【初心者向け】GRUBとは何か？その特徴と仕組みを分かりやすく解説

最近grub周りで少しハマってしまい、一から勉強し直したのでまとめます。

時間のない人はまとめだけ見てみてください。

GRUBとは？

GRUB（GRand Unified Bootloader）は、Linuxを含む多くのオペレーティングシステム（以下、OS）に組み込まれているブートローダーです。

ぼく

ブートローダーは、コンピュータの電源が入った後に、OSを起動させるプログラムのことだよ。

GRUBは設定ファイル（grub.cfg）を読み込んで、どのOSをデフォルトで起動するか、タイムアウト時間、その他の設定を管理します。

コンピュータを起動すると、最初にGRUBが実行され、どのオペレーティングシステムを起動するか選択する画面（メニュー）が表示されます。例えば、LinuxとWindowsの両方がインストールされている場合、どちらを起動するか選べます。

OSを選択すると、GRUBはそのOSのカーネル（中心部分）をメモリに読み込みます。カーネルが読み込まれると、OSが起動します。

ぼく

GRUBがないと一体どうなってしまうの？

コンピュータのハードウェアは直接OSを起動できないため、ブートローダーが必要です。GRUBは、その役割を果たすために開発されたプログラムです。特にLinuxでよく使われるブートローダーであり、柔軟で多機能です。

ぼく

そのGRUBのプログラムは一体どこにあるの？

OSがインストールされているディスク内の特定のパーティションおよび領域に構成されています。

BIOSの場合：ディスクの最初のセクター（512バイト）

UEFIの場合：UEFIシステムパーティション（ESP: EFI System Partition）内

上記に構成されているコードが実行され、/boot/grubディレクトリ内にある実行ファイルや設定ファイルが読み込まれ、OSをロードします。

GRUBによって、OSが起動するまでの流れは以下の通りです。

GRUBの動作の流れ

STEP1
コンピュータの起動

コンピュータの電源が入ると、最初にBIOSまたはUEFIが起動し、ハードウェアの初期化とブートデバイスの検出を行います。
STEP2
GRUBの起動

BIOSまたはUEFIがブートデバイスからGRUBを起動します。
STEP3
設定ファイル（grub.cfg）の読み込み

設定ファイル/boot/grub/grub.cfgを探し、読み込みます。このファイルにはブートメニューのエントリ、デフォルトのブートオプション、タイムアウト設定などが含まれています。
STEP4
ブートメニューの表示

grub.cfgの内容に基づいて、GRUBはユーザーにブートメニューを表示します。ユーザーはここで、どのOSを起動するかを選択できます。
STEP5
カーネルの読み込み

ユーザーがOSを選択すると、GRUBは対応するカーネルイメージと初期RAMディスク（initrd/initramfs）をメモリに読み込みます。これらのファイルもgrub.cfgで指定されています。
STEP6
OSの起動

カーネルがメモリに読み込まれた後、GRUBは制御をカーネルに渡します。カーネルは自身の初期化プロセスを開始し、最終的にOSが起動します。