probabilmente è già funzionante, ma è sempre meglio sapere come installare e configurare il bootloader nel caso venga rimosso dal Master Boot Record. Questo può avvenire dopo l'installazione di un altro sistema operativo, per esempio Windows. Ove necessario, le seguenti informazioni possono essere d'aiuto anche per modificare la configurazione del bootloader.

8.8.1. Identificare i dischi

CULTURA udev e /dev/

La directory /dev/ ospita tradizionalmente i file cosiddetti "speciali", usati per rappresentare le periferiche del sistema (si veda il riquadro FONDAMENTALE Permessi di accesso ai dispositivi). Fino a poco tempo fa, era usato per contenere tutti i file speciali che potevano essere utilizzati. Questo approccio ha avuto una serie di dinconvenienti tra cui il fatto che restringeva il numero di dispositivi che si potevano utilizzare (a causa della lista dei nomi fissa), e che era impossibile sapere quali file speciali erano effettivamente utili.

Al giorno d'oggi, la gestione dei file speciali è completamente dinamica e corrisponde meglio alla natura hot-swap (collegati a caldo) dei dispositivi informatici. Il kernel collabora con udev (Sezione 9.11.3, «Come funziona udev») per crearli e cancellarli secondo le necessità quando i dispositivi corrispondenti vengono collegati o scollegati. Per questo motivo, /dev/ non ha bisogno di essere persistente ed è quindi un filesystem in RAM che inizialmente è vuoto e contiene solo le voci rilevanti.

Il kernel comunica molte informazioni su ogni nuovo dispositivo aggiunto e fornisce una coppia di numeri maggiore/minore per identificarlo. Con quest'ultimi udevd può creare il file speciale con il nome ed i permessi desiderati. Può anche creare alias ed eseguire azioni aggiuntive (come attività di inizializzazione o registrazione). Il comportamento di udevd è guidato da un ampio insieme di regole (personalizzabili) che si trovano solitamente in /lib/udev/rules.d/ e /etc/udev/rules.d/.

Con nomi assegnati dinamicamente, è possibile quindi mantenere lo stesso nome per un dato dispositivo, indipendentemente dal connettore utilizzato o dall'ordine di connessione, che è particolarmente utile quando si utilizzano varie periferiche USB. La prima partizione del primo disco rigido può quindi essere chiamato /dev/sda1 per retro compatibilità, o /dev/root-partition se si preferisce, o addirittura entrambi al stesso tempo dato che udevd può essere configurato per creare automaticamente un link simbolico.

In passato, alcuni moduli del kernel venivano caricati automaticamente quando si cercava di accedere al file della periferica corrispondente. Oggi non è più così, non esiste nessun file speciale adibito al caricamento di un modulo; ciò non è un problema, poiché la maggior parte dei moduli viene caricata all'avvio grazie al rilevamento automatico dell'hardware. Purtroppo questo non funziona per le periferiche non rilevabili (come le vecchie unità floppy o i mouse PS/2). Si può forzare il caricamento all'avvio dei moduli aggiungendo floppy, psmouse e mousedev a /etc/modules o /etc/modules-load.d/.

La configurazione del bootloader deve identificare i diversi dischi rigidi e le rispettive partizioni. Linux usa speciali file "a blocchi" conservati nella directory /dev/, per questo scopo. Sin da Debian Squeeze, lo schema dei nomi degli dischi è stato unificato con il kernel Linux, e tutti i dischi rigidi (IDE/PATA, SATA, SCSI, USB, IEEE 1394) sono ora rappresentati da /dev/sd*.

Ogni partizione è rappresentata dal suo numero sul disco che la ospita: per esempio /dev/sda1 è la prima partizione nel primo disco e /dev/sdb3 è la terza partizione nel secondo disco.

L'architettura PC (o "i386", compreso il cugino più giovane "amd64") è stata a lungo limitata dall'uso della tabella delle partizioni "MS-DOS", che permetteva solo quattro partizioni "primarie" per disco. Per superare la limitazione di questo schema, una di esse deve essere creata come partizione "estesa", così da contenere partizioni "secondarie" aggiuntive. Quest'ultime sono numerate a partire da 5. Così la prima partizione secondaria potrebbe essere /dev/sda5, seguita da /dev/sda6, etc.

Un'altra limitazione del formato della tabella di partizione MS-DOS è che permette solo dischi fino a 2Tb di dimensione, che sta diventando un vero problema con i dischi più recenti.

Un nuovo formato della tabella delle partizioni chiamato GPT (GUID Partition Table) allenta questi vincoli sul numero di partizioni (consente fino a 128 partizioni quando si utilizzano le impostazioni standard) e sulla dimensione dei dischi (fino a 8 ZiB, ovvero più di 8 miliardi di terabyte). Se intendete creare molte partizioni fisiche sullo stesso disco, durante il partizionamento del disco, sarà necessario assicurarsi di creare la tabella delle partizioni nel formato GPT.

SGUARDO VELOCEL'Identificatore Univoco Globale (GUID)

Con GPT il tipo di partizione è rappresentato come un identificatore univoco universale di 16 byte, noto come Globally Unique Identifier (GUID), che fa parte dello standard UEFI (vedere NOTA UEFI, un moderno sostituto del BIOS). Rispetto al codice esadecimale usato per determinare il tipo di partizione nel formato tabella MS-DOS, sarà difficile ricordare questi identificatori. Fortunatamente esistono elenchi con tutti gli ID utilizzabili per creare configurazioni di partizioni da impiegare con sfdisk o per preconfigurare l'installatore Debian.

→ https://en.wikipedia.org/wiki/GUID_Partition_Table#Partition_type_GUIDs

Non è sempre facile ricordare quale disco è collegato a quale controller SATA o nella terza posizione nella catena SCSI, soprattutto perché la denominazione dei dischi rigidi collegati a caldo (che comprende tra l'altro la maggior parte dei dischi SATA e dei dischi esterni) può cambiare da un avvio all'altro. Fortunatamente, udev crea, oltre a /dev/sd*, dei collegamenti simbolici con un nome fisso, che possono essere utilizzati per identificare un disco rigido in modo non ambiguo. Questi collegamenti sono memorizzati in /dev/disk/by-id/. Ad esempio, su di una macchina con due dischi fisici, potremmo trovare quanto segue:

mirexpress:/dev/disk/by-id# ls -l
total 0
lrwxrwxrwx 1 root root  9 23 jul. 08:58 ata-STM3500418AS_9VM3L3KP -> ../../sda
lrwxrwxrwx 1 root root 10 23 jul. 08:58 ata-STM3500418AS_9VM3L3KP-part1 -> ../../sda1
lrwxrwxrwx 1 root root 10 23 jul. 08:58 ata-STM3500418AS_9VM3L3KP-part2 -> ../../sda2
[...]
lrwxrwxrwx 1 root root  9 23 jul. 08:58 ata-WDC_WD5001AALS-00L3B2_WD-WCAT00241697 -> ../../sdb
lrwxrwxrwx 1 root root 10 23 jul. 08:58 ata-WDC_WD5001AALS-00L3B2_WD-WCAT00241697-part1 -> ../../sdb1
lrwxrwxrwx 1 root root 10 23 jul. 08:58 ata-WDC_WD5001AALS-00L3B2_WD-WCAT00241697-part2 -> ../../sdb2
[...]
lrwxrwxrwx 1 root root  9 23 jul. 08:58 scsi-SATA_STM3500418AS_9VM3L3KP -> ../../sda
lrwxrwxrwx 1 root root 10 23 jul. 08:58 scsi-SATA_STM3500418AS_9VM3L3KP-part1 -> ../../sda1
lrwxrwxrwx 1 root root 10 23 jul. 08:58 scsi-SATA_STM3500418AS_9VM3L3KP-part2 -> ../../sda2
[...]
lrwxrwxrwx 1 root root  9 23 jul. 08:58 scsi-SATA_WDC_WD5001AALS-_WD-WCAT00241697 -> ../../sdb
lrwxrwxrwx 1 root root 10 23 jul. 08:58 scsi-SATA_WDC_WD5001AALS-_WD-WCAT00241697-part1 -> ../../sdb1
lrwxrwxrwx 1 root root 10 23 jul. 08:58 scsi-SATA_WDC_WD5001AALS-_WD-WCAT00241697-part2 -> ../../sdb2
[...]
lrwxrwxrwx 1 root root  9 23 jul. 16:48 usb-LaCie_iamaKey_3ed00e26ccc11a-0:0 -> ../../sdc
lrwxrwxrwx 1 root root 10 23 jul. 16:48 usb-LaCie_iamaKey_3ed00e26ccc11a-0:0-part1 -> ../../sdc1
lrwxrwxrwx 1 root root 10 23 jul. 16:48 usb-LaCie_iamaKey_3ed00e26ccc11a-0:0-part2 -> ../../sdc2
[...]
lrwxrwxrwx 1 root root  9 23 jul. 08:58 wwn-0x5000c50015c4842f -> ../../sda
lrwxrwxrwx 1 root root 10 23 jul. 08:58 wwn-0x5000c50015c4842f-part1 -> ../../sda1
[...]
mirexpress:/dev/disk/by-id#

Notare che alcuni dischi sono elencati più volte (perché si comportano contemporaneamente come dischi ATA e SCSI), ma le informazioni rilevanti sono presenti principalmente nei numeri seriali e del modello dei dischi, mediante i quali è possibile individuare il file della periferica. Mentre i collegamenti presenti in /dev/disk/by-id/ sono creati usando il numero seriale del dispositivo e il percorso fisico, sono presenti collegamenti più pratici in, ad esempio, /dev/disk/by-label/ (basati sulle etichette impostate), /dev/disk/by-uuid/ (basati su identificativi univoci, che possono cambiare quando si riformatta un dispositivo con mkfs.* o mkswap), /dev/disk/by-path/ (basati sul percorso fisico più corto) e /dev/disk/by-partlabel/ e /dev/disk/by-partuuid/ (solo per partizioni con etichette GPT e i loro identificatori univoci). Se si utilizzano questi collegamenti, ad esempio in /etc/fstab, preferire sempre identificatori univoci rispetto alle etichette. Si possono anche ottenere e modificare queste informazioni per ogni partizione o dispositivo usando i comandi lsblk e blkid.

I file di configurazione d'esempio che si trovano nelle sezioni seguenti sono basati sulla stessa configurazione: un singolo disco SATA, dove la prima partizione è una vecchia installazione Windows e la seconda contiene Debian GNU/Linux.

ALTERNATIVA Il bootloader LILO

LILO (LInux LOader) è il bootloader più vecchio: solido ma grezzo. Scrive l'indirizzo fisico del kernel da lanciare nell'MBR, per questo ogni aggiornamento di LILO (o dei suoi file di configurazione) dev'essere seguito dal comando lilo. Dimenticarsi di farlo impedisce al sistema di avviarsi se il vecchio kernel è stato rimosso o sostituito dato che quello nuovo non sarà nella stessa posizione sul disco.

Il file di configurazione di LILO è /etc/lilo.conf: un file semplice per configurazioni standard è presentato nell'esempio che segue.

Esempio 8.4. File di configurazione di LILO

# Il disco dove LILO dev'essere installato.
# Indicando il disco e non la partizione.
# ordiniamo a LILO di installarsi nell'MBR.
boot=/dev/sda
# la partizione che contiene Debian
root=/dev/sda2
# l'oggetto da caricare in via predefinita
default=Linux

# la più recente immagine kernel
image=/vmlinuz
  label=Linux
  initrd=/initrd.img
  read-only

# Vecchio kernel (in caso il nuovo kernel non parta)
image=/vmlinuz.old
  label=LinuxOLD
  initrd=/initrd.img.old
  read-only
  optional

# solo per il doppio avvio Linux/Windows
other=/dev/sda1
  label=Windows

Come richiesto dall'autore e manutentore di lilo, il bootloader è stato rimosso da Debian 11 Bullseye ed è improbabile che verrà reinserito.

8.8.2. Configurazione di GRUB 2

GRUB (GRand Unified Bootloader) è più recente. Non è necessario eseguirlo dopo ogni aggiornamento del kernel; GRUB sa leggere i filesystem e trovare da solo la posizione del kernel sul disco. Per installarlo nel MBR del primo disco, è sufficiente digitare grub-install /dev/sda. Questa operazione sovrascriverà l'MBR, quindi fate attenzione a non sovrascrivere la posizione sbagliata. È anche possibile installare GRUB in un record di avvio della partizione, ma bisogna tenere presente che di solito si tratta di un errore e che grub-install /dev/sda1 non ha lo stesso significato di grub-install /dev/sda.

NOTA Nomi dei dischi per GRUB

GRUB può identificare i dischi rigidi solo in base alle informazioni fornite dal BIOS. Il primo disco rilevato sarà (hd0), (hd1) il secondo ecc. Nella maggior parte dei casi, quest'ordine corrisponde esattamente all'ordine abituale dei dischi in Linux, ma possono verificarsi problemi quando si associano dischi SCSI e IDE. GRUB era solito memorizzare le corrispondenze rilevate nel file /boot/grub/device.map. Oggi aggira questo problema utilizzando gli UUID (universally unique identifier) o le etichette del file system quando genera grub.cfg. Tuttavia, il file della mappa dei dispositivi è ancora utile, poiché può essere usato quando l'ambiente corrente è diverso da quello di avvio. Se si trovano degli errori (perché si sa che il BIOS rileva le unità in un ordine diverso), correggerli manualmente ed eseguire di nuovo grub-install. Ci può aiutare grub-mkdevicemap che crea un file device.map da cui partire.

Le partizioni hanno inoltre un nome specifico in GRUB. Quando si usano partizioni "classiche" nel formato MS-DOS, la prima partizione nel primo disco è etichettata (hd0,msdos1), la seconda (hd0,msdos2), ecc.

La configurazione di GRUB 2 è memorizzata in /boot/grub/grub.cfg, ma questo file (in Debian) è generato da altri. Attenzione a non modificarlo a mano, perché tali modifiche locali andranno perse alla successiva esecuzione di update-grub (che può avvenire in seguito all'aggiornamento di vari pacchetti). Le modifiche più comuni del file /boot/grub/grub.cfg (per esempio, per aggiungere parametri alla riga di comando del kernel o per cambiare la durata di visualizzazione del menu) sono effettuate tramite le variabili in /etc/default/grub. Per aggiungere voci al menu, si può creare un file /boot/grub/custom.cfg oppure modificare il file /etc/grub.d/40_custom. Per configurazioni più complesse, si possono modificare i file in /etc/grub.d o aggiungerne altri; questi script dovrebbero restituire frammenti di configurazione, eventualmente facendo uso di programmi esterni. Questi script sono quelli che aggiornano l'elenco dei kernel da avviare: 10_linux prende in considerazione i kernel Linux installati; 20_linux_xen prende in considerazione i sistemi virtuali Xen e 30_os-prober aggiunge al menu altri sistemi operativi esistenti (Windows, OS X, Hurd), immagini del kernel ed opzioni di accesso al BIOS/EFI.

ATTENZIONE errore: simbolo `grub_*' non trovato

Una delle problematiche più frequentemente segnalate nell'uso di GRUB è dovuta all'errore error symbol 'grub_calloc' not found (errore: simbolo 'grub calloc' non trovato) che impedisce l'avvio del sistema. La maggior parte delle volte questo errore è causato dall'installazione di una versione aggiornata di GRUB che genera incompatibilità tra i nuovi moduli in /boot/grub e le vecchie informazioni presenti nel settore di avvio in cui il firmware salta quando si avvia il computer. Questo succede nei sistemi configurati per eseguire grub-install su un dispositivo destinazione che non è quello attualmente utilizzato dal firmware per avviare il sistema (ad esempio dopo aver sostituito i dischi od averli spostati - si può verificare il problema eseguendo dpkg-reconfigure grub-pc che mostrerà il dispositivo errato). Con il rilascio di Debian 11 Bullseye (la modifica era anche presente in Buster) il processo di aggiornamento verifica la presenza di questo problema e, se è il caso, termina restituendo un errore.

→ https://bugs.debian.org/bug=966575#95

Impostazione di grub-pc (2.02+dfsg1-20+deb10u4) ...
/dev/disk/by-id/[...] non esiste, quindi non è possibile installare grub su di esso!
È necessario correggere i dispositivi di installazione di GRUB prima di procedere:

  DEBIAN_FRONTEND=dialog dpkg --configure grub-pc
  dpkg --configura -a
dpkg: errore nell'elaborazione del pacchetto grub-pc (--configure):
 installato il pacchetto grub-pc il sottoprocesso di script post-installazione ha restituito lo stato di uscita di errore 1

Per risolvere il problema e continuare la procedura di aggiornamento, basta seguire il consiglio ed eseguire i comandi indicati dal messaggio di errore come root.

8.8.3. Utilizzare GRUB con EFI e Secure Boot

È molto diverso usare GRUB per avviare un sistema BIOS tradizionale (vecchio o UEFI-CSM) o un sistema UEFI. Fortunatamente l'utente non ha la necessità di conoscere la differenza perché Debian fornisce pacchetti diversi per ogni scopo e l'installatore si prende cura automaticamente di quale(i) scegliere. Il pacchetto grub-pc è selezionato per i sistemi vecchi, nei quali GRUB è installato nell'MBR, mentre in sistemi UEFI è necessario grub-efi-arch, dove GRUB è installato nella ESP (EFI System Partition - Partizione di Sistema EFI). Quest'ultimo richiede una tabella di partizioni GTP e di una partizione EFI.

→ https://wiki.debian.org/Grub2#UEFI_vs_BIOS_boot

Per spostare da un sistema esistente, dalla vecchia modalità di boot a quella UEFI (quindi supportando UEFI), non è necessario soltanto cambiare i pacchetti di GRUB sul sistema, ma occorre anche sistemare la tabella delle partizioni e creare una partizione EFI (probabilmente includendo il ridimensionamento delle partizioni esistenti per creare lo spazio libero necessario). È un processo piuttosto elaborato e per questo non è possibile trattarlo qui. Fortunatamente ci sono alcuni manuali di blogger che descrivono le procedure necessarie.

Se si sta usando un sistema con "Secure Boot" abilitato e si è installato un shim-signed (vedere riquadro CULTURA Secure Boot e shim bootloader), è necessario installare anche grub-efi-arch-signed. Questo pacchetto non è selezionato automaticamente, viene selezionato solo se si è abilitata l'installazione dei pacchetti raccomandati.