8.8. Configuration du chargeur d'amorçage

Il est probablement déjà fonctionnel, mais il est toujours bon de savoir configurer et installer un chargeur d'amorçage au cas où celui-ci disparaîtrait du Master Boot Record (enregistrement d'amorçage maître). Cela peut se produire suite à l'installation d'un autre système d'exploitation, tel que Windows. Ces connaissances vous permettront également d'en modifier la configuration si l'actuelle ne vous convient pas.

8.8.1. Identifier ses disques

CULTURE udev et /dev/

Le répertoire /dev/ abrite traditionnellement des fichiers dits « spéciaux », destinés à représenter les périphériques du système (voir encadré B.A.-BA Droits d'accès à un périphérique). À une lointaine époque, il contenait des fichiers spéciaux correspondant à tous les périphériques possibles. Cette structure statique présentait un certain nombre d'inconvénients, notamment parce qu'elle restreignait le nombre de périphériques utilisables (puisque leur liste était codée en dur) et qu'elle empêchait de savoir quels fichiers spéciaux correspondaient à un périphérique existant.

De nos jours, les fichiers spéciaux sont gérés de manière entièrement dynamique, ce qui correspond mieux à la nature des périphériques informatiques (dont la plupart peuvent être branchés et débranchés « à chaud »). Le noyau coopère avec udev (Section 9.11.3, « Fonctionnement de udev ») pour créer et supprimer ces fichiers à la volée lorsque les périphériques apparaissent ou disparaissent. Cela permet de ne pas avoir à stocker le répertoire /dev/ sur un système de stockage persistant ; au contraire, il est dans un système de fichiers en mémoire qui commence vide et qui ne contient que les entrées pertinentes.

The kernel communicates lots of information about any newly added device and hands out a pair of major/minor numbers to identify it. With this udevd can create the special file under the name and with the permissions that it wants. It can also create aliases and perform additional actions (such as initialization or registration tasks). udevd's behavior is driven by a large set of (customizable) rules usually found in /lib/udev/rules.d/ and /etc/udev/rules.d/.

Il est ainsi possible, en utilisant les noms affectés de manière dynamique, de garder le même nom pour un périphérique donné, quel que soit le port auquel il est connecté ou l'ordre dans lequel les périphériques ont été branchés, ce qui pourra se révéler très utile si de nombreux périphériques USB sont utilisés. La première partition du premier disque s'appelle généralement /dev/sda1 pour des raisons de compatibilité ascendante, mais elle pourrait tout aussi bien s'appeler /dev/partition-principale, voire les deux à la fois puisqu'il est possible de configurer udevd pour qu'il crée un lien symbolique automatiquement.

In ancient times, some kernel modules did automatically load when you tried to access the corresponding device file. This is no longer the case, and the peripheral's special file no longer exists prior to loading the module; this is no big deal, since most modules are loaded on boot thanks to automatic hardware detection. But for undetectable peripherals (such as very old disk drives or PS/2 mice), this doesn't work. Consider adding the modules, floppy, psmouse and mousedev to /etc/modules or /etc/modules-load.d/ in order to force loading them on boot.

La configuration du chargeur d'amorçage doit identifier les différents disques et leurs partitions. Linux emploie pour cela un système de fichiers spéciaux (dits en mode « bloc »), stockés dans le répertoire /dev/. Depuis Debian Squeeze, le schéma de nommage a été unifié et tous les disques durs (IDE/PATA, SATA, SCSI, USB, IEEE 1394) sont dorénavant représentés par des /dev/sd*.

Chaque partition est représentée par un numéro d'ordre au sein du disque où elle réside : /dev/sda1 est donc la première partition du premier disque et /dev/sdb3 la troisième partition du deuxième disque.

L'architecture PC (ou « i386 », y compris son jeune cousin « amd64 ») est limitée à quatre partitions « primaires » par disque. Pour outrepasser cette limitation, l'une d'entre elles sera créée comme une partition « étendue » et pourra alors contenir des partitions « secondaires ». Ces dernières portent toujours un numéro supérieur ou égal à 5. La première partition secondaire pourra donc être /dev/sda5, suivie de /dev/sda6, etc.

Une autre restriction de la table de partition MS-DOS est qu'elle ne supporte pas des disques de plus de 2 To, ce qui devient un vrai problème avec les disques récents.

A new partition table format called GPT (GUID Partition Table) loosens these constraints on the number of partitions (it allows up to 128 partitions when using standard settings) and on the size of the disks (up to 8 ZiB, which is more than 8 billion terabytes). If you intend to create many physical partitions on the same disk, you should therefore ensure that you are creating the partition table in the GPT format when partitioning your disk.

QUICK LOOK The Globally Unique Identifier (GUID)

Using GPT the partition type is represented as a 16 bytes long universally unique identifier, also known as Globally Unique Identifier (GUID), which is part of the UEFI standard (see NOTE UEFI, le remplaçant moderne du BIOS). Compared to the hex code used to determine the partition type in the MS-DOS table format, you will have a hard time trying to remember these identifiers. Fortunately there are lists with all the IDs which you can use to create partition recipes to use with sfdisk or for preseeding the Debian installer.

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

It is not always easy to remember what disk is connected to which SATA controller, or in third position in the SCSI chain, especially since the naming of hotplugged hard drives (which includes among others most SATA disks and external disks) can change from one boot to another. Fortunately, udev creates, in addition to /dev/sd*, symbolic links with a fixed name, which you could then use if you wished to identify a hard drive in a non-ambiguous manner. These symbolic links are stored in /dev/disk/by-id/. On a machine with two physical disks, for example, one could find the following:

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

Note that some disks are listed several times (because they behave simultaneously as ATA disks and SCSI disks), but the relevant information is mainly in the model and serial numbers of the disks, from which you can find the peripheral file. While the links in /dev/disk/by-id/ are created using the device' serial number and physical path, there are more convenience links in e.g. /dev/disk/by-label/ (based on given labels), /dev/disk/by-uuid/ (based on unique identifiers, which can change when reformatting a device using mkfs.* or mkswap), /dev/disk/by-path/ (based on shortest physical path), and /dev/disk/by-partlabel/ and /dev/disk/by-partuuid/ (only partitions with GPT labels and their unique identifiers). If you use these links, e.g. in /etc/fstab, always prefer unique identifiers over labels. You can also obtain and change this information for each partition or device using the lsblk and blkid commands.

Les exemples de fichiers de configuration donnés dans les sections suivantes reposent tous sur le même cas : un seul disque SATA, dont la première partition est dédiée à un ancien Windows et la seconde contient Debian GNU/Linux.

ALTERNATIVE The LILO bootloader

LILO (LInux LOader, ou chargeur de Linux) est le plus ancien chargeur d'amorçage, solide mais rustique. Il écrit dans le MBR l'adresse physique du noyau à démarrer ; c'est pourquoi chaque mise à jour de celui-ci (ou du fichier de configuration de LILO) doit être suivie de la commande lilo. L'oublier produira un système incapable de démarrer si l'ancien noyau a été supprimé ou remplacé, puisque le nouveau ne sera pas au même emplacement sur le disque.

LILO a pour fichier de configuration /etc/lilo.conf ; un fichier simple pour une configuration standard est illustré par l'exemple ci-dessous.

Exemple 8.4. Fichier de configuration de LILO

# Le disque sur lequel LILO doit s'installer.
# En indiquant le disque et non pas une partition,
# on ordonne à LILO de s'installer sur le MBR.
boot=/dev/sda
# la partition qui contient Debian
root=/dev/sda2
# l'élément à charger par défaut
default=Linux

# Noyau le plus récent
image=/vmlinuz
  label=Linux
  initrd=/initrd.img
  read-only

# Ancien noyau (si le noyau nouvellement installé ne démarre pas)
image=/vmlinuz.old
  label=LinuxOLD
  initrd=/initrd.img.old
  read-only
  optional

# Seulement pour un double amorçage Linux/Windows
other=/dev/sda1
  label=Windows

As per request of the maintainer and upstream author of lilo, the bootloader has been removed from Debian 11 Bullseye and it is unlikely to make a comeback.

8.8.2. Configuration de GRUB 2

GRUB (GRand Unified Bootloader) is more recent. It is not necessary to invoke it after each update of the kernel; GRUB knows how to read the filesystems and find the position of the kernel on the disk by itself. To install it on the MBR of the first disk, simply type grub-install /dev/sda. This will overwrite the MBR, so be careful not to overwrite the wrong location. While it is also possible to install GRUB into a partition boot record, beware that it is usually a mistake and doing grub-install /dev/sda1 has not the same meaning as grub-install /dev/sda.

ATTENTION Noms des disques pour GRUB

GRUB can only identify hard drives based on information provided by the BIOS. (hd0) corresponds to the first disk thus detected, (hd1) the second, etc. In most cases, this order corresponds exactly to the usual order of disks under Linux, but problems can occur when you associate SCSI and IDE disks. GRUB used to store the correspondences that it detected in the file /boot/grub/device.map. Nowadays it avoids this problem using universally unique identifier (UUIDs) or file system labels when generating grub.cfg. However, the device map file is not obsolete yet, since it can be used to override when the current environment is different from the one on boot. If you find errors there (because you know that your BIOS detects drives in a different order), correct them manually and run grub-install again. grub-mkdevicemap can help creating a device.map file from which to start.

Les partitions portent aussi un nom spécifique à GRUB. Lorsque l'on utilise des partitions « classiques » au format MS-DOS, la première partition du premier disque est notée (hd0,msdos1), la seconde (hd0,msdos2), etc.

GRUB 2 configuration is stored in /boot/grub/grub.cfg, but this file (in Debian) is generated from others. Be careful not to modify it by hand, since such local modifications will be lost the next time update-grub is run (which may occur upon update of various packages). The most common modifications of the /boot/grub/grub.cfg file (to add command line parameters to the kernel or change the duration that the menu is displayed, for example) are made through the variables in /etc/default/grub. To add entries to the menu, you can either create a /boot/grub/custom.cfg file or modify the /etc/grub.d/40_custom file. For more complex configurations, you can modify other files in /etc/grub.d, or add to them; these scripts should return configuration snippets, possibly by making use of external programs. These scripts are the ones that will update the list of kernels to boot: 10_linux takes into consideration the installed Linux kernels; 20_linux_xen takes into account Xen virtual systems, and 30_os-prober adds other existing operating systems (Windows, OS X, Hurd), kernel images, and BIOS/EFI access options to the menu.

CAUTION error: symbol `grub_*' not found

One of the most often reported issues when using GRUB is that users get an error like error symbol `grub_calloc' not found and they are unable to boot the system anymore. Most of the time this error is caused by installing an updated version of GRUB that causes new modules in /boot/grub to be incompatible with old core images in the boot sector that your firmware jumps to when booting your machine. This happens on systems that are configured to run grub-install to a target device that is not actually the one that the firmware uses to boot your system (e.g. after replacing disks or moving them around - one can see the issue when running dpkg-reconfigure grub-pc showing the wrong target device). With the release of Debian 11 Bullseye (the change was also populated to Buster) the update process now checks for this issue and exits with an error in case it finds such a constellation.

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

Setting up grub-pc (2.02+dfsg1-20+deb10u4) ...
/dev/disk/by-id/[..] does not exist, so cannot grub-install to it!
You must correct your GRUB install devices before proceeding:

  DEBIAN_FRONTEND=dialog dpkg --configure grub-pc
  dpkg --configure -a
dpkg: error processing package grub-pc (--configure):
 installed grub-pc package post-installation script subprocess returned error exit status 1

To fix the issue and continue the upgrade procedure, just follow the advice and run the commands given by the error message as root.

8.8.3. Using GRUB with EFI and Secure Boot

Using GRUB to boot either a traditional BIOS system (legacy or UEFI-CSM) or a UEFI system is quite different. Fortunately the user doesn't need to know the differences because Debian provides different packages for each purpose and the installer automatically cares about which one(s) to choose. The grub-pc package is chosen for legacy systems, where GRUB is installed into the MBR, while UEFI systems require grub-efi-arch, where GRUB is installed into the EFI System Partition (ESP). The latter requires a GTP partition table as well as an EFI partition.

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

To switch an existing system (supporting UEFI) from legacy to UEFI boot mode not only requires to switch the GRUB packages on the system, but also to adjust the partition table and the to create an EFI partition (probably including resizing existing partitions to create the necessary free space). It is therefore quite an elaborate process and we cannot cover it here. Fortunately, there are some manuals by bloggers describing the necessary procedures.

If you are using a system with “Secure Boot“ enabled and have installed shim-signed (see sidebar CULTURE Secure Boot and the shim bootloader), you must also install grub-efi-arch-signed. This package is not pulled in automatically, only if the installation of recommended package has been enabled.