深入理解 GNU GRUB - 03 diskboot.S 3.1 diskboot.S执行时的环境 & 3.2 diskboot.S代码结构

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diskboot.S位于目录boot/i386/pc/，最终生成diskboot.img。这部分指令被加载到0x8000~0x81FF。diskboot.img加载GRUB内核到0x8200开始的内存位置，并将系统控制权交给GRUB内核。用到的BIOS例程和boot.S中相同。因此本章只描述如下内容：
  1)    diskboot.S执行时的环境
  2)    diskboot.S代码结构
  3)    diskboot.S详细注释
  4)    diskboot.S模拟实现

本章最后也模拟一个diskboot的实现。

 

3.1 diskboot.S执行时的环境
boot.img跳转到bootdisk.img之前，已经配置好堆栈和一些寄存器及参数值。因此diskboot假设如下条件已经是满足的：
  1)    堆栈。SS和SP已配置好，有可用的堆栈。
  2)    寄存器DL。DL中保存正确的引导驱动器。
  3)    寄存器SI。SI中保存DAP地址。
  4)    寄存器DS。设置有正确的数据段DS。
事实上，在跳转到diskboot.img之前，boot.img确实做好了配置。堆栈SS:SP=0x0000:0x2000；DL中包含正确的引导驱动器；SI指向DAP地址，因此-1(%si)确定磁盘读取模式（LBA为1，CHS为0），如果是CHS读取，磁盘CHS参数含有正确值；数据段寄存器DS=0。

 

3.2 diskboot.S代码结构
diskboot.S生成512字节机器码，其中0x0~0x147共328字节是指令，0x148~0x1FF共184字节用来保存数据集，每个数据集占用12字节，可以保存15个数据集。对于每个数据集，其中0~7字节表示起始扇区数，在安装时候指定；8~9字节表示扇区数，10~11字节表示目的段地址，都在生成镜像（grub-mkimage）时确定。必须存在一个扇区数为0的数据集表示数据集读取结束，因此可以存在14个有效数据集。当前只使用了一个。我反解了一个安装后的diskboot.img，显示只用了一个数据集，其值如下：
  起始扇区LBA地址: 0x0000 0000 0000 0002
  扇区数: 0x002e
  目的段地址: 0x0820
可知，grub内核的起始扇区是2扇区，扇区数46（0x2E==46），加载到0x8200起始内存处。这个grub内核的大小为46*512=23KiB。
diskboot.S压栈首先保存驱动器。输出提示信息”loading”，设置第一个数据集的地址，然后进入循环读取数据。
根据boot.img中设置的读取模式（LBA/CHS）和数据集中的起始扇区、扇区数、目的段地址，读取数据并保存到内存中（偏移量为0，因此目的段地址唯一确定内存地址）。每调用一次读中断，都提示一个”.”到终端，对于慢速存储设备，用户可以快速得到反馈，以免在加载数据期间，用户误以为死机而进行强制性关机措施等。
在一个数据集内循环读取时，循环标签是LOCAL(setup_sectors)，一个数据集完成后，设置处理上一数据集，并跳转到LOCAL(bootloop)开始处理，如果这个数据集的扇区数为0，则跳转到LOCAL(bootit)，否则继续数据集内的循环LOCAL(setup_sectors)。
数据读取完毕后，执行LOCAL(bootit)处代码，这里将输出提示信息”/r/n”，还原DX寄存器（保存引导驱动器），并以CS:IP=0x0000:0x8200跳转执行，这里正是kernel.img所在内存地址。
BIOS读中断过程（LBA/CHS）参考boot.S中的注释，此处不再重复。