老笔记本，一直用的ubuntu14.04与win7双系统。因为怕折腾，一直没有升级ubuntu，毕竟里面有数年常用的数据、软件，升级的话不折腾几天是搞不定的。不过ubuntu14.04的支持基本到头了，趁着ubuntu20.04 LTS新鲜出炉，决定尝试一下。
这一尝试，首先出现的问题就是引导挂了。只进入了grub shell，然后我进入LiveCD用boot-repair一顿操作，把win7的启动也弄挂了，这。。。只能手动慢慢修了。要修就得先知道UEFI是怎么工作的，这里先简单说下UEFI的启动过程。
支持UEFI的主板上都有NVRAM(Non-Volatile Ram即掉电也不丢失数据的存储空间)，安装操作系统的时候，通常都会在NVRAM写入引导项，这个列表除了安装操作系统时写入的引导项，还有一些固定的硬件引导项，比如硬盘、U盘、网络启动)。在开机的时候，进入BIOS应该是能看到这个列表的，不同的主板操作不一样，我机子上的NVRAM列表看起来是这样的：
ubuntu是安装ubuntu时写入的引导项，IPV4、Boot From EFI File则是一些固定的硬件引导项。
实现UEFI启动，硬盘上还需要有一个ESP分区(EFI system partition)，然后安装操作系统时，会在ESP分区写入引导文件。我机子上的ESP分区大概是这样的：
~$ sudo tree /boot/efi/EFI -L 3
/boot/efi/EFI
├── Boot
│ ├── BOOTX64.CSV
│ ├── bootx64.efi
│ ├── grub.cfg
│ ├── grubx64.efi
│ ├── mmx64.efi
│ └── shimx64.efi
├── Microsoft
│ └── Boot
│ ├── BCD
│ ├── BCD.LOG
│ ├── BCD.LOG1
│ ├── BCD.LOG2
│ ├── bootmgfw.efi
│ ├── bootmgr.efi
│ ├── BOOTSTAT.DAT
│ ├── cs-CZ
│ ├── da-DK
│ ├── de-DE
│ ├── el-GR
│ ├── en-US
│ ├── es-ES
│ ├── fi-FI
│ ├── Fonts
│ ├── fr-FR
│ ├── hu-HU
│ ├── it-IT
│ ├── ja-JP
│ ├── ko-KR
│ ├── memtest.efi
│ ├── nb-NO
│ ├── nl-NL
│ ├── pl-PL
│ ├── pt-BR
│ ├── pt-PT
│ ├── ru-RU
│ ├── sv-SE
│ ├── tr-TR
│ ├── zh-CN
│ ├── zh-HK
│ └── zh-TW
└── ubuntu
├── BOOTX64.CSV
├── grub.cfg
├── grubx64.efi
├── mmx64.efi
└── shimx64.efi
28 directories, 19 files
其中，Boot目录是ESP分区的默认目录，Microsoft是win7的引导目录，ubuntu则是ubuntu的引导目录，注意，ESP分区是fat格式，这些目录及文件名不区分大小写。
当开机时，主板加电，会从NVRAM中读取引导列表，按顺序一个个去尝试引导启动，如果成功，就会进入对应的操作系统。例如，我的机子在开机时选择ubuntu的话，则主板会根据NVRAM中ubuntu这个项中的信息，直接加载ESP分区中的ubuntu/shimx64.efi，然后ubuntu/shimx64.efi会启动grub，接着由grub启动ubuntu，完成ubuntu的启动。如果选择从硬盘启动(我机子的BIOS中没显示这个项，后面会说到)，那就会在硬盘中查找ESP分区(ESP分区在同一个硬盘可以有多个，会一个个去试)，如果ESP分区中存在/Boot/bootx64.efi，就运行这个文件，完成引导，所以Boot目录称为ESP的默认目录。
回到之前的问题，我安装ubuntu后，没能引导进系统，而是挂在grub shell了，说明UEFI已经正确加载了ubuntu/shimx64.efi，但在grub那一步，grub没能成功启动ubuntu，这可能是配置错误，比如grub.conf错误。但我的系统是全新安装的，grub的配置不大可能会出问题，可能是一些环境变量不对，尝试手动加载。我的硬盘是gpt模式，ubuntu安装在第7个区分，没有使用独立的boot分区，因此boot目录是在ubuntu分区的boot目录下，即(hd0,gpt7)/boot/grub。如果不记得安装在哪个分区，可以用ls (hd0,gpt7)这样一个个去试，会打印一些分区信息
grub > ls (hd0), (hd0,gpt8),(hd0,gpt7),(hd0,gpt6),(hd0,gpt5),(hd0,gpt4),(hd0,gpt3),(hd0,gpt2),(hd0,gpt1) grub > set root=(hd0,gpt7) grub > set prefix=(hd0,gpt7)/boot/grub grub > insmod normal grub > normal
如果成功，会出现后面那个grub菜单，即可进入系统。如果失败，或者无法引导进入系统，那么说明grub已经没救了(至少以我的水平救不了了)，你需要一个LiveCD之类的盘了。进入系统后，就需要修复一下grub了
sudo update-grub Sourcing file `/etc/default/grub' Sourcing file `/etc/default/grub.d/init-select.cfg' 正在生成 grub 配置文件 ... 找到 Linux 镜像：/boot/vmlinuz-5.4.0-26-generic 找到 initrd 镜像：/boot/initrd.img-5.4.0-26-generic Adding boot menu entry for UEFI Firmware Settings 完成
update-grub会搜索当前系统，查找各种启动，然后完成修复。按我的理解，update-grub只是修复grub引导，即对应/boot/grub目录下的东西，并不会修改ESP分区以及NVRAM的东西，但Adding boot menu entry for UEFI Firmwre Settings实在让人困惑，这个像是往NVRAM添加引导项。
如果进入的是LiveCD，那么当前系统并不是你想要修复的系统，你想修复的系统还在硬盘上，那么手动修复就复杂多了，我没这样操作过。在LiveCD可以使用boot-repair来修复
sudo add-apt-repository ppa:yannubuntu/boot-repair && sudo apt-get update sudo apt-get install -y boot-repair && boot-repair
boot-repair是一个带UI的程序，在菜单里找到它直接按提示操作就好。我的机子修复好以后，ubuntu能进了，但是win7的导引没了。而且，出现了新的问题
每次启动时，都会提示
System BootOrder not found. Initializing defaults. Creating boot entry "Boot0001" with label "ubuntu" for file "\EFI\ubuntu\shhimx64.efi"
而且这个Boot0001会依次增加为Boot0001、Boot0002、Boot0003，这样一直加下去，但是能正常进入ubuntu系统。根据上面UEFI的启动过程，可以推断，提示这个的时候，主板还没加载任何efi文件，而是在尝试引导某个NVRAM中的启动项时失败，然后主板在ESP分区找到了\EFI\ubuntu\shimx64.efi这个文件，并用这个文件引导ubuntu。我的直觉是NVRAM列表有问题，需要修复下。在ubuntu下，可以用efibootmgr来管理NVRAM列表
~$ efibootmgr BootCurrent: 0002 Timeout: 0 seconds BootOrder: 0002 Boot0000* ubuntu Boot0001* ubuntu Boot0002* ubuntu $ efibootmgr -v BootCurrent: 0002 Timeout: 0 seconds BootOrder: 0002 Boot0000* ubuntu HD(1,GPT,2b776bfe-665b-4a9a-995f-4c74e11712a4,0x800,0x95800)/File(\EFI\ubuntu\shimx64.efi) Boot0001* ubuntu HD(1,GPT,2b776bfe-665b-4a9a-995f-4c74e11712a4,0x800,0x95800)/File(\EFI\ubuntu\shimx64.efi) Boot0002* ubuntu HD(1,GPT,2b776bfe-665b-4a9a-995f-4c74e11712a4,0x800,0x95800)/File(\EFI\ubuntu\shimx64.efi) sudo efibootmgr -b 0001 -B sudo efibootmgr -b 0002 -B sudo efibootmgr -o 0000 sudo efibootmgr -b 0000 -a
通过efibootmgr指令可以看到主板已经给NVRAM列表添加了几个ubuntu，通过efibootmgr -v可以查看他们的参数（当选择NVRAM的一个启动项时，主板知道去哪个分区运行哪个efi文件，就是根据这些参数来的）。但是并没有看出什么问题，似乎一切正常。于是我把多余的删除了
sudo efibootmgr -b 0001 -B # 把启动项0001删了 sudo efibootmgr -b 0002 -B # 把0002删了 sudo efibootmgr -o 0000 # 设置0000为第一启动顺序 sudo efibootmgr -b 0000 -a #设置0000为活动启动项
重启，结果发现还是一样，主板又自动加了一个0001回来，参数还是一模一样。我怀疑是哪里操作错误，没修改到NVRAM列表，于是把它们又删了，还故意创建了一个win的引导项
~$ sudo efibootmgr -c -d /dev/sda -p 1 -L "Windows Boot Manager" -l "\EFI\microsoft\bootmgfw.efi" BootCurrent: 0002 Timeout: 0 seconds BootOrder: 0001,0000 Boot0000* ubuntu Boot0001* Windows Boot Manager
重启，发现NVRAM列表确实有修改到，多了Windows Boot Manager，不过问题依然存在。
至此，NVRAM像是没有问题的，那么我就怀疑ESP分区了。于是我直接把ESP分区给格了。然后重新安装
:~$ sudo update-grub Sourcing file `/etc/default/grub' Sourcing file `/etc/default/grub.d/init-select.cfg' 正在生成 grub 配置文件 ... 找到 Linux 镜像：/boot/vmlinuz-5.4.0-26-generic 找到 initrd 镜像：/boot/initrd.img-5.4.0-26-generic Adding boot menu entry for UEFI Firmware Settings 完成 :~$ sudo grub-install /dev/sda 正在为 x86_64-efi 平台进行安装。 安装完成。没有报告错误。
update-grub是修复/boot/grub的，我这里并没修改，其实是不需要运行的，不过为了保险再修复一次。grub-install是把当前系统的启动信息安装到ESP分区，会在ESP分区生成ubuntu目录和Boot目录，并且在NVRAM添加引导项。然后检测ESP分区(在ubuntu20.04里，已挂载到/boot/efi/EFI目录，ls就能看到文件)的各个文件，确认Boot和ubuntu目录确实存在，并且各文件的日期也是刚更新的，然后重启，问题依然存在。
到了这里，我已经技穷了，实在想不出来有啥可以操作的了。甚至还试了下在LiveCD下修复
mkdir /mnt/sda7 mount /dev/sda7 /mnt/sda7 grub-install --boot-directory=/mnt/sda7 /dev/sda # 由于LiveCD不是要修复的系统，需要把要修复的系统mount到当前系统 # 然后修复的时候指定启动目录为需要修复的系统目录
然而并没有什么区别。疯狂地google "System BootOrder not found"这些关键字，发现有不少例子，都没能说明白啥原因造成，不过我也尝试了他们的一些做法：
1. 在BIOS设置中把ubuntu放到第一项，但是我的BIOS没有这个选项，尝试失败
2. 尝试创建一个启动项，手动指定到ESP分区的/ubuntu/shimx64.efi。我机子的BIOS确实有一个Customized Boot，不过不管我输入啥，在NVRAM列表中都不会出现这个选项，只能放弃了
3. 直接使用Boot From EFI File从ESP分区的/boot/bootx64.efi启动，能进入系统，但问题依旧
4. 直接从NVRAM中选择ubuntu进入，问题解决，但我机子的BIOS无法设置ubuntu为第一启动项，所以这个不是办法
5. 接使用Boot From EFI File从ESP分区的/ubuntu/shimx64.efi启动，问题解决，但是这个只能手动启动
6. 把ESP分区里的/ubuntu/shimx64.efi覆盖/Boot/bootx64.efi，问题依然
7. 把ESP分区Boot目录里的文件全删了，复制ubuntu目录中的所有文件到Boot目录，然后把shimx64.efi改名bootx64.efi，问题解决
现在，"System BootOrder not found"这个问题是如何出现的，没法知道原因。google得到的结果里，多数也归为BIOS固件和UEFI的兼容问题，并且不少都提到hp笔记本的固件，我的刚好就是hp笔记本。没办法解决这个问题，只能绕过它。从结果上看，这有几个问题。第一，grub-install在ESP分区生成的Boot/bootx64.efi，在我的笔记本上无法正常引导ubuntu；第二，hp的BIOS没有按UEFI标准来引导系统，NVRAM列表上一直有ubuntu，但是没有硬盘的选项，而启动的时候，却直接从硬盘启动，然后执行/Boot/bootx64.efi，正常应该是先尝试NVRAM中设定的选项；第三，hp这个BIOS很坑，不仅不能像别的那样设定NVRAM的启动顺序，它一直有一个OS Boot Manager，这个OS Boot Manager用efibootmgr看不到，改不了，选中的时候主是从硬盘启动，我怀疑直接从硬盘启动就是这个隐藏选项的问题
ubuntu的启动问题总算解决了，下一步，就是要修复win7的启动。windows系统启动时，加载ESP分区的EFI/Microsoft/bootmgfw.efi文件，bootmgfw.efi读取目录下的BCD文件（boot configuration data），BCD保存了win的启动信息，比如在哪个分区。如果是多个win系统，也是在这里配置。根据BCD，加载对应分区的“\windows\system32\winload.efi”，之后winload.efi加载windows内核，启动完成。
win也提供了启动修复工具：bcdboot.exe。进入PE，确保win系统分区和ESP分区已挂载，我这里刚好是C和H盘，和bcdboot的帮助文档一致
执行
bcdboot c:\windows /s h: /f UEFI /l zh-cn :: 表示c:\windows为系统目录 :: h为ESP分区 :: 启动方式为UEFI :: 启动语言为中文简体
执行完后，检查ESP分区，正确创建了Microsoft目录。PS：看网上有些人说bcdboot修复会覆盖ESP分区里的Boot目录，我试了下，在我机子并不会出现这种情况，如果出现了再用ubuntu的启动文件重新覆盖一次。
重启，我发现在BIOS里并没有windows的引导项。但是，我用efibootmgr来检查，win7引导项是有在NVRAM列表中的，而我的ubuntu反而不见了。。。也不知道是bcdboot给清了，还是主板BIOS的问题，不过反正ubuntu那个引导项从来不会排在第一启动项，所以我也不纠结这个，直接默认从硬盘启动就好。
:~$ efibootmgr -v
BootCurrent: 0000
Timeout: 0 seconds
No BootOrder is set; firmware will attempt recovery
Boot0000* Notebook Hard Drive BBS(HD,,0x0).......................................................................
Boot0001* SD Card BBS(7,,0xa0).......................................................................
Boot0002* Windows Boot Manager HD(1,GPT,2b776bfe-665b-4a9a-995f-4c74e11712a4,0x800,0x95800)/File(\EFI\Microsoft\Boot\bootmgfw.efi)WINDOWS.........x...B.C.D.O.B.J.E.C.T.=.{.9.d.e.a.8.6.2.c.-.5.c.d.d.-.4.e.7.0.-.a.c.c.1.-.f.3.2.b.3.4.4.d.4.7.9.5.}....................
在UEFI模式下，Linux + Win双系统引导只有两种方式，一是由BIOS引导，在NVRAM列表里直接选择启动哪个系统，不过我这里在BIOS里没有出现win的引导项，而且没法设置默认ubuntu启动，所以不考虑；二是由Linux的grub来引导win系统。不存在win引导linux的选项，因为到目前为止，一旦加载ESP分区的/Microsoft/Boot/bootmgfw.efi。它就会读取BCD中的配置，如果有多个系统，就会出现一个选择菜单，如果这里加了一个linux系统，它是不认linux系统的数据，引导不成功的，所以它可以引导多个windows，但不能引导linux系统。
进入ubuntu，用update-grub来更新grub配置
~$ sudo update-grub Sourcing file `/etc/default/grub' Sourcing file `/etc/default/grub.d/init-select.cfg' 正在生成 grub 配置文件 ... 找到 Linux 镜像：/boot/vmlinuz-5.4.0-26-generic 找到 initrd 镜像：/boot/initrd.img-5.4.0-26-generic 找到 Windows Boot Manager 位于 /dev/sda1@/EFI/Microsoft/Boot/bootmgfw.efi Adding boot menu entry for UEFI Firmware Settings 完成
如果win的启动配置正确，update-grub应该是能够分析到win的引导并加入到grub中，如果不行，那得手动编辑/boot/grub/grub.cfg来手动添加入口。由于grub配置和ESP分区无关，因此不需要grub-install，重启，应该能在grub选择菜单中看到win7了。
关于SecureBoot，安全启动，是说在整个启动过程中，所调用的文件都是经过签名的。比如启动用的shimx64.efi，还有系统启动时一些驱动等。ubuntu官方的文件是有签名的，因此支持安全启动，但是有一些驱动是私有的，比如AMD、NVIDIA的显卡驱动，是没有经过签名的，如果有用这类的驱动，就得关闭安全启动。
关于UEFI CSM(Compatibility Support Module)，UEFI的兼容模块，允许操作系统以旧的BIOS-MBR模式启动。win7必须得开启CSM才能正常启动，部分人以为是win7需要MBR模式引导，这个是错误的。关闭CSM，用UEFI ＋ GPT的方式win7一样能引导，只是卡在启动中，一般是在windows那个图标的位置就花屏了。UEFI不仅仅是从NVRAM读取引导项，去ESP分区加载引导程序这么简单的，这只是它一小部分的功能。它的另一个功能，是定义了UEFI下的一些显示规则，所以UEFI的主板，启动过程可以做得很炫酷。UEFI引导win7是没问题的，但是win7的驱动不支持UEFI的显示，因此完成引导后，就跑不下去了。有传闻说，只要愿意启动过程黑屏，win7也是可以纯UEFI启动的(我没试过，尝试的话后果自负)
设置启动过程黑屏
bcdedit.exe /store S:\efi\Microsoft\boot\bcd /set {default} novesa on
然后删掉vga.sys
C:\Windows\System32\drivers，把vga.sys
而ubuntu20.04是两者都支持的，但在CSM模式下，明显驱动没写好，OEM logo被拉伸了，正常情况下，hp这个应该是圆的