Dualboot Windows и FreeBSD

Коротко о MBR.

MBR - Master Boot Record, это специальная запись в начале диска. Она содержит код загрузчика, таблицу разделов и сигнатуру, все это данные, необходимые для последующей загрузки OS.

Для MBR нет стандарта, но традиционно считается, таблица разделов MBR может содержать описание только четырех основных разделов диска.

Поскольку, основная таблица разделов MBR может содержать не более 4 первичных разделов, поэтому был изобретён Расширенный раздел (англ. extended partition).
Это первичный раздел, который не содержит собственной файловой системы, а содержит другие логические разделы, позволяя увеличивать количество разделов на диске.

Вариант 2. Установка Windows 7/8/10, затем FreeBSD на MBR.

2.1 Установка Windows

Подразумевая что у нас чистый диск, размером 50GB, запускаем установку Windows:

Произведем разметку диска, создадим несколько партиций для логичских дисков Windows, нажимаем "Создать":

Создаем первый раздел, размером 25GB:

Получаем следуюшую картину, где Windows автоматически создал:

Диск 0 Раздел 1: Зарезервировано системой 100MB (Boot Loader Windows)
Диск 0 Раздел 2: 24.3GB (Основной раздел - логический диск C:)
Незанятое место на диске 0: 25.6GB

Создаем еще один раздел MBR, для Windows логического диска D: размером 10GB

Получаем следующую разметку:

- Диск 0, Раздел 1 - Зарезервировано системой 100MB
- Диск 0, Раздел 2 - 24.3GB Основной
- Диск 0, Раздел 3 - 9.8GB Основной
- Незанятое место на диске 0: 15.8GB (Раздел 4 - зарезервирован под FreeBSD)

Выбираем Диск 0, Раздел 2 - 24.3GB Основной для установки на него Windows и нажимаем Далее:

Производим установку Windows, по завершению которой, запускаем установку FreeBSD с CD/DVD или Live-USB.

2.2 Установка FreeBSD

Снова выбираем ручной режим разметки Manual и получаем следующую картину:

ada0s1 100MB ntfs (Boot Loader Windows) скрытый раздел
ada0s2 24GB ntfs ( Windows C:)
ada0s3 9.8GB fat16 (не форматированный раздел, будущий диск D:)

Выбираем Create для создания слайса FreeBSD:

Создаем 4'ый слайс MBR под FreeBSD размером 16GB:

Получаем последний 4'ый раздел MBR с FreeBSD, в котором создадим партиции FreeBSD, используя Create:

Создаем партицию FreeBSD 2GB для корневой FS (должна быть первой: ada0s4a):

В опциях, отключаем UFS журналирование SUJ

Вид после создания корневой FS:

Создаем партицию под swap:

Вид после создания SWAP:

Создаем партицию под FS /usr:

Вид после создания /usr:

Создаем партицию под FS /var:

Вид после создания /var:

Создаем последнюю партицию под FS /home:

Вид после создания /home:

Для установки FreeBSD Finish, по завершению установки, выходим в Shell
и производим установку Boot Manager FreeBSD:

Ранее уже описывались используемые команды, по завершению, производим Reboot и получаем
меню Boot Manager FreeBSD.

Важно: в данной статье не рассматривалось выравнивание на границе партиций для сектора диска размером 4K.

Итог: Выше были рассмотрены два варианта установки систем FreeBSD и Windows на разделы MBR и настройка
Boot Manager FreeBSD для DualBoot.

Использование загрузчика GRUB2 для загрузки Windows 7/8/10 и FreeBSD.

Ниже будет показана установка и настройка загрузчика GRUB. Загрузчик grub2 будет установлен из ОС FreeBSD, в общем случае порядок установки ОС Windows и FreeBSD не важен.

Для установки загрузчика grub2, необходимо загрузиться в ОС FreeBSD:

любым из способов с использованием BootManager OS FreeBSD описанным ранее;
либо первой системой установить ОС Windows, а затем FreeBSD и из нее произвести установку и настройку grub2

В примере ниже, будет показана установка и настройка загрузчика grub2 из ОС FreeBSD:

Пусть мы загрузились в ОС FreeBSD, смотрим таблицу разделов:

Если не установлен пакетный менеджер pkg - устанавливаем:

Производим апдейт репозитория пакетов:

Устанавливаем grub2 из пакетов:

или из системы портов:

Устанавливаем boot manager grub2 на диск:

Можно задать модули по-умолчанию в grub-install:

# grub-install --modules="part_msdos part_gpt ntfs bsd ufs2" --no-floppy /dev/ada0

В документации grub2 не рекомендуют создавать файл конфигурации вручную, а рекомендуют выполнить:

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

Однако во FreeBSD c генератором grub-mkconfig все время только проблемы, поэтому, советую создавать
/boot/grub/grub.cfg именно руками и не тратить время на отладку и правку grub-mkconfig.

Прежде чем приступить к написанию меню загрузки /boot/grub/grub.cfg, вспомним конфигурацию нашей MBR таблицы разделов:

root@w8bsd:~ # gpart show ada0
=>       63  104857537  ada0  MBR  (50G)  <-- таблица MBR из трех разделов
         63       1985        - free -  (993K)
       2048     716800     1  ntfs  (350M)     <-- первая партиция(слайс)
     718848   81201152     2  ntfs  (39G)      <-- вторая партиция(слайс
   81920000         34        - free -  (17K)
   81920034   22937544     3  freebsd  [active]  (11G) <-- третий слайс
  104857578         22        - free -  (11K)

root@w8bsd:~ # gpart show ada0s3
=>       0  22937544  ada0s3  BSD  (11G)            <-- третий слайс BSD состоит из:
         0  20971520       1  freebsd-ufs  (10G)    <-- первая партиция BSD
  20971520   1966023       2  freebsd-swap  (960M)  <-- партиция под swap
  22937543         1          - free -  (512B)

root@w8bsd:~ #

Мы создали на диске таблицу MBR, состоящую из трех основных разделов:

первый раздел - ntfs 350MB, это скрытый раздел, загрузчик Windows 8
второй раздел - ntfs 39GB, это собственно, Windows 8 - логический диск C:
третий раздел - слайс FreeBSD, который в свою очередь разбит по схеме BSD на две партиции: ada0s3a - корень и ada0s3b - swap

В GRUB2, диски нумеруются с "0", а разделы с "1", с учетом этого создадим меню загрузки:

Получается следующая конфигурация:

Прежде чем комментировать конфигурацию, покажем общий шаблон для одного входа меню:

menuentry "Имя входа" {
# <- this is comment
# number of default menu for autoboot
  set default=2
# timeout for autoboot
  set timeout=10
# load modules
  insmod модуль1
  insmod модуль2
# set root
  set root=(ДискНомер,ПартицияНомер)
# load OS
  загрузка ядра напрямую (только для OS которые поддерживает GRUB2)
  загрузка ядра через Loader Операционной Системы
  загрузка по цепочке (chain/chainloader)
}

В соответствии с документацией GRUB2 может:

загружать напрямую (directly) системы поддерживающие Multiboot: Linux, FreeBSD, NetBSD и OpenBSD
загружать по цепочке (chain loading), как системы не поддерживающие спецификацию Grub Multiboot: DOS и Windows, так и поддерживающие

Я бы выделил еще один вариант загрузка собственного Loader'а Операционной системы, который самостоятельно загружает родную ОС, он относится к спецификации Grub Multiboot, в отличие от прямой загрузки Kernel, ядра ОС, с параметрами.

Вернемся к меню /boot/grub/grub.cfg, для Windows 7/8/10:

menuentry "Windows 8.1" { <-- строка отображения в меню загрузки
  insmod chain      <-- подгружаем модуль для использования загрузки по-цепочке
  insmod ntfs       <-- модуль поддержки файловой системы NTFS
# set root=(hd0,msdos1) <-- идентична следующей строке
  set root=(hd0,1)  <-- первый диск с MBR - hd0, первая, скрытая партиция Windows
  chainloader +1    <-- технология загрузки по-цепочке, загрузить ПЕРВЫЙ сектор заданного выше "root"
}

В верхнем примере, для загрузки Вашего варианта расположения Windows, необходимо изменить, в соответствии с Вашими условиями:

menuentry "Здесь Ваша строка меню"
set root=(диск,номер скрытой партиции Windows 7/8/10)

где:

"диск" может быть: hd0 - первый, hd1 - второй и так далее
"номер скрытой партиции": 1 - или msdos1 и так далее, 4 - msdos4 из условия трационной MBR, состоящей из 4'ех основных партиций

меню для FreeBSD:

menuentry "FreeBSD 10.1" {     <-- строка отображения в меню загрузки
#  insmod bsd                  <-- подгружаем модуль схемы разметки BSD
  insmod ufs2                  <-- модуль поддержки файловой системы UFS2 
  set root=(hd0,msdos3,bsd1)   <-- первый диск с MBR - hd0,
                                   третий слайс MBR, первая партиция BSD1 = "a"
                                   [ada0][s3][a]
  kfreebsd /boot/loader        <-- загружаем loader OS FreeBSD, остальное выполнит он сам
}

Примечание: Самый простой и правильный путь, использовать ручную разметку дисков и настройку менеджеров загрузки из <Shell> или <LiveCD>, командами указанными в данном руководстве.

Возможные проблемы.

1. Осталась альтернативная копия GPT:
- по какой-то причине, не удалилась альтернативная копия GPT, если Вы использовали GPT или меню Auto при установке FreeBSD.

решение: удалить схему GPT или альтернаивную копию (каждая размером 34 LBA сектора):

- полностью удалить разметку GPT (основную и копию):
```
# gpart destroy -F ada0
```
- удалить основную таблицу GPT используя команду dd:
```
# dd if=/dev/zero of=/dev/ada0 count=34 bs=512
```
- удалить альтернативную таблицу GPT в конце диска командой dd:
определяем количество секторов на диске и вычитаем 34:
```
# echo `diskinfo -v ada0 | grep "# mediasize in sectors" | cut -f1,1 -d"#"` - 34 | bc
```
пропускаем вычисленное количество секторов (задаем в seek=) и обнуляем последние 34:
```
# dd if=/dev/zero of=/dev/ada0 bs=512 seek=60030398
```

2. Если по какой-то причине слетел Boot Manager:

- загрузитесь с LiveCD/USB и исправьте ошибку:
- - командой "gpart show ada0" - посмотреть разметку;
- - командой "fdisk -p ada0" - посмотреть слайсы и флаг активности, должен быть только один, исправить если больше;
- - командами "gpart show ada0sX" или "bsdlabel ada0sX" - посмотреть партиции FreeBSD и исправить при необходимости.

- в grub-rescue выполнить (после чего исправить boot LiveCD/USB):

grub-resc>ls
grub-resc>set root=(задать правильные данные)
grub-resc>ls /boot/grub/

3. Загрузка при использовании двух дисков:

- выделить первый диск под Windows, Linux с разметкой MBR
- на второй установить FreeBSD с разметкой GPT.

Для загрузки FreeBSD/GPT со второго диска, необходимо установить Boot Manager от FreeBSD или GRUB2 на ПЕРВЫЙ ДИСК:

настройка boot0cfg:
```
# boot0cfg -B ada0
```
F5 - загрузка со второго диска.
задание маски -m в boot0cfg
С помошью битовой маски можно задать используемые для загрузки слайсы. По умолчанию используется маска 0xf - загрузка со всех четырех слайсов.
- 0001 / 0x1 - для загрузки доступен только 1'ый слайс
- 0010 / 0x2 - для загрузки доступен только 2'ой слайс
- 0011 / 0x3 - для загрузки доступны 1'ый и 2'ой слайс
- 0100 / 0x4 - для загрузки доступен только 3'ий слайс
- 0101 / 0x5 - для загрузки доступны 1'ый и 3'ий слайс
- 0110 / 0x6 - для загрузки доступны 2'ой и 3'ий слайс
- 0111 / 0x7 - для загрузки доступны 1'ый, 2'ой и 3'ий слайс
- 1000 / 0x8 - для загрузки доступен только 4'ый слайс
- и так далее
- 1111 / 0xf - по умолчанию, загрузка со всех 4'ех слайсов

настройка GRUB2, добавить в /boot/grub/grub.cfg для загрузки со второго диска:

menuentry "FreeBSD 10.1/Disk2 GPT" {
  insmod part_gpt
  insmod bsd
  insmod ufs2
  set root=(hd1,gpt2)
  kfreebsd /boot/loader
}

4. Если хотите использовать только GPT разметку, BIOS должен быть UEFI для Windows и boot manager GRUB2 с поддержкой EFI.

Аббревиатура и сокращения.

BIOS - Basic Input Output System
EFI - Extensible Firmware Interface
UEFI - Unified Extensible Firmware Interface
Boot Loader - загрузчик Операционной системы
Boot Manager - специализированный загрузчик разных Операционных систем
ОС или OS - Операционная система или Operating System
MBR - Master Boot Record
GPT - GUID Partiation Table
EBR - Extended Partition
LBA - Logical Block Addressing, механизм адресации и доступа к блоку данных диска
Slice - тоже самое что и партиция(в стиле Microsoft) MBR
Slice - состоит из партиций FreeBSD
FS - сокращение Filesystem
UFS - тип файловой системы FreeBSD
SU - Soft update, одно из достижений файловой системы UFS2 от FreeBSD
SUJ - Soft update journaling, журналирование файловой системы UFS2 от FreeBSD
root-fs или root fs - корневая файловая система, обозначается как "/"
swap - область подкачки
mountpoint - точка монтирования файловой системы
Shell - командный интерпретатор

Примечание: Если у вас возникли вопросы, желание расширить, уточнить, исправить, дополнить, скачать или использовать данную заметку - пожалуйста, я буду только рад если кому-то она оказалась полезной.

lavr@unix1.jinr.ru
Андрей Лаврентьев

Содержание.

Коротко о MBR.

Коротко о GPT (GUID Partition Table).

Коротко о загрузке FreeBSD.

Коротко о загрузке Windows 7,8,10.

Выбор MBR схемы разметки диска для установки ОС.

Вариант 1. Установка FreeBSD, затем Windows 7/8/10 на MBR.

1.1 Установка FreeBSD