부팅 과정 및 복구 (Grub)

오늘은 리눅스와 윈도우의 부팅과 복구 비교해보고자 합니다. 

부팅 과정에 대한 이론적인 내용과 발생할 수 있는 문제를 모두 다루는 것은 너무 어려운 일이기 때문에 간략하게 줄여서 글을 써보고자 합니다.

리눅스와 윈도우 모두 x86 기반의 시스템이기 때문에 BIOS와 UEFI 에 대한 부분은 동일 합니다. 하지만 부트 로드 이후의 커널을 올리고 서비스를 시작하는 과정은 각자의 특성에 맞게 동작 합니다.

BIOS를 기준으로 설명해보면 BIOS에서 Boot 디스크의 MBR 영역에서 부트 로더를 실행 시킵니다.

-------------------------------------------------------- Linux -----------------------------------------------------------

과거에는 LILO 라는 프로그램이 사용되었으나 일반 리눅스 서버에는 GRUB 라는 프로그램이 부트 로더로 사용됩니다. 

stage 1이라고 불리는 GRUB의 일부가 MBR에서 로드 되면 stage 1.5 또는 stage 2 부트 로더를 로드 합니다. 부트 로더를 메모리에 모두 올리면 부팅 가능한 커널의 목록이 화면에 출력 되고 5초 정도 기다린 후 가장 위에 있는 커널이 실행됩니다. 커널 선택 화면이 나오지 않는 경우 ESC나 Shift 키를 누르면 GRUB 메뉴로 들어갈 수 있습니다. (GRUB 1 에서는 ESC 이고 GRUB 2에서는 Shift가 사용됩니다.) 커널 선택 화면에서 "e" 버튼을 누르면 /boot/gurb/grub.cfg 파일의 내용이 출력되고 설정 값을 변경해서 커널을 실행할 수 있습니다. 이부분은 윈도우 보다 리눅스가 훨씬 강력한것 같습니다. 윈도우는 부팅을 한 후 레지스트리를 변경하거나 bcdedit을 통해서 부트 옵션을 변경하고 다시 부팅을 해야 하는데 리눅스는 부팅 과정에서 바로 커널 파라미터를 변경할 수 있습니다.

일반적인 설정 내용은 /etc/default.grub 파일에 들어 있고 실제 설정 파일은 /boot/grub/grub.cfg에 들어 있습니다. (Grub2의 경우 /boot/grub2/grub.cfg 파일입니다.) 이 파일을 사용해서 crashkernel을 설정하는 등 다양한 커널 파라미터를 수정할 수 있습니다.

GRUB 문제 해결

부팅이 안되는 이슈가 있을때 Ubuntu의 경우 ESC나 Shift 키를 이용해서 Grub 메뉴에 들어갈 수 있다면 Advanced - Recovery mode 를 통해서 복구를 진행할 수 있습니다. (LiveCD를 통해서 부팅을 할 수 있다고 하는데 테스트 안해봤습니다.)

ESC 키나 Shift를 사용해서 GRUB 프롬프트로 진입을 하려고 하였으나 디스크 오류 등의 이슈로 인해서 MBR에서 GRUB이 사라졌을 수 있습니다. 이 경우 RHEL의 경우 CD로 부팅을 한 후 rescue 키워드를 통해서 복구 모드로 들어갈 수 있다고 합니다.

https://access.redhat.com/documentation/ko-kr/red_hat_enterprise_linux/5/html/installation_guide/s1-rescuemode-boot

chroot /mnt/sysimage를 사용해서 루트 파티션을 마운트 하고 /sbin/grub-install /dev/sda를 통해서 MBR에 GRUB를 재설치 할 수 있습니다. (grub2-install을 사용할 수도 있습니다.)

https://access.redhat.com/documentation/ko-kr/red_hat_enterprise_linux/5/html/installation_guide/s1-grub-installing

Red hat의 설치 프로그램 복구 모두에 대한 자세한 내용은 아래 링크에 있습니다.

https://access.redhat.com/documentation/ko-kr/red_hat_enterprise_linux/7/html/installation_guide/sect-rescue-mode

부팅이 된 후 GRUB 설정 파일을 열어서 문제를 수정할 수 있습니다. GRUB 1의 경우 boot/grub/menu.lst 파일이 설정 파일이고 GRUB 2의 경우 /etc/default/grub 파일을 변경한 후 /usr/sbin/update-grup를 실행해서 /boot/grub/grub.cfg 를 실행합니다.

Linux에서 GRUB 관련 더 많은 사례와 방법이 있을수 있을것 같은데 많이 시도는 해보지 못했습니다.

-------------------------------------------------------- Windows --------------------------------------------------------

Windows 2003이나 XP 까지는 ntldr이 부트 로더로 사용되었으나 Windows 2008, vista 부터는 bootmgr, winload 등으로 변경되었습니다. 부팅과 관련된 정보는 Boot Configuration Data(BCD) 라는 곳에 저장되어 있고 관리자 권한으로 CMD를 실행한 후 bcdedit.exe를 사용해서 설정을 확인/변경할 수 있습니다. 

 

부트 옵션은 bcdedit을 통해서 변경할 수 있으며 아래 명령을 통해서 현재 부트 옵션을 복사해서 DebugEntry라는 엔트리를 하나 더 만들수 있습니다. 엔트리를 하나 더 만들게 되면 부팅할 때 어떤 부트 옵션을 선택해서 부팅을 할지 물어보는 화면이 나옵니다.

bcdedit /copy {current} /d "DebugEntry"

bcdedit을 통해서 디버그 모드 설정, 메모리 관련 설정, Checked build 설정, PAE 설정 등을 설정할 수 있고 추가 설정은 registry를 변경해야 합니다.

https://docs.microsoft.com/en-us/windows-hardware/drivers/devtest/using-boot-parameters

BCD는 시스템을 설치할 때 만들어진 500MB 크기의 System Reserved 파티션에 들어 있고 그 안에는 BCD 정보, 복구 콘솔 이미지, bootmgr 등의 정보가 들어 있습니다. (디스크를 다른 시스템에 마운트 하면 system reserved 파티션의 내용을 확인할 수 있습니다)

시스템이 부팅이 안되는 경우 부팅될 때 F8을 눌러서 Advanced Boot Options가 나오게 한 후 Repair Your Computer를 선택해서 복구 모드로 들어갈 수 있습니다.

부팅이 되지 않거나 F8을 눌러서 복구 모드로 들어갈 수 없는 경우 CD로 부팅을 하여 Repair your computer 를 눌러 복구 콘솔로 들어간 후 System Recovery options에서 Command Prompt를 선택해서 부트로더를 복구 할 수 있습니다.

bootrec 명령을 사용하여 부트 로더, BCD 등을 복구 할 수 있습니다. (Raid 1 을 사용하고 있다면 복구 모드에서 Raid 드라이버가 로드 되어야 합니다. 로드 되지 않는다면 디스크 중 하나에만 변경사항이 적용됩니다.)

/FixMbr을 사용하면 시스템 파티션에 MBR을 다시 작성합니다. (파티션 정보는 변경하지 않습니다.). 

/FixBoot를 사용하면 부팅 섹터를 다시 작성 합니다. 

/RebuildBcd를 사용하면 BCD 저장소를 다시 만듭니다. 

https://support.microsoft.com/ko-kr/help/927392/use-bootrec-exe-in-the-windows-re-to-troubleshoot-startup-issues

리눅스와 윈도우에 부팅 정보와 부팅에 대한 문제 해결 방법이 너무 많아서 기본적인 것만 다루어 보았습니다.