systemd-boot

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systemd-boot(7),之前被称为 gummiboot (德语,意为“橡皮艇”),是一个易于配置的 UEFI 启动管理器。它提供一个文本菜单来选择启动项和一个内核命令行编辑器。

请注意,systemd-boot 只能从它安装到的 EFI 系统分区或同一磁盘上的扩展启动加载器分区 (XBOOTLDR 分区) 启动 EFI 可执行文件 (例如,Linux 内核 EFI 启动桩UEFI shellGRUBWindows 启动管理器)。

注意: 在整篇文章中,esp 表示 EFI 系统分区 的挂载点,boot 表示可选 XBOOTLDR 分区的挂载点。 假设您已 chroot 到系统的挂载点。

支持的文件系统

systemd-boot 继承了 固件 对文件系统的支持 (即至少 FAT12、FAT16 和 FAT32)。 此外,它还会加载放置在 esp/EFI/systemd/drivers/ 中的任何 UEFI 驱动程序

安装

systemd-bootsystemd 软件包一起提供,该软件包是 base 元软件包的依赖项,因此无需手动安装其他软件包。

安装 UEFI 启动管理器

要安装 systemd-boot,首先请确保系统已启动进入 UEFI 模式,并且 UEFI 变量 可访问。 这可以通过运行 efivar --list 来验证,或者,如果未安装 efivar,则可以通过运行 ls /sys/firmware/efi/efivars (如果目录存在,则系统已启动进入 UEFI 模式。) 来验证。

使用 bootctl(1)systemd-boot 安装到 ESP

# bootctl install

这会将 systemd-boot UEFI 启动管理器复制到 ESP,为其创建一个 UEFI 启动条目,并将其设置为 UEFI 启动顺序中的第一个。

  • 在 x64 UEFI 上,/usr/lib/systemd/boot/efi/systemd-bootx64.efi 将被复制到 esp/EFI/systemd/systemd-bootx64.efiesp/EFI/BOOT/BOOTX64.EFI
  • 在 IA32 UEFI 上,/usr/lib/systemd/boot/efi/systemd-bootia32.efi 将被复制到 esp/EFI/systemd/systemd-bootia32.efiesp/EFI/BOOT/BOOTIA32.EFI

此条目或章节已过时。

UEFI 启动条目将被称为 “Linux Boot Manager”,并将指向 ESP 上的 \EFI\systemd\systemd-bootx64.efi\EFI\systemd\systemd-bootia32.efi,具体取决于 UEFI 位数

注意
  • 当运行 bootctl install 时,systemd-boot 将尝试在 /efi/boot/boot/efi 中查找 ESP。 将 esp 设置为不同的位置需要传递 --esp-path=esp 选项。(有关详细信息,请参阅 bootctl(1) § OPTIONS。)
  • 安装 systemd-boot 将覆盖任何现有的 esp/EFI/BOOT/BOOTX64.EFI(或 IA32 UEFI 上的 esp/EFI/BOOT/BOOTIA32.EFI),例如 Microsoft 版本的该文件。

要完成安装,请配置 systemd-boot

使用 XBOOTLDR 安装

此条目或章节是移动到 Partitioning#Discrete partitions 的候选条目。

注意: 所有分区信息都应移动到分区,如果存在此类设置,则仅保留与安装 systemd-boot 相关的步骤。(在 Talk:Systemd-boot 中讨论)

可以创建一个单独的 “Linux 扩展启动” (XBOOTLDR) 类型的 /boot 分区,以将内核和 initramfs 与 ESP 分开。 这对于 与 Windows 双启动 并且现有 ESP 太小的情况特别有用。

像往常一样准备一个 ESP,并在同一物理驱动器上创建另一个用于 XBOOTLDR 的分区。 XBOOTLDR 分区必须具有分区类型 GUID bc13c2ff-59e6-4262-a352-b275fd6f7172 [1]gdiskea00 类型,fdiskxbootldr 类型)。 XBOOTLDR 分区的大小应足够大,以容纳您将要安装的所有内核。

注意
  • systemd-boot 不像对 ESP 那样执行文件系统检查。 因此,可以使用 UEFI 实现可以读取的任何文件系统。
  • 当启用 “快速启动” 模式时,UEFI 可能会跳过加载 ESP 以外的分区。 这可能会导致 systemd-boot 无法在 XBOOTLDR 分区上找到条目; 在这种情况下,请禁用 “快速启动” 模式。
  • XBOOTLDR 分区必须与 ESP 位于同一物理磁盘上,systemd-boot 才能识别它。

在安装过程中,将 ESP 挂载到 /mnt/efi,将 XBOOTLDR 分区挂载到 /mnt/boot

进入 chroot 后,使用命令

# bootctl --esp-path=/efi --boot-path=/boot install

要完成安装,请配置 systemd-boot

更新 UEFI 启动管理器

每当有新版本的 systemd-boot 时,用户可以选择重新安装 UEFI 启动管理器。 这可以手动或自动完成; 两种方法在下文描述。

注意: UEFI 启动管理器是一个独立的 EFI 可执行文件,任何版本都可以用于启动系统(不适用部分更新,因为 pacman 仅安装 systemd-boot 安装程序,而不是 systemd-boot 本身。) 但是,新版本可能会添加新功能或修复错误,因此更新 systemd-boot 可能是一个好主意。
警告: 如果您启用了 安全启动,则需要对引导加载程序更新进行签名。 请参阅 #为安全启动签名

手动更新

使用 bootctl 更新 systemd-boot

# bootctl update
注意:bootctl install 一样,systemd-boot 将尝试在 /efi/boot/boot/efi 中查找 ESP。 将 esp 设置为不同的位置需要传递 --esp-path=esp 选项。

自动更新

要自动更新 systemd-boot,请使用 systemd 服务pacman 钩子。 下面描述了这两种方法。

systemd 服务

从 250 版本开始,systemd 附带 systemd-boot-update.service启用 此服务将在下次启动后更新引导加载程序。

pacman 钩子

软件包 systemd-boot-pacman-hookAUR 添加了一个 pacman 钩子,每次升级 systemd 时都会执行该钩子。

与其安装 systemd-boot-pacman-hook,您可能更喜欢手动将以下文件放置在 /etc/pacman.d/hooks/

/etc/pacman.d/hooks/95-systemd-boot.hook
[Trigger]
Type = Package
Operation = Upgrade
Target = systemd

[Action]
Description = Gracefully upgrading systemd-boot...
When = PostTransaction
Exec = /usr/bin/systemctl restart systemd-boot-update.service

为安全启动签名

如果您启用了 安全启动,您可能希望添加一个 pacman 钩子,以便在每次升级软件包时自动对启动管理器进行签名

/etc/pacman.d/hooks/80-secureboot.hook
[Trigger]
Operation = Install
Operation = Upgrade
Type = Path
Target = usr/lib/systemd/boot/efi/systemd-boot*.efi

[Action]
Description = Signing systemd-boot EFI binary for Secure Boot
When = PostTransaction
Exec = /bin/sh -c 'while read -r i; do sbsign --key /path/to/keyfile.key --cert /path/to/certificate.crt "$i"; done;'
Depends = sh
Depends = sbsigntools
NeedsTargets

/path/to/keyfile.key/path/to/certificate.crt 替换为您的签名密钥和证书。 为了更好地理解此钩子,请查阅 sbsign(1)

创建的 /usr/lib/systemd/boot/efi/systemd-boot*.efi.signed 将自动被 bootctl installbootctl update 拾取。 请参阅 bootctl(1) § SIGNED .EFI FILES

作为替代方案,请使用 sbctl

配置

提示: 更改配置后,运行 bootctl(不带任何参数)以确保 systemd-boot 能够正确解析它。

启动器配置

启动器配置存储在文件 esp/loader/loader.conf 中。 有关详细信息,请参阅 loader.conf(5) § OPTIONS

下面提供了一个启动器配置示例

esp/loader/loader.conf
default  arch.conf
timeout  4
console-mode max
editor   no
提示
  • systemd-boot 不接受制表符进行缩进,请改用空格。
  • defaulttimeout 可以在启动菜单本身中更改,并且更改将存储为 UEFI 变量 LoaderEntryDefaultLoaderConfigTimeout,从而覆盖这些选项。
  • bootctl set-default ""bootctl set-timeout "" 可用于清除覆盖 defaulttimeout 选项的 UEFI 变量。
  • 如果您已设置 timeout 0,则可以通过按 Space 键访问启动菜单。
  • 基本的启动器配置文件位于 /usr/share/systemd/bootctl/loader.conf
  • 如果启动加载程序(在条目选择期间)出现失真/使用错误的分辨率,您可以尝试将 console-mode 设置为 auto(使用启发式方法选择最佳分辨率)、keep(保留固件提供的分辨率)或 2(尝试选择第一个非 UEFI 标准分辨率)。

记住上次的条目

可以将 default 更改为 @saved,以便记住启动时上次选择的条目。 这对于双启动 Windows 并且 Windows 自动更新意外将您推入 Linux 的情况很有用。

esp/loader/loader.conf
default @saved
...

有关更多详细信息,请查阅 loader.conf(5)

添加启动器

systemd-boot 将会在它启动时所使用的 EFI 系统分区 以及同一磁盘上的 XBOOTLDR 分区的 /loader/entries/ 目录下搜索 .conf 文件。

注意
  • esp/loader/entries/*.conf 中的条目只能使用 esp/ 目录下的文件(例如内核、initramfs、镜像等),而 boot/loader/entries/*.conf 中的条目只能使用 boot/ 目录下的文件。
  • 文件路径参数是相对于您的 EFI 系统分区或 XBOOTLDR 分区的根目录。例如,如果您的 EFI 系统分区或 XBOOTLDR 分区挂载在 /boot,那么 /boot/vmlinuz-linux 文件必须在 linux 键中指定为 /vmlinuz-linux
  • 安全启动 激活时,带有嵌入式 .cmdline统一内核镜像 (UKI) 会忽略所有传递给它们的命令行选项(无论是使用带有 options 的启动条目还是交互式地传递)。当安全启动未激活时,通过命令行传递的选项会覆盖嵌入的 .cmdline

以下是一个加载器文件示例,展示了如何从使用 UUID xxxxxxxx-xxxx-xxxx-xxxx-xxxxxxxxxxxx 的卷启动 Arch Linux:

esp/loader/entries/arch.conf
title   Arch Linux
linux   /vmlinuz-linux
initrd  /initramfs-linux.img
options root=UUID=xxxxxxxx-xxxx-xxxx-xxxx-xxxxxxxxxxxx rw
esp/loader/entries/arch-fallback.conf
title   Arch Linux (fallback initramfs)
linux   /vmlinuz-linux
initrd  /initramfs-linux-fallback.img
options root=UUID=xxxxxxxx-xxxx-xxxx-xxxx-xxxxxxxxxxxx rw

有关所有配置选项的详细信息,请参阅 启动加载器规范

systemd-boot 会在启动时自动检查以下位置的引导管理器:/EFI/Microsoft/Boot/Bootmgfw.efiWindows 启动管理器,固件中的 Apple macOS 启动管理器UEFI shell /shellx64.efiEFI 默认加载器 /EFI/BOOT/bootx64.efi,以及 /EFI/Linux/ 中找到的特殊准备的内核文件。当检测到它们时,将分别生成标题为 auto-windowsauto-osxauto-efi-shellauto-efi-default 的相应条目。这些条目不需要手动加载器配置。但是,它不会自动检测其他 EFI 应用程序(与 rEFInd 不同),因此为了启动 Linux 内核,必须创建手动配置条目。

提示
  • 可以使用命令 bootctl list 列出已配置的可用启动条目。
  • 示例条目文件位于 /usr/share/systemd/bootctl/arch.conf
  • 有关 LVMLUKSdm-cryptBtrfs 等场景的 内核参数 可以在相关页面上找到。
注意: 如果使用外部微码 initramfs 镜像(例如,当使用 Booster 作为 initramfs 生成器时),则必须在单独的 initrd 中指定 /boot/amd-ucode.img/boot/intel-ucode.img,并且始终将其放在主 initramfs 镜像之前

UEFI Shell 或其他 EFI 应用程序

如果您通过软件包 edk2-shell 安装了 UEFI shell,如果 EFI 文件放置在 esp/shellx64.efi 中,systemd-boot 将会自动检测并创建一个新条目。要执行此操作,安装软件包后的示例命令将是

# cp /usr/share/edk2-shell/x64/Shell.efi /boot/shellx64.efi

否则,如果您将 其他 EFI 应用程序 安装到 ESP 中,您可以使用以下代码片段。

注意: efi 行的文件路径参数是相对于您的 EFI 系统分区 的根目录。如果您的 EFI 系统分区挂载在 /boot 并且您的 EFI 二进制文件位于 /boot/EFI/xx.efi/boot/yy.efi,那么您应该将参数指定为 efi /EFI/xx.efiefi /yy.efi
esp/loader/entries/fwupd.conf
title  Firmware updater
efi     /EFI/tools/fwupdx64.efi
esp/loader/entries/gdisk.conf
title  GPT fdisk (gdisk)
efi     /EFI/tools/gdisk_x64.efi
Memtest86+

您需要安装 memtest86+-efi 才能使其工作。在使用安全启动时,还需要对 EFI 二进制文件进行签名。

esp/loader/entries/memtest.conf
title Memtest86+
efi /memtest86+/memtest.efi
网络启动

systemd-boot 可以链式加载 网络启动。下载 ipxe-arch.efi EFI 二进制文件和签名,验证它并将其按建议放置在 esp/EFI/arch_netboot/arch_netboot.efi 中。

esp/loader/entries/arch_netboot.conf
title Arch Linux Netboot
efi /EFI/arch_netboot/arch_netboot.efi
GRUB

systemd-boot 可以链式加载 GRUBgrubx64.efi 二进制文件的位置与 GRUB 安装到 ESP 时使用的 --bootloader-id= 相匹配。

esp/loader/entries/grub.conf
title GRUB
efi /EFI/GRUB/grubx64.efi

从另一个磁盘启动

systemd-boot 不能 从除其启动时所使用的 ESP 或同一磁盘上的 XBOOTLDR 分区之外的分区启动 EFI 二进制文件,但它可以指示 UEFI shell 这样做。

首先,按照 上述描述 安装 edk2-shell。在 UEFI shell 中,使用 map 命令记下具有相应 PARTUUID 的分区的 FS 别名(例如:HD0a66666a2、HD0b、FS1 或 BLK7)。

然后,使用 exit 命令启动回 Linux,您可以在其中创建一个新的加载器条目,以通过 UEFI shell 运行目标 EFI 程序

esp/loader/entries/windows.conf
title   Windows
efi     /shellx64.efi
options -nointerrupt -nomap -noversion HD0b:EFI\Microsoft\Boot\Bootmgfw.efi

确保 efi 路径与 shellx64.efi 已复制到 esp 分区的位置相匹配。另请注意,shellx64.efi EFI 文件可以移动到其他位置,以避免 systemd-boot 自动创建条目。

HD0b 替换为先前记下的 FS 别名

  • -nointerrupt 选项可防止使用 Ctrl+c 中断目标 EFI 程序。
  • -nomap -noversion 选项隐藏默认的 UEFI shell 欢迎信息。
  • 要让 UEFI shell 在目标 EFI 程序退出时(例如,由于错误)自动返回到引导加载程序,请添加 -exit 选项。
  • 如果 UEFI shell 中仍然存在不必要的输出,您还可以添加 -noconsoleout 选项。

启动进入 UEFI 固件设置

如果您的设备固件支持从操作系统重启进入设置,systemd-boot 将自动添加一个条目以启动进入 UEFI 固件设置。

支持休眠

请参阅 挂起和休眠

带密码保护的内核参数编辑器

或者,您可以安装 systemd-boot-passwordAUR,它支持 password 基本配置选项。使用 sbpctl generate 为此选项生成一个值。

使用以下命令安装 systemd-boot-password

# sbpctl install esp

启用编辑器后,系统将提示您输入密码,然后才能编辑内核参数。

技巧和提示

启动菜单内的按键

您可以在菜单中使用 tT 来调整菜单超时时间,使用 e 编辑此启动的内核参数。按 h 查看有用的热键简短列表。有关启动菜单内可用的完整按键绑定列表,请参阅 systemd-boot(7) § 按键绑定

选择下次启动项

引导管理器与 systemctl 命令集成,允许您选择在重启后要启动的选项。例如,假设您构建了一个自定义内核并创建了一个条目文件 esp/loader/entries/arch-custom.conf 以启动它,您可以直接运行

$ systemctl reboot --boot-loader-entry=arch-custom.conf

您的系统将重启进入该条目,并为后续启动保持默认选项不变。要查看可能的条目列表,请传递 --boot-loader-entry=help 选项。

如果您想直接启动到主板的固件,则可以使用此命令

$ systemctl reboot --firmware-setup

统一内核镜像

统一内核镜像 (UKI) 在 esp/EFI/Linux/ 中会被 systemd-boot 自动获取,并且不需要在 esp/loader/entries 中添加条目。(请注意,统一内核镜像必须具有 .efi 扩展名才能被 systemd-boot 识别。)

提示: 如果 esp/loader/loader.conf 中未设置 default,则会首先启动 esp/loader/entries/ 中的文件。删除这些条目,或使用完整文件名设置默认值,即 default arch-linux.efi

ESP 上的 Grml

注意: 以下说明并非 Grml 独有。稍作调整,安装其他软件(例如,SystemRescueCD)也是可能的。
提示: PKGBUILD 可用:grml-systemd-bootAUR

Grml 是一个小型 live 系统,其中包含用于系统管理和救援的软件集合。

为了在 ESP 上安装 Grml,我们只需要将内核 vmlinuz、initramfs initrd.img 和 squashfs 镜像 grml64-small.squashfs 从 iso 文件复制到 ESP。为此,首先下载 grml64-small.iso 并挂载该文件(挂载点在下文中表示为 mnt);内核和 initramfs 位于 mnt/boot/grml64small/ 中,squashfs 镜像位于 mnt/live/grml64-small/ 中。

接下来,在您的 ESP 中为 Grml 创建一个目录,

# mkdir -p esp/grml

并将上述文件复制到其中

# cp mnt/boot/grml64small/vmlinuz esp/grml
# cp mnt/boot/grml64small/initrd.img esp/grml
# cp mnt/live/grml64-small/grml64-small.squashfs esp/grml

在最后一步,为 systemd-boot 加载器创建一个条目:在 esp/loader/entries 中创建一个包含以下内容的 grml.conf 文件

esp/loader/entries/grml.conf
title   Grml Live Linux
linux   /grml/vmlinuz
initrd  /grml/initrd.img
options apm=power-off boot=live live-media-path=/grml/ nomce net.ifnames=0

有关可用启动选项的概述,请查阅 Grml 的 cheatcode

ESP 上的 Archiso

提示: PKGBUILD 可用:archiso-systemd-bootAUR

与 Grml 类似,可以使用 Arch Linux ISO。为此,我们需要将内核 vmlinuz-linux、initramfs initramfs-linux.img 和 squashfs 镜像 airootfs.sfs 从 ISO 文件复制到 EFI 系统分区。

首先下载 archlinux-YYYY.MM.DD-x86_64.iso

接下来,在您的 ESP 中为 archiso 创建一个目录

# mkdir -p esp/EFI/archiso

arch 目录的内容提取到其中

# bsdtar -v -x --no-same-permissions --strip-components 1 -f archlinux-YYYY.MM.DD-x86_64.iso -C esp/EFI/archiso arch

在最后一步,为 systemd-boot 加载器创建一个启动条目:在 esp/loader/entries 中创建一个包含以下内容的 arch-rescue.conf 文件

esp/loader/entries/arch-rescue.conf
title   Arch Linux (rescue system)
linux   /EFI/archiso/boot/x86_64/vmlinuz-linux
initrd  /EFI/archiso/boot/x86_64/initramfs-linux.img
options archisobasedir=/EFI/archiso archisosearchfilename=/EFI/archiso/boot/x86_64/vmlinuz-linux

有关可用启动选项的概述,请查阅 mkinitcpio-archiso 的 README.bootparams

BIOS 系统上的 systemd-boot

如果您需要一个用于 BIOS 系统的引导加载程序,该程序遵循 启动加载器规范,那么 systemd-boot 可以在 BIOS 系统上投入使用。Clover 引导加载程序支持从 BIOS 系统启动并提供模拟的 UEFI 环境。

故障排除

systemd-boot 不显示我的启动条目

这可能是由配置文件的各种问题引起的,例如内核路径指定不正确。要检查,请运行

# bootctl

在 BIOS 模式下启动后安装

注意: 不建议这样做。

如果在 BIOS 模式下启动,您仍然可以安装 systemd-boot,但是此过程需要您告诉固件在启动时启动 systemd-boot 的 EFI 文件

  • 您在其他地方有一个可用的 UEFI Shell。
  • 您的固件界面提供了一种正确设置启动时需要加载的 EFI 文件的方法。
  • 如果 UEFI 中没有设置其他条目,则某些固件可能会使用默认的 esp/EFI/BOOT/BOOTX64.EFI

如果您可以做到,安装会更容易:进入您的 UEFI Shell 或固件配置界面,并将您机器的默认 EFI 文件更改为 esp/EFI/systemd/systemd-bootx64.efi

注意: Dell Latitude 系列的固件界面提供了设置 UEFI 启动所需的一切,但 UEFI Shell 将无法写入计算机的 ROM。

使用 efibootmgr 手动添加条目

如果 bootctl install 命令失败,您可以使用 efibootmgr 手动创建一个 UEFI 启动条目

# efibootmgr --create --disk /dev/sdX --part Y --loader '\EFI\systemd\systemd-bootx64.efi' --label "Linux Boot Manager" --unicode

其中 /dev/sdXYEFI 系统分区

注意: EFI 二进制文件的路径必须使用反斜杠 (\) 作为分隔符

从 Windows 使用 bcdedit 手动添加条目

如果出于任何原因您需要在 Windows 中创建 UEFI 启动条目,则可以使用管理员提示符下的以下命令

> bcdedit /copy {bootmgr} /d "Linux Boot Manager"
> bcdedit /set {guid} path \EFI\systemd\systemd-bootx64.efi

guid 替换为第一个命令返回的 id。您还可以使用以下命令将其设置为默认条目

> bcdedit /default {guid}

Windows 升级后菜单不出现

请参阅 UEFI#Windows 更改启动顺序

添加对 Windows BitLocker TPM 解锁的支持

要阻止 BitLocker 请求恢复密钥,请将以下内容添加到 loader.conf

esp/loader/loader.conf
reboot-for-bitlocker yes

这将设置 BootNext UEFI 变量,从而在加载 Windows Boot Manager 时,BitLocker 不会要求恢复密钥。这是一个一次性更改,systemd-boot 仍然是默认的引导加载程序。如果 Windows 已被自动检测到,则无需将其指定为条目。

这是一个实验性功能,因此请务必查阅 loader.conf(5)

另请参阅