前置知識：你必須知道grub的啟動過程以及bios和uefi的相關基礎知識，可以參考：《Unified Extensible Firmware Interface Wikipedia》、《linux啟動過程簡介》
先說說三個變量是干嘛的：
cmdpath
當前被加載的"core.img"（bios的core.img，uefi的BOOTX64.EFI或grubx64.efi等鏡像）所在目錄的絕對路徑。例如：UEFI啟動可能是'(hd0,gpt1)/EFI/GRUB或'(cd0)/EFI/BOOT'，BIOS啟動可能是'(hd0)'
prefix
這個變量是指GRUB2的安裝目錄，即絕對路徑形式的'/boot/grub'目錄位置，如例如'(hd0,gpt1)/grub'或'(hd0,msdos2)/boot/grub'。初始值由GRUB在啟動時根據"grub-install"在安裝時提供的信息自動設置，這些信息是由grub-install腳本直接寫入到grub鏡像（bios的core.img，uefi的BOOTX64.EFI或grubx64.efi等鏡像）的，當然，也可以在grub的rescue模式下用grub的命令直接修改，如:set prefix=(hd1,gpt2)/grub。
GRUB2的安裝目錄中存在着這么幾個文件夾和文件
文件夾：
fonts:存在着一些字體
locale:區域化相關
x86_64-efi:模塊的二進制文件，以.mod為后綴。你insmod所操作的模塊，都在這里面有，比如ext4.mod、fat.mod這些文件系統模塊，gzio等解壓支持的模塊。
themes:一些主題，就是你grub界面的背景啥的。
文件：
grub.cfg:這是grub的啟動shell腳本，對於用戶來說，是最重要的文件，幾乎是用戶配置grub的唯一的配置文件。通過這個文件用戶可以控制grub加載操作系統的行為，比如添加一個menuentry就是添加一個操作系統啟動選項，每個選項中可以指定操作系統內核盡享和initramfs鏡像等等。下面是一個grub.cfg的實例：
1 #由於"$prefix"的值是在"grub-install"安裝時確定的，並且嵌入'core.img'中的模塊也是隨硬件變化的， 2 #所以不要只是簡單的復制'grub'目錄到處使用，而應該在每一個介質上都使用"grub-install"進行安裝。 3 ############################################################################### 4 #(1)本配置文件要求"grub"目錄所在分區的卷標必須是"GRUB2"。 5 #(2)為了保持最大程度的BIOS兼容性，"GRUB2"分區必須位於磁盤的前 137GB 范圍。 6 ############################################################################### 7 # 如果要在windows上安裝GRUB2的話，必須首先以管理員身份打開命令提示符，然后運行 8 # wmic diskdrive list brief 9 # 命令查看安裝目標，最后再使用例如下面這樣的命令進行安裝： 10 # grub-install.exe --boot-directory=g: --recheck --target=x86_64-efi --efi-directory=g: --no-nvram --removable \\.\PHYSICALDRIVE5 11 # grub-install.exe --boot-directory=g: --recheck --target=i386-pc \\.\PHYSICALDRIVE5 12 ############################################################################### 13 14 ################# 15 ## (1)特殊變量 ## 16 ################# 17 #禁止驗證簽名 18 set check_signatures=no 19 #默認啟動第一個菜單項 20 set default=0 21 #如果第一個菜單項啟動失敗，轉而啟動第二個菜單項 22 set fallback=1 23 #優先使用最常規的1024x768分辨率，以保證在不同的屏幕上擁有一致的菜單效果，如果失敗再自動匹配分辨率 24 set gfxmode=1024x768,auto 25 #使用自己制作的24px的大號字體以避免默認字體太小看不清 26 set gfxterm_font=WenQuanYiMicroHeiMono24px 27 #將GRUB2設置為簡體中文界面 28 set lang=zh_CN 29 #指定翻譯文件(*.mo)的目錄，若未明確設置此目錄，則無法顯示中文界面。 30 set locale_dir=$prefix/locale 31 #每一滿屏后暫停輸出，以免信息太多一閃而過看不清 32 set pager=1 33 #開啟密碼驗證功能，並設置一個名為'root'的超級用戶 34 set superusers=root 35 #設置菜單的超時時間為5秒 36 set timeout=5 37 38 ################# 39 ## (2)公共模塊 ## 40 ################# 41 #兩種最流行的磁盤分區格式(partmap.lst) 42 insmod part_gpt 43 insmod part_msdos 44 #常見文件系統驅動(fs.lst) 45 insmod fat 46 insmod exfat 47 insmod ntfs 48 insmod iso9660 49 insmod ext2 50 insmod xfs 51 #一次性加載所有可用的視頻驅動 52 insmod all_video 53 #圖形模式終端 54 insmod gfxterm 55 #背景圖片支持 56 insmod png 57 58 ######################################### 59 ## (3)公共命令(必須放在模塊和變量之后) ## 60 ######################################### 61 #激活圖形模式的輸出終端，以允許使用中文和背景圖 62 terminal_output gfxterm 63 #設置背景圖片 64 background_image $prefix/themes/1024x768.png 65 #加載自己制作的24px的大號字體文件($prefix/fonts/WenQuanYiMicroHeiMono24px.pf2) 66 loadfont WenQuanYiMicroHeiMono24px 67 #設置'root'用戶的哈希密碼[通過"grub-mkpasswd-pbkdf2"工具生成] 68 password_pbkdf2 root grub.pbkdf2.sha512.69.7DBCA469F80EA1C0A8A1E2FEBC4F8463.B073C1C89EC1E85309C3D6A1BAFF4356 69 70 ################# 71 ## (4)菜單項 ## 72 ################# 73 74 menuentry '正常啟動(Windows)' --unrestricted { 75 if [ 'pc' == $grub_platform ] ; then 76 if search --file --set /bootmgr ; then 77 chainloader +1 78 elif search --file --set /ntldr ; then 79 chainloader +1 80 fi 81 elif [ 'efi' == $grub_platform ] ; then 82 if search --file --set /EFI/Microsoft/Boot/bootmgfw.efi ; then 83 chainloader /EFI/Microsoft/Boot/bootmgfw.efi 84 fi 85 fi 86 } 87 88 #http://www.wepe.com.cn/download.html 89 menuentry '系統救援(WinPE)' --users=root { 90 if [ 'pc' == $grub_platform -a -f $prefix/winpe/memdisk ] ; then 91 if [ -f $prefix/winpe/WinPE.iso ] ; then 92 linux16 $prefix/winpe/memdisk iso raw 93 initrd16 $prefix/winpe/WinPE.iso 94 fi 95 elif [ 'efi' == $grub_platform -a -f $prefix/winpe/bootmgfw.efi -a -f $prefix/winpe/BCD ] ; then 96 if [ -f $prefix/winpe/WinPE.wim -a -f $prefix/winpe/boot.sdi ] ; then 97 chainloader $prefix/winpe/bootmgfw.efi 98 fi 99 fi 100 } 101 102 #https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/archlinux/iso/latest/ 103 if [ -f $prefix/linux/archlinux.iso ] ; then 104 menuentry 'Arch Linux LiveCD [root/空]' --unrestricted { 105 loopback loop0 $prefix/linux/archlinux.iso 106 linux (loop0)/arch/boot/x86_64/vmlinuz img_label=GRUB2 img_loop=/grub/linux/archlinux.iso systemd.wants=sshd.service 107 initrd (loop0)/arch/boot/x86_64/archiso.img 108 } 109 fi 110 111 #https://mirrors.163.com/gentoo/releases/amd64/autobuilds/current-install-amd64-minimal/ 112 #因為Gentoo官方的最小安裝CD不支持UEFI啟動，所以不可用於在UEFI環境中安裝Gentoo 113 if [ -f $prefix/linux/install-amd64-minimal.iso ] ; then 114 menuentry 'Mini Gentoo LiveCD [root/123]' --unrestricted { 115 loopback loop0 $prefix/linux/install-amd64-minimal.iso 116 linux (loop0)/isolinux/gentoo cdroot isoboot=/grub/linux/install-amd64-minimal.iso dosshd nokeymap passwd=123 117 initrd (loop0)/isolinux/gentoo.igz 118 } 119 fi 120 121 #https://mirror.umd.edu/calculate/release/ 122 #https://www.calculate-linux.org/main/en/download 123 # Calculate Linux Scratch 是基於Gentoo制作的 LiveCD ， 124 #包含編譯工具(GCC,Binutils,...)、支持UEFI、支持WiFi， 125 #既可用作LFS(Linux From Scratch)的宿主系統、也可用於在UEFI環境中安裝 Gentoo 126 if [ -f $prefix/linux/cls.iso ] ; then 127 menuentry 'Live GCC x64 [root/root]' --unrestricted { 128 loopback loop0 $prefix/linux/cls.iso 129 linux (loop0)/boot/vmlinuz root=live iso-scan/filename=/grub/linux/cls.iso vga=current nodevfs noresume nodmraid 130 initrd (loop0)/boot/initrd 131 } 132 fi 133 134 #https://mirrors.huaweicloud.com/centos/7/isos/x86_64/ 135 if [ -f $prefix/linux/CentOS-LiveGNOME.iso ] ; then 136 menuentry 'CentOS 7.6 GNOME LiveCD [root/空](可退出liveuser后再用root登錄)' --unrestricted { 137 loopback loop0 $prefix/linux/CentOS-LiveGNOME.iso 138 linux (loop0)/isolinux/vmlinuz0 rd.live.image root=live:CDLABEL=CentOS-7-x86_64-LiveGNOME-1810 iso-scan/filename=/grub/linux/CentOS-LiveGNOME.iso systemd.wants=sshd.service inst.lang=zh_CN 139 initrd (loop0)/isolinux/initrd0.img 140 } 141 fi 142 143 #https://mirrors.ustc.edu.cn/debian-cd/current-live/amd64/iso-hybrid/ 144 #也適用於'Kali LiveCD [root/toor]' https://cdimage.kali.org/current/ 145 if [ -f $prefix/linux/debian-live-kde.iso ] ; then 146 menuentry 'Debian 9.6 KDE LiveCD (NO SSH)' --unrestricted { 147 loopback loop0 $prefix/linux/debian-live-kde.iso 148 linux (loop0)/live/vmlinuz-4.9.0-8-amd64 boot=live findiso=/grub/linux/debian-live-kde.iso components username=root locales=zh_CN.UTF-8 149 initrd (loop0)/live/initrd.img-4.9.0-8-amd64 150 } 151 fi 152 153 #https://mirrors.aliyun.com/fedora/releases/29/Spins/x86_64/iso/ 154 #只有 Xfce LiveCD 可以設置中文界面 155 if [ -f $prefix/linux/Fedora-Xfce-Live.iso ] ; then 156 menuentry 'Fedora 29 Xfce LiveCD [root/空](可退出liveuser后再用root登錄)' --unrestricted { 157 loopback loop0 $prefix/linux/Fedora-Xfce-Live.iso 158 linux (loop0)/isolinux/vmlinuz rd.live.image root=live:CDLABEL=Fedora-Xfce-Live-29-20181029-1 iso-scan/filename=/grub/linux/Fedora-Xfce-Live.iso systemd.wants=sshd.service locale.LANG=zh_CN.utf8 inst.lang=zh_CN 159 initrd (loop0)/isolinux/initrd.img 160 } 161 fi 162 163 #https://ftp.sjtu.edu.cn/opensuse/distribution/openSUSE-stable/live/ 164 if [ -f $prefix/linux/openSUSE-Leap-KDE-Live.iso ] ; then 165 menuentry 'openSUSE Leap 15.0 KDE LiveCD [root/空]' --unrestricted { 166 loopback loop0 $prefix/linux/openSUSE-Leap-KDE-Live.iso 167 linux (loop0)/boot/x86_64/loader/linux root=live:CDLABEL=openSUSE_Leap_15.0_KDE_Live iso-scan/filename=/grub/linux/openSUSE-Leap-KDE-Live.iso systemd.wants=sshd.service lang=zh_CN 168 initrd (loop0)/boot/x86_64/loader/initrd 169 } 170 fi 171 172 #https://mirrors.shu.edu.cn/ubuntu-cdimage/lubuntu/releases/ 173 #也適用於 KDE neon LiveCD https://files.kde.org/neon/images/neon-userltsedition/current/neon-userltsedition-current.iso 174 if [ -f $prefix/linux/lubuntu.iso ] ; then 175 menuentry 'Ubuntu LXQt LiveCD (NO SSH)' --unrestricted { 176 loopback loop0 $prefix/linux/lubuntu.iso 177 linux (loop0)/casper/vmlinuz boot=casper iso-scan/filename=/grub/linux/lubuntu.iso username=root locale=zh_CN keyboard-configuration/layoutcode=us 178 initrd (loop0)/casper/initrd 179 } 180 fi 181 182 menuentry '關機' --unrestricted { halt ; } 183 menuentry '重新啟動' --unrestricted { reboot ; } 184 185 #https://rhinstaller.github.io/anaconda/boot-options.html 186 #硬盤安裝通用於所有包含"Packages"目錄的 CentOS/Fedora ISO映像(Minimal,DVD,Everything) 187 #網絡安裝通用於所有包含"images"目錄的 CentOS/Fedora ISO映像(Minimal,DVD,Everything,NetInstall) 188 #https://mirrors.zju.edu.cn/centos/7/isos/x86_64/ 189 if [ -f $prefix/linux/CentOS-Minimal.iso ] ; then 190 menuentry '硬盤安裝 CentOS [最小安裝]' --unrestricted { 191 loopback loop0 $prefix/linux/CentOS-Minimal.iso 192 linux (loop0)/isolinux/vmlinuz inst.repo=hd:LABEL=GRUB2:/grub/linux/CentOS-Minimal.iso inst.lang=zh_CN 193 initrd (loop0)/isolinux/initrd.img 194 } 195 menuentry '網絡安裝 CentOS 7.x [不支持WiFi]' --unrestricted { 196 loopback loop0 $prefix/linux/CentOS-Minimal.iso 197 linux (loop0)/images/pxeboot/vmlinuz inst.repo=https://mirrors.aliyun.com/centos/7/os/x86_64/ inst.lang=zh_CN ip=dhcp nameserver=223.6.6.6 198 initrd (loop0)/images/pxeboot/initrd.img 199 } 200 fi 201 202 #https://www.debian.org/releases/stable/amd64/ch05s03.html.zh-cn 203 #https://www.debian.org/releases/stable/amd64/ch06s03.html.zh-cn 204 #最好將用於硬盤安裝的ISO映像放在文件系統的根目錄或第一層子目錄中(可簡化ISO映像的搜索) 205 #https://mirrors.163.com/debian/dists/stable/main/installer-amd64/current/images/hd-media/ 206 #https://mirrors.163.com/ubuntu/dists/bionic/main/installer-amd64/current/images/hd-media/ 207 #硬盤安裝也適用於 Alternative Ubuntu Server ISO [ http://cdimage.ubuntu.com/releases/18.04/release/ubuntu-18.04.1-server-amd64.iso ] 208 if [ -f $prefix/linux/debian/vmlinuz -a -f $prefix/linux/debian/initrd.gz ] ; then 209 menuentry '硬盤安裝 Debian [自動搜索ISO映像(最好放在根目錄)]' --unrestricted { 210 linux $prefix/linux/debian/vmlinuz priority=low vga=791 locale=zh_CN 211 initrd $prefix/linux/debian/initrd.gz 212 } 213 fi 214 #https://mirrors.163.com/debian/dists/stable/main/installer-amd64/current/images/netboot/ 215 #https://mirrors.163.com/ubuntu/dists/bionic/main/installer-amd64/current/images/netboot/ 216 #網絡安裝也適用於 Ubuntu 的 mini.iso 映像(支持WiFi網絡) 217 if [ -f $prefix/linux/debian/mini.iso ] ; then 218 menuentry '網絡安裝 Debian [不支持WiFi]' --unrestricted { 219 loopback loop0 $prefix/linux/debian/mini.iso 220 linux (loop0)/linux priority=low vga=791 locale=zh_CN 221 initrd (loop0)/initrd.gz 222 } 223 fi 224 225 #https://doc.opensuse.org/documentation/leap/startup/html/book.opensuse.startup/cha.boot_parameters.html 226 #https://ftp.sjtu.edu.cn/opensuse/distribution/openSUSE-stable/iso/ 227 if [ -f $prefix/linux/openSUSE-Leap-DVD.iso ] ; then 228 menuentry '硬盤安裝 openSUSE Leap' --unrestricted { 229 loopback loop0 $prefix/linux/openSUSE-Leap-DVD.iso 230 linux (loop0)/boot/x86_64/loader/linux install=hd:/grub/linux/openSUSE-Leap-DVD.iso lang=zh_CN 231 initrd (loop0)/boot/x86_64/loader/initrd 232 } 233 fi 234 #https://mirrors.nju.edu.cn/opensuse/distribution/openSUSE-stable/iso/ 235 if [ -f $prefix/linux/openSUSE-Leap-NET.iso ] ; then 236 menuentry '網絡安裝 openSUSE Leap [支持WiFi]' --unrestricted { 237 loopback loop0 $prefix/linux/openSUSE-Leap-NET.iso 238 linux (loop0)/boot/x86_64/loader/linux install=https://mirrors.aliyun.com/opensuse/distribution/openSUSE-stable/repo/oss/ lang=zh_CN netsetup=dhcp nameserver=223.6.6.6 239 initrd (loop0)/boot/x86_64/loader/initrd 240 } 241 fi
不過，grub.cfg一般都不會手動編輯的，而是用過grub-mkconfig -o /boot/grub/grub.cfg去生成。
grubenv:預設的一些環境變量可以放到這，是一個文本文件
root
root變量一般在grub.cfg執行的過程中設定的，指定了后續腳本中所有文件的其實位置，比如root=(hd0,gpt3)，那么/boot/xxx.img 就是在第一塊硬盤的第三個分區的boot目錄下，如果boot是單獨的分區，比如是第2塊硬盤的第2個分區，那么就是 set root=(hd1,gpt2)； linux vmlinuz-linux； 這兩行代碼來啟動一個linux內核了。
幾點疑問：
1.grub是如何確定鏡像的安裝位置的？
如果是bios/mbr啟動，那么鏡像的安裝位置是固定的，boot.img在mbr上，core.img在post-MBR gap上。你只需要在安裝時指定哪個盤就可以了，比如：
grub-install /dev/sda，
它就會安裝到第一塊盤上。
如果是bios/gpt方式，那么必須要分一個bootable partition（或者叫bios boot，不同分區工具，叫法不一樣），這個分區不要格式化任何文件格式，留着就好了，一般1-2M大就可以，鏡像就安裝在上面。
如果是uefi/gpt方式，那么必須要有一個efi system partition（叫做esp）的專門分區，分區格式是esp，文件系統是flat32。在安裝的時候，先把這個分區掛載上，然后用--efi-directory指定一下他的位置，如果它是掛載到/boot/efi上，那么不用指定，grub-install會默認esp在那。uefi安裝的示例如下：
# grub-install --target=x86_64-efi --efi-directory=esp --bootloader-id=GRUB
--target指定了系統架構，--bootloader-id指定了grub的efi啟動點的名字，到時候你可以在主板設置上看到它。
至於uefi/mbr方式，那種太奇怪了，你不會碰到的。
2.grub-install是在安裝grub時，是如何確定prefix的？
你在哪個操作系統上運行它，這個操作系統的/boot/grub所對應的路徑就是prefix。比如你的操作系統的boot分區在第1塊盤的第3個分區上，那么prefix就是(hd0,gpt3)/grub。這就是網上經常說的默默操作系統去引導啥，比如說Ubuntu系統引導windows，其實就是說啟動點是grub，prefix是Ubuntu的/boot/grub。
說句題外話，一個操作系統是不可能引導另一個操作系統的，只有引導器（BootLoader）如grub才能引導操作系統啟動，或者uefi可以直接引導操作系統啟動。並且，grub還不能直接應道dos（windows）啟動，而是先引導windows系統的引導器（如EasyBCD），再讓這個引導器去引導windows，這種方式成為鏈式引導（chainload），比如：
menuentry 'Windows'{ insmod part_msdos insmod ntfs set root='(hd0,msdos1)' chainloader +1 }
3.是不是一定要掛載esp分區？
如果你確定不會在去動grub了，那么可以不掛載，efi分區只在你操作引導器的時候才有用，平常它是沒有用的。所以看到有些教程說把它掛載到/efi上，有的則是/boot/efi上，甚至有的直接說掛到/boot上這樣方便直接啟動。其實都可以，掛載到不同位置，只影響你grub-install的操作結果，操作過后，他就沒用了。
4.linux內核是如何確定文件掛載樹的？我能不能把/etc也搞到一個單獨的分區上？
有人會說有/etc/fstab，對，沒錯，但是，內核啟動的時候，它首先得知道/etc在那個盤對吧？不然它怎么知道到fstab呀。看來這就是個先有雞還是先有蛋的問題，怎么解決呢？
如果你仔細看上面的grub.cfg，你就會發現，在啟動Linux內核的語句中有許多參數，比如這句： linux (loop0)/boot/x86_64/loader/linux root=live:CDLABEL=openSUSE_Leap_15.0_KDE_Live iso-scan/filename=/grub/linux/openSUSE-Leap-KDE-Live.iso systemd.wants=sshd.service lang=zh_CN ，有一個root=xxx，這就是指定了root參數，所以就能知道/在哪，也就知道了/etc在哪。所以，一般來說你的/etc是不能掛載到單獨的盤的，除非你自己編譯一下內核，加入一個etc=xxx之內的參數，在運行linux命令的適合指定這個etc的盤，這樣你就可以把etc單獨搞到別的盤了，但一般沒有人有這么蛋疼的需求。如果你一定要這么做，可以參考一下這個老哥《Moving /etc to separate partition》。