《操作系统真象还原》：第一章 环境配置

第 0 章：一些你可能正感到迷惑的问题

摘记

0.28 MBR、EBR、DBR 和 OBR 各是什么

MBR 位于整个硬盘最开始的块， EBR 位于每个子扩展分区，各子扩展分区中只有一个逻辑分区。 MBR 和 EBR 位于分区之外的扇区，而 OBR 则属于主分区和逻辑分区最开始的扇区，每个主分区和逻辑分区中都有 OBR 引导扇区。

操作系统时如何被启动的？

计算机在接电后运行的是 BIOS，BIOS 进行一些简单的检测和初始化工作后，将存在0盘0道1扇区的主引导记录 MBR 加载到内存固定位置0x7c00，此时 BIOS 就把 CPU 使用权交给了 MBR。
MBR 扇区中除了引导程序外，还有 64 字节大小的分区表，分区表中每个分区表项占 16 字节，因此 MBR 分区表中可容纳 4 个分区。MBR 要从各分区表项中最开始的 1 字节寻找值为0x80的分区，此分区中存在操作系统。找到该分区后 MBR 就将 CPU 使用权交给操作系统引导记录 OBR。
每个分区的起始扇区称为 OBR 引导扇区，在 OBR 扇区的前 3 个字节存放了跳转指令，该跳转指令将 CPU 带入操作系统引导程序，至此 MBR 完成了他的工作。
需要注意的是，OBR 中的跳转指令跳往的目标地址并不固定，这是由所创建的文件系统决定的，对于 FAT32 文件系统来说，此跳转指令会跳转到本扇区便宜 0x5A 字节的操作系统引导程序处。当然不管跳转目标地址是多少，总之那里通常是操作系统的内核加载器。

第 1 章：部署工作环境

软件安装

sudo apt install gcc
sudo apt install nasm
sudo apt install bochs*

Bochs 配置

切到/usr/share/bochs 目录，将配置文件/etc/bochs-init/bochsrc复制过来改名为bochsrc.disk，我的配置文件：

config_interface: textconfig
display_library: sdl2
romimage: file=/usr/share/bochs/BIOS-bochs-latest
megs: 32
vgaromimage: file=/usr/share/vgabios/vgabios.bin
floppya: 1_44=/dev/fd0, status=inserted
ata0: enabled=1, ioaddr1=0x1f0, ioaddr2=0x3f0, irq=14
ata1: enabled=0, ioaddr1=0x170, ioaddr2=0x370, irq=15
ata2: enabled=0, ioaddr1=0x1e8, ioaddr2=0x3e0, irq=11
ata3: enabled=0, ioaddr1=0x168, ioaddr2=0x360, irq=9
#ata0-master: type=disk, path="", mode=flat, cylinders=1024, heads=16, spt=63
ata0-slave: type=cdrom, path="/dev/cdrom", status=inserted

boot: disk

#ips: 1000000
floppy_bootsig_check: disabled=0
# log: /dev/stdout
log: bochs.out
panic: action=ask
error: action=report
info: action=report
debug: action=ignore
debugger_log: -
com1: enabled=1, dev=/dev/ttyS0
parport1: enabled=1, file="/dev/lp0"
sb16: midimode=1, midi=/dev/midi00, wavemode=1, wave=/dev/dsp, loglevel=2, log=/dev/stdout, dmatimer=600000
#vga_update_interval: 300000
#keyboard_serial_delay: 250
#keyboard_paste_delay: 100000
#floppy_command_delay: 500
mouse: enabled=0
private_colormap: enabled=0
#ne2k: ioaddr=0x240, irq=9, mac=b0:c4:20:00:00:00, ethmod=linux, ethdev=eth0
#keyboard_mapping: enabled=0, map=/usr/share/bochs/keymaps/x11-pc-de.map
#keyboard_type: mf
#user_shortcut: keys=ctrlaltdel
#magic_break: enabled=1
#cmosimage: cmos.img
#load32bitOSImage: os=nullkernel, path=../kernel.img, iolog=../vga_io.log
#load32bitOSImage: os=linux, path=../linux.img, iolog=../vga_io.log, initrd=../initrd.img
#i440fxsupport: enabled=1
#usb1: enabled=1, ioaddr=0xFF80, irq=10
#text_snapshot_check: enable

#keyboard: keymap=/usr/share/bochs/keymaps/x11-pc-us.map
# gdbstub: enabled=1, port=1234, text_base=0, data_base=0, bss_base=0

输入bochs -f boshsrc.disk启动 bochs，如果有 PANIC 报错，可以按照文末附 1 进行解决，也可以直接注释掉该行。
当命令行出现<bochs: 1>且弹出窗口无报错时，表示虚拟机成功运行。

创建硬盘

输入命令：bximage
按照书中的配置：

========================================================================
                                bximage
  Disk Image Creation / Conversion / Resize and Commit Tool for Bochs
         $Id: bximage.cc 13481 2018-03-30 21:04:04Z vruppert $
========================================================================

1. Create new floppy or hard disk image
2. Convert hard disk image to other format (mode)
3. Resize hard disk image
4. Commit 'undoable' redolog to base image
5. Disk image info

0. Quit

Please choose one [0] 1

Create image

Do you want to create a floppy disk image or a hard disk image?
Please type hd or fd. [hd]

What kind of image should I create?
Please type flat, sparse, growing, vpc or vmware4. [flat]

Choose the size of hard disk sectors.
Please type 512, 1024 or 4096. [512]

Enter the hard disk size in megabytes, between 10 and 8257535
[10] 60

What should be the name of the image?
[c.img] hd60M.img

Creating hard disk image 'hd60M.img' with CHS=121/16/63 (sector size = 512)

The following line should appear in your bochsrc:
  ata0-master: type=disk, path="hd60M.img", mode=flat

将最后一行添加到bochsrc.disk配置中，至此，第一章工作完成。

附 1：Bochs 启动问题排查

display library ‘sdl’ not available

1. 安装 sdl：sudo apt install bochs-sdl
2. 修改配置文件中：display: sdl为：display: sdl2

dlopen failed for module ‘ips’ (libbx_ips.so): file not found：

注释掉 ips；

‘keyboard_mapping’ is deprecated - use ‘keyboard’ option instead.

将keybord_mapping: enabled=1,map=/usr/share...改为keybord: keymap=/usr/share...

Message: ROM: System BIOS must end at 0xfffff

问题原因：
在 2.3.5 以前的 bochs 使用的 BIOS-bochs-latest 是 64k 的，那个时候需要加上
romimage: file=BIOS-bochs-latest,address=0xf0000
在 2.3.5 中的 BIOS-bochs-latest 更新了，变成了 128k 的，这个时候配置需要改为
romimage: file=$BXSHARE/BIOS-bochs-latest
解决方法：去掉romimage项中的address

参考文章

1. 操作系统真象还原 读书笔记 01–环境配置