深入了解 GNU GRUB - 03 diskboot.S 3.1 diskboot.S執行時的環境 & 3.2 diskboot.S代碼結構

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diskboot.S位于目錄boot/i386/pc/，最終生成diskboot.img。這部分指令被加載到0x8000~0x81FF。diskboot.img加載GRUB核心到0x8200開始的記憶體位置，并将系統控制權交給GRUB核心。用到的BIOS例程和boot.S中相同。是以本章隻描述如下内容：

  1)    diskboot.S執行時的環境

  2)    diskboot.S代碼結構

  3)    diskboot.S詳細注釋

  4)    diskboot.S模拟實作

本章最後也模拟一個diskboot的實作。

3.1 diskboot.S執行時的環境

boot.img跳轉到bootdisk.img之前，已經配置好堆棧和一些寄存器及參數值。是以diskboot假設如下條件已經是滿足的：

  1)    堆棧。SS和SP已配置好，有可用的堆棧。

  2)    寄存器DL。DL中儲存正确的引導驅動器。

  3)    寄存器SI。SI中儲存DAP位址。

  4)    寄存器DS。設定有正确的資料段DS。

事實上，在跳轉到diskboot.img之前，boot.img确實做好了配置。堆棧SS:SP=0x0000:0x2000；DL中包含正确的引導驅動器；SI指向DAP位址，是以-1(%si)确定磁盤讀取模式（LBA為1，CHS為0），如果是CHS讀取，磁盤CHS參數含有正确值；資料段寄存器DS=0。

3.2 diskboot.S代碼結構

diskboot.S生成512位元組機器碼，其中0x0~0x147共328位元組是指令，0x148~0x1FF共184位元組用來儲存資料集，每個資料集占用12位元組，可以儲存15個資料集。對于每個資料集，其中0~7位元組表示起始扇區數，在安裝時候指定；8~9位元組表示扇區數，10~11位元組表示目的段位址，都在生成鏡像（grub-mkimage）時确定。必須存在一個扇區數為0的資料集表示資料集讀取結束，是以可以存在14個有效資料集。目前隻使用了一個。我反解了一個安裝後的diskboot.img，顯示隻用了一個資料集，其值如下：

  起始扇區LBA位址: 0x0000 0000 0000 0002

  扇區數: 0x002e

  目的段位址: 0x0820

可知，grub核心的起始扇區是2扇區，扇區數46（0x2E==46），加載到0x8200起始記憶體處。這個grub核心的大小為46*512=23KiB。

diskboot.S壓棧首先儲存驅動器。輸出提示資訊”loading”，設定第一個資料集的位址，然後進入循環讀取資料。

根據boot.img中設定的讀取模式（LBA/CHS）和資料集中的起始扇區、扇區數、目的段位址，讀取資料并儲存到記憶體中（偏移量為0，是以目的段位址唯一确定記憶體位址）。每調用一次讀中斷，都提示一個”.”到終端，對于慢速儲存設備，使用者可以快速得到回報，以免在加載資料期間，使用者誤以為當機而進行強制性關機措施等。

在一個資料集内循環讀取時，循環标簽是LOCAL(setup_sectors)，一個資料集完成後，設定處理上一資料集，并跳轉到LOCAL(bootloop)開始處理，如果這個資料集的扇區數為0，則跳轉到LOCAL(bootit)，否則繼續資料集内的循環LOCAL(setup_sectors)。

資料讀取完畢後，執行LOCAL(bootit)處代碼，這裡将輸出提示資訊”/r/n”，還原DX寄存器（儲存引導驅動器），并以CS:IP=0x0000:0x8200跳轉執行，這裡正是kernel.img所在記憶體位址。

BIOS讀中斷過程（LBA/CHS）參考boot.S中的注釋，此處不再重複。