使用Bochs和Grub建立可引导硬盘镜像

Bochs,发音同box,是我非常喜欢的虚拟机,灵活易用方便配置,功能极强,用来调试Linux内核是非常合适的。这篇博文主要讲解如何建立硬盘镜像,并且将Grub安装上去,最后的结果就是bochs启动后能进入到grub引导界面。下一篇文章再讲解如何在镜像上安装Linux内核。 硬盘基础知识

硬盘的专业术语中有:柱面,磁头,扇区,每磁道扇区数这几个概念。

每个盘片有两个磁头,分别位于两面上,从0开始依次编号,英语中称为Heads,汉语中一般翻译为0面、1面......一般来说硬盘有16个盘面(磁头)

每个面都有很多同心圆轨道称为磁道,从外向内依此编号为0道、1道......,英语中称为Tracks

所有盘面上半径相同的磁道正好组成一个圆柱面,称为柱面,和磁道编号相同,英语中称为Cylinders

每个磁道上划分出很多扇形区域,称为扇区,每个磁道上的扇区都从1开始编号,每个扇区512字节,英语中称为Sectors。一个磁道一般有63个扇区。

磁盘定位使用CHS,即柱面、磁头、扇区,或称为磁道、盘面、扇区。通常所说的0面0道1扇区指的就是第0面(第0号磁头)、第0磁道(柱面)、第1扇区。

一个需要注意的地方:每磁道扇区编号从1开始,全硬盘绝对扇区编号从0开始。

整块硬盘可以分为很多分区,每个分区可以格式化为不同的文件系统。每个分区的第1扇区(相对该分区开始来讲),叫做引导扇区(Boot Sector)。在全硬盘的第0扇区,也有一块引导扇区,为了以示区别,将之称为主引导扇区(Master Boot Sector,MBR)。MBR里面前446字节是引导程序,后面紧跟64字节的分区表,再加上2字节的引导标志正好是512字节。每个分区的分区表表项为16字节,整个分区表可以记录四个分区的信息,所以一块硬盘只能有4个主分区。引导扇区一共5个(4个分区的+1个MBR)

每个柱面的扇区数为:63x16,又因为每个扇区512字节,所以一个柱面共计63x16x512=516096B

制作空白硬盘镜像

我们制作一个50M左右的镜像,16个磁头,每磁道扇区数63,即一个柱面516096个字节,大约需要100个柱面。

dd if=/dev/zero of=hd.img bs=516096c count=100

if是输入,of是输出,516096c后面的字母c表示单位是1,即516096个字节,写入100次,每次516096个字节。 空白镜像制作完毕。

初始化磁盘并分区 fdisk -u -C100 -S63 -H16 hd.img

指定好柱面数、每磁道扇区数、磁头数。 这个命令的操作如下:

Device contains neither a valid DOS partition table, nor Sun, SGI or OSF disklabel Building a new DOS disklabel with disk identifier 0x49b37849. Changes will remain in memory only, until you decide to write them. After that, of course, the previous content won't be recoverable. Warning: invalid flag 0x0000 of partition table 4 will be corrected by w(rite) WARNING: DOS-compatible mode is deprecated. It's strongly recommended to switch off the mode (command 'c'). Command (m for help): c #关闭DOS Compatibility flag,不关闭也没事 DOS Compatibility flag is not set Command (m for help): n #新建分区 Command action e extended p primary partition (1-4) p #类型为主分区 Partition number (1-4): 1 #该分区是第一个分区,实际上我们就建立这一个分区 First sector (1-100799, default 1): 63 #该分区从硬盘绝对第63扇区开始,留下前面的0-62扇区给grub等引导程序,这是DOS时代留下来的约定。 Last sector, +sectors or +size{K,M,G} (63-100799, default 100799): #直接回车,让该分区直至硬盘最后的扇区结束 Using default value 100799 Command (m for help): w #写入分区数据并退出 The partition table has been altered! Syncing disks. 挂载硬盘镜像 losetup -o 32256 /dev/loop0 hd.img

-o 32256是跳过63x512=32256个字节再挂载,还记得第一分区是从硬盘镜像绝对第63扇区开始的吧,这一步就是跳过0-62分区,即跳过32256个字节,直接把第一分区挂载到loop0上。 这一步之所以不用mount是因为mount是用来挂载文件系统的,现在硬盘镜像第一分区里还没有文件系统。losetup命令用来将硬盘分区挂载到loop0设备上。

格式化文件系统 mkfs.ext3 /dev/loop0

将挂到loop0上的分区格式化为ext3文件系统

挂载文件系统

现在文件系统已经建立,是时候将之挂载了

mount -t ext3 /dev/loop0 /mnt

这命令我就不解释了,很简单。

建立boot和grub目录 mkdir -p /mnt/boot/grub

将当前系统上的grub程序文件复制进去,

cp /boot/grub/stage1 /boot/grub/stage2 /boot/grub/e2fs_stage1_5 /mnt/boot/grub/

这一步你也可以自己下载grub源码编译,编译完后也会出现stage1、stage2、e2fsstage15这几个文件,这是grub的核心程序,stage1待会儿会被放到MBR里,开机时BIOS会把MBR里的stage1取到内存里执行,之后stage1会取出stage2文件执行,然后是e2fsstage15。

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