Linux bootloader编写要领

敷衍移植 linux 到别的开辟板的人来说，编写 boot loader 是一个不可克制的进程。敷衍学习linux的人来讲，编写 bootloader 也是一个很有寻衅性的变乱。本文通过对 linux引导协议举行阐发，过细叙述了怎样编写一个可以在 i386 呆板上引导 2.4.20内核的底子的bootloader。

    1.概述

    linux运行在掩护模式下，但是当呆板启动复位的时间却处于实模式下。以是写bootloader做的变乱也是在实模式之下的。

    linux的内核有多种格局，老式的zImage和新型的bzImage。它们之间最大的差别是敷衍内核体积大小的限定。由于zImage内核须要放在实模式1MB的内存之内，以是其体积受到了限定。如今采取的内核格局大多为bzImage，这种格局没有1MB内存限定。本文以下部分紧张以bzImage为例举行阐发。

    2.bzImage格局内核的布局

    bzImage内核从前向后分为3个部分，前512字节被称为bootsect，这便是软盘引导linux时用到的bootloader，要是不从软盘引导，这部分就没有效，此中存储了一些编译时天生的内核启动选项的默认值。从512个字节开始的512*n个字节称为setup部分，这是linux内核的实模式部分，这部分在实模式下运行，紧张结果是为掩护模式的linux内核启动准备环境。这个部分着末会切换进入掩护模式，跳转到掩护模式的内核实行。着末的部分便是掩护模式的内核，也便是真正意义上的linux内核。此中n的大小可以从bootsect后半部得到，过细地点可以参阅linux boot protocol。

    3.引导进程概述

    第一步，打开冰箱门；第二步把大象放到冰箱里……不要笑，进程便是这么大抵。起首须要把linux内核的setup部分拷贝到9020H:0开始的地点，然后把掩护模式内核拷贝到1MB开始的地点，然后根据Linux Boot Protocol 2.03的内容设置参数区的内容，基地点便是9000H：0，着末利用一条ljmp $0x9020,$0跳转到setup段，剩下的变乱便是linux本身的了^_^,公然大抵吧！

    4.THE LINUX/I386 BOOT PROTOCOL

    这个便是我们引导linux所利用的协议，它的位置在：Documetation/i386/boot.txt中。内里过细的写了引导linux所须要知道的齐备知识，敷衍别的体系布局的CPU，也肯定存在着雷同的东东，仿照本文的要领就可以了。

    5.细节一：底子引导参数

    固然我们不指定恣意参数linux内核也可以启动，但是如许有大概启动进入一个我们不支持的framebuffer模式，导致没有恣意屏幕表现；也大概mount了错误的根分区失败，导致No Init Found的kernel panic。以是我们必须要指定一些东西。

    要是你像我一样是一个懒人，那么可以直接把bootsect拷到9000H：0的位置，利用软盘引导时它会把本身复制到这个地方的，这内里有些默认的设置，详情请见boot.txt。

    起首是root的位置，这里bootsect_pos指向的是9000H:0的地点。

 bootsect_pos[0x1fc] = root_minor; bootsect_pos[0x1fd] = root_major;  

    此中root_minor和root_major分别是root的主配置号和次配置号。

    当前表现模式：

 bootsect_pos[0x1fa] = 0xff; bootsect_pos[0x1fb] = 0xff;  

    这两个数值相称于引导参数vga=0xHHH的值，两个0xff代表文本模式。

 bootsect_pos[0x210] = 0xff;  

    这是在设置你的bootloader的典范，着实只要不是0就行，由于0代表的loader太旧无法引导新的内核，setup发明这个后就会停下来。根据典范你应该写成0xff，这表现未知的boot loader，要是你的bootloader已经得到了一个官方分派的type id，那就写上本身的数值。

    6.细节二：怎样加载内核

    要是你如今的环境是一无全部，那么必须利用bios克制大概ATA指令去读硬盘了，不过要是你手中要是有底子的DOS体系，那么就可以利用DOS的步调了。为了可以大概利用整个4GB的地点空间，我利用了WATCOM C写了个小步调读内核，不过你可以仿照bootsect内里的做法，在实模式中读一部分，然失队入到掩护模式拷贝到1MB以上，然后再从实模式读一部分……须要过细1:9000H:0也是DOS占用的地点空间，以是读完内核后就不要返回DOS了，不然会有标题；

    过细2:肯定包管是纯DOS，不要加载HIMEM大概EMM386如许的东西，它们会使上面的引导进程失败。loadlin倒是可以来者通吃险些全部的DOS，不过它的作者也是这方面的大牛，对DOS下的内存办理非常的熟习。我们如今研究这些陈腐的东西很难找数据了，何况我们是在写bootloader，不是DOS killer^_^。

    7.引导时的高级结果

    1)initrd

    initrd是启动时的一个小假造盘，一样通常用它来实现模块化的内核。引导initrd的要领紧张有两个要点：
第一，把initrd读入内存，我们可以仿照大多数boot loader的要领把它放在内存的最高端；
第二，设置initrd的肇始位置和长度

    bootsect_pos[0x218]开始的4个字节放的是肇始物理地点，bootsect_pos[0x21c]开始的4个字节放的是initrd的长度。

    2)command_line支持

    用command_line你可以给内核传一些参数，本身定制内核的活动。我是如许做的，起首把command_line放在9900H:0的地点里，然后把9900H:0的物理地点存放在bootsect_pos[0x228]开始的4个字节内里。过细肯定是物理地点，以是你应该放99000H这个数，然后内核就会辨认你的command_line了。

    8.结束语

    写本文的目标紧张是为了用最少的语言和最短的时间阐发bootloader的原理，真正的权势巨头数据还是要看linux内核源码和boot.txt文件。我曾经写过一个例子loaderx，利用WATCOM C和TASM，WATCOM C是一个可以在DOS下天生能访问4GB物理地点步调的C编译器，内里也有过细的表明和文档阐发。可以从下面的地点下载：loaderx.tar.gz