systemd-boot (也常被称为 system-boot 或 Gummiboot，它是 systemd-boot 的前身) 和 GRUB (GNU GRand Unified Bootloader) 都是 Linux 系统中常用的引导加载程序（Bootloader）。它们的主要职责是在计算机启动时加载操作系统的内核。尽管目标相同，但它们的设计理念、功能集和适用场景有很大不同。

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GRUB (GNU GRand Unified Bootloader)是什么？

GRUB 是最常见和功能最强大的引导加载程序之一。它支持多种文件系统、多种操作系统（Linux、Windows、macOS 等），并且提供了丰富的配置选项和强大的脚本功能。它可以在 BIOS/MBR (Legacy Boot) 和 UEFI/GPT (EFI Boot) 两种引导模式下工作。大多数主流的 Linux 发行版（如 Ubuntu, Fedora, Debian, Arch Linux 等）默认都使用 GRUB。

优点：

• 兼容性极佳：
  • 同时支持 BIOS 和 UEFI 引导： 可以在几乎所有现代和老旧的硬件上工作。

  • 支持多种文件系统： 能够直接读取各种文件系统（如 ext2/3/4, XFS, Btrfs, FAT, NTFS 等）上的内核和 initramfs 文件，无需专门的引导分区。

  • 多操作系统引导能力强： 可以轻松地检测并引导同一台机器上的多个操作系统（包括 Linux、Windows、macOS 等），并提供一个友好的菜单供用户选择。

• 功能丰富：

  • 强大的脚本能力： 允许用户编写复杂的引导脚本，实现高级的引导逻辑。

  • 模块化设计： 具有高度模块化的架构，可以根据需要加载不同的模块（如文件系统驱动、加密支持等）。

  • 恢复和调试功能： 提供了命令行界面，可以在引导过程中进行调试和修复。

  • 主题和自定义： 支持图形主题，可以自定义引导菜单的外观。

• 广泛使用和社区支持： 由于其普及性，GRUB 拥有庞大的用户群和完善的文档，遇到问题时容易找到解决方案。

缺点：

• 复杂性高：
  • 配置文件复杂： grub.cfg 配置文件通常由脚本自动生成，但手动编辑起来相对复杂，容易出错。

  • 体积较大： 相比其他引导加载程序，GRUB 的体积和代码量较大，加载时间可能稍长（尽管在现代硬件上差异不大）。

• 更新管理： 每次内核更新时，通常需要重新生成 GRUB 配置，虽然大多数发行版会自动处理，但有时也会出现问题。

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systemd-boot (以前的 Gummiboot) 是什么？

systemd-boot 是 systemd 项目的一部分，是一个简单、轻量级的 UEFI 引导管理器。它的设计理念是“只做一件事，并把它做好”：即在 UEFI 系统上快速引导操作系统。它不是一个通用的引导加载程序，因为它仅支持 UEFI 引导，并且无法直接读取复杂的文件系统。它通常用于引导位于 EFI 系统分区 (ESP) 上的 Linux 内核（通常是统一内核镜像，Unified Kernel Image, UKI）或 EFI 应用程序。

优点：

• 简单且快速：
  • 配置简单： 配置文件非常简单，通常是纯文本文件，易于阅读和手动编辑。

  • 引导速度快： 由于代码量少，功能精简，在 UEFI 系统上引导速度通常比 GRUB 快。

  • 易于维护： 不需要复杂的脚本来生成配置，维护起来更简单。

• 符合 UEFI 标准： 紧密遵循 UEFI 规范，与 UEFI 固件的集成度高。

• 原生支持统一内核镜像 (UKI)： 越来越多地被用于引导包含内核、initramfs 和内核命令行参数的单个 EFI 可执行文件（UKI），简化了引导过程。

缺点：

• 仅支持 UEFI 引导： 这是最大的限制。如果您的机器使用传统的 BIOS/MBR 引导模式，或者需要引导不支持 UEFI 的系统，systemd-boot 就无法使用。

• 功能有限：

  • 文件系统支持有限： 只能直接读取 FAT32 文件系统（这是 ESP 的标准文件系统），不能直接从 ext4、Btrfs 等文件系统加载内核。这意味着内核和 initramfs 必须位于 ESP 上，或者通过 UKI 方式整合。

  • 多操作系统引导能力弱： 尽管可以引导其他操作系统（如 Windows），但通常是通过链式引导 (chainload) Windows 的引导管理器来实现，不像 GRUB 那样可以统一管理和显示多个操作系统的引导项。

  • 缺乏高级功能： 没有 GRUB 那样强大的脚本功能、复杂的模块化支持或丰富的调试选项。

• 用户群和文档相对较少： 虽然在 Arch Linux 社区中越来越受欢迎，但相比 GRUB，其用户群和非官方文档资源仍相对较少。

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对比

特性	GRUB	systemd-boot
引导模式	BIOS (MBR) 和 UEFI (GPT)	仅限 UEFI (GPT)
文件系统支持	广泛支持多种 Linux 文件系统、FAT、NTFS 等	仅支持 FAT32 (ESP)
配置	复杂脚本生成，手动修改困难	简单纯文本文件，易于手动编辑
引导速度	相对较慢（但通常可忍受）	相对较快
多系统引导	强大，统一管理且显示多种操作系统	简单，主要通过链式引导，管理能力有限
功能/定制	功能丰富，支持插件、模块、主题	极简，功能受限，侧重快速引导
体积	较大	小巧轻量
适用场景差异	传统 BIOS 机器，多系统启动，需更高灵活引导功能	现代 UEFI 机器，追求极致简洁和快速引导

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EFI(ESP) 分区是什么？为什么引导依赖它

ESP 是一个特殊的、独立的分区，格式通常为 FAT32。
它是 UEFI (Unified Extensible Firmware Interface) 固件用于查找和加载操作系统引导加载程序的标准位置。— 这是现代电脑的主流
UEFI 固件会扫描磁盘上的 ESP，并查找其中的 .efi 引导文件来启动系统。

Grub 不依赖EFI(ESP)分区也行，但是 Systemd-boot 必须依赖EFI分区。在严格模式下，这句话是错的，为什么错？

因为决定是否使用 EFI(ESP) 分区引导的【并非是】软件(Grub/Systemd-boot)，【而是】由主板设置的 UEFI 启动决定的。(由主板设置的 (传统)BIOS/MBR 引导 还是 UEFI/GPT 引导 决定)

如果主板设置的是 UEFI，那么 Grub 也得要有 EFI(ESP) 分区才行。但是现代的主板(一般)都支持混合启动方式(多支持)，所以，使用Grub时候，没有 EFI(ESP) 分区也可以启动。但是，你使用的就不再是 UEFI 了。

而 Systemd-boot 要求 UEFI 启动，所以就会容易给人一种错觉 > Grub 不依赖 EFI(ESP) 分区启动，而 Systemd-boot 依赖 EFI(ESP) 分区启动。

一旦你这样错误地认为，那么当你在只支持 UEFI 的电脑(或者设置了只使用UEFI启动)，使用 Grub ，但不分配 EFI(ESP) 分区用来记录启动文件时，就会无法引导到系统～～甚至安装都无法完成。

目录情况

GRUB：

BIOS/MBR 引导模式下：

GRUB 会将一部分代码写入 MBR (Master Boot Record)，另一部分（核心镜像）通常放在 /boot 目录下的 /boot/grub 文件夹中。

UEFI/GPT 引导模式下

GRUB 的 EFI 可执行文件 (grubx64.efi 或 grubia32.efi) 会被安装到 ESP 中（通常是 /EFI/GRUB 或 /EFI/Linux发行版名 目录下）。

虽然 GRUB 的核心配置文件 grub.cfg 和模块通常仍然位于 Linux 根分区下的 /boot/grub 目录中，但 UEFI 固件首先会从 ESP 启动 grubx64.efi，然后由这个 EFI 文件加载 /boot/grub/grub.cfg。

Systemd-boot：

Systemd-boot 是一个 UEFI 引导管理器，它必须运行在 EFI 系统分区（ESP）上。ESP 是一个特殊的 FAT32 格式分区，被 UEFI 固件识别为存储引导加载程序的地方。systemd-boot 的可执行文件和所有引导条目配置都直接放在 ESP 上。