用Systemd-boot取代GRUB作為Linux的bootloader

在主流Linux發行版都預設使用Systemd當Init系統的當下，出現了GNU GRUB的競爭對手：隨Systemd附贈的Systemd-boot，沿生自gummiboot專案。

Systemd-boot是一個相較於GRUB來說精簡許多的開機引導程式 (bootloader) ，僅相容UEFI開機的現代作業系統。

由於很精簡，Systemd-boot無法自訂背景主題，開機一律是黑嘛嘛的系統選單。

還有因為需要Systemd，預設不使用Systemd的Linux發行版 (如Alpine、Artix、Devuan、Void、GUIX) 自然就無法使用。其中Gentoo算是特例，因為Gentoo可以自由在OpenRC和Systemd間切換。

那麼切換到Systemd-boot有什麼好處呢？上面講到它的大小比GRUB輕量很多，速度或許會比GRUB快一點點。在有多重系統的電腦，Systemd-boot會自動偵測各個系統的EFI，並將其加入至開機選單。每個系統的載入設定檔是分開儲存的，相較於GRUB都寫在同一個檔案裡面，風險降低許多。

如果硬碟沒有太多複雜的加密設定的話，從GRUB遷移至Systemd-boot不會花太多力氣，GRUB設定檔所傳遞的核心參數 (kernel parameter) 在Systemd-boot也可以做到，另外也有人製作適合用於Systemd-boot的開機動畫 (splash) 服務。

為此，本文將以Arch Linux作為例子，示範如何用Sytemd-boot取代GRUB。

1. 安裝Systemd-boot
#

Systemd-boot隨附於Systemd套件。

Arch Linux預設就是使用Systemd了，若不放心用指令ps --no-headers -o comm 1查看init系統是否為systemd。

首先，用bootctl安裝Sytemd-boot：

sudo bootctl install

如果遇到Couldn't find EFI system partition錯誤，請檢查/etc/fstab裡EFI分區的掛載點。再將EFI分區掛載到/boot後重試:

# 查看EFI分區
sudo fdisk -l

# 掛載
sudo mount /dev/<EFI分區> /boot

編輯開機設定檔：

sudo vim /boot/loader/loader.conf

加入以下內容：

# 預設entry
default ArchLinux

# 等待時間
timeout 3

# 記住開機選項
default @saved

接著使用sudo blkid查找目前根目錄分區的PARTUUID：

/dev/nvme0n1p2: UUID="d6df2909" BLOCK_SIZE="4096" TYPE="ext4" PARTUUID="9da67b05"

新增ArchLinux的entry設定檔：

sudo vim /boot/loader/entries/ArchLinux.conf

填入以下內容：

title ArchLinux

# 要載入的核心，Arch預設是使用linux核心。如果用的是linux-zen核心則改成"vmlinuz-linux-zen"
linux /vmlinuz-linux-zen

# 要載入的initramfs，同上，輸入linux或linux-zen
initrd /initramfs-linux-zen.img

# 載入Intel CPU的微碼，AMD CPU為amd-ucode
initrd /intel-ucode.img

# 掛載選項rw後面可接kernel parameter，例如"quiet"
options root=PARTUUID="填入PARTUUID" rw quiet splash

最後，從AUR安裝systemd-boot-pacman-hook，它會在Systemd套件更新後自動更新Systemd-boot：

yay -S systemd-boot-pacman-hook

執行sudo bootctl status，會印出目前的開機狀態，並檢查是否有正確設定。設定錯誤的部份會標示紅字。

Default Boot Loader Entry:
         type: Boot Loader Specification Type #1 (.conf)
        title: ArchLinux
           id: ArchLinux.conf
       source: /boot/loader/entries/ArchLinux.conf
        linux: /vmlinuz-linux-zen
       initrd: /initramfs-linux-zen.img
               /intel-ucode.img
      options: root=PARTUUID="9da67b05"

2. 備份GRUB設定檔，刪除GRUB
#

為防止無法開機，記得準備一個Arch Linux的隨身碟方便用chroot修復電腦。

GRUB的設定檔通常是位於/etc/default/grub，將這個檔案複製出來儲存：

sudo cat /etc/default/grub >> ~/grub_config.txt

接著刪除GRUB。(虛擬機套件libguestfs依賴grub，因此也可以不刪套件，而只移除GRUB在/boot下的目錄)

sudo pacman -R grub

sudo rm -rf /boot/grub

EFI
initramfs-linux-zen-fallback.img
initramfs-linux-zen.img
intel-ucode.img
loader
vmlinuz-linux-zen

重開機，之後應該會進入Systemd-boot的開機選單。若無，試著在BIOS設定調整開機裝置為Linux Boot Manager

3. 若要從Systemd-boot轉換回GRUB
#

刪除Systemd-boot

sudo bootctl remove

重裝GRUB

sudo pacman -S grub os-prober efibootmgr

sudo grub-install --target=x86_64-efi --bootloader-id=GRUB --efi-directory=/boot

sudo grub-mkconfig -o /boot/grub/grub.cfg