使用GRUB2引导非多引导内核

Question

我想用GRUB2引导一个自定义内核（非多引导），我已经读到我需要grub.cfg，如下所示：

menuentry "custom kernel" {
    set root=(hd0,0)
    chainloader +1
}

所以，我有一些问题：

1. 幼虫如何检测内核？（使用我使用的kernel /boot/kernel.bin的multiboot规范）
2. 我的内核应该是什么样子的（对不起我英语不好）？它必须是512字节吗（就像自定义引导加载程序，它加载到0x7c00中）
3. (hd0,0)是硬盘分区，如果我使用CD，我必须放什么？也许是(cdrom0,0)
4. 要引导Linux内核，我们可以使用linux命令，我可以使用它来引导我的自定义内核吗（有一些更改）
5. Grub是否会进入Protected mode

Answer 1

请参阅文档：

Multiboot（请参阅Multiboot规范）是GRUB支持的本机格式。为了方便起见，还支持Linux、FreeBSD、NetBSD和OpenBSD。如果你想引导其他操作系统，你必须链加载它们（请参阅链加载）。

因此，对于非多引导内核，您必须使用链式加载器功能。链加载意味着GRUB将加载指定硬盘分区的第一个扇区（512字节），并像BIOS引导MBR一样引导它。这意味着CPU处于真实模式，并且引导扇区在0x7C00加载。

是的，您可以通过使linux命令与Linux引导过程兼容来引导内核，但这比简单地使内核多引导兼容更复杂。

Answer 2

当计算机启动时，它会从硬盘的开头加载一个扇区（512字节）到内存位置0x7C00，并执行它。这是在真实模式下。当您使用GRUB时，它会将自己的代码安装到这个区域（MBR或主引导记录）。存在链加载的原因是其他操作系统有自己的引导加载程序。它允许GRUB用作主引导加载程序，但当它链接加载一个条目时，它会从该条目所在的分区加载512个字节，并在真实模式下加载到0x7C00，并假装计算机正在加载。这意味着操作系统可以安装到其VBR（卷引导记录）中，而不是安装到MBR中，如果用户选择该操作系统，则由GRUB加载。

如果你走上这条路，你无论如何都必须编写自己的引导程序，除非你想加载多个操作系统，否则使用GRUB是没有意义的。只使用multiboot会更容易，因为GRUB进入保护模式并为您启用A20行。我不知道Linux的格式，但对于一个简单的内核来说，它肯定有点过分了。如果你走得更远，那么切换到Linux格式——甚至为自定义格式编写自己的引导程序——可能会很有用。

Answer 3

我的内核应该是什么样子？

使用chainloader，GRUB使其得到与引导扇区完全相同的处理。最小示例：

iso/boot/grub/grub.cfg

menuentry "hello-world" {
    chainloader /boot/main.img
}

main.S

.code16
.global _start
_start:
    cli
    /* Sane programs should also do some extra
     * initialization here like stack and segments.
     */
    mov $0x0E61, %ax
    /* BIOS call that prints 'a' to screen. */
    int $0x10
    hlt

编译并运行

as -o main.o main.S
/* Sane programs should use a dedicated linker script. */
ld --oformat binary -o main.img -Ttext 0x7C00 main.o
cp main.img iso/boot/
grub-mkrescue -o main.iso iso
qemu-system-i386 -hda main.iso

在Ubuntu 14.04 ADM64上测试。

预期结果：a被打印到屏幕上。

GitHub存储库上的此示例：https://github.com/cirosantilli/x86-bare-metal-examples/tree/cba0757990843f412b14dffad45467ad0034d286/grub/chainloader

Grub是否会进入保护模式？

有了chainloader，由于我们使用了BIOS，所以我们仍然处于真实模式。

对于multiboot（对于kernel为GRUB2），内核处于保护模式，如Multiboot规范中所述：https://www.gnu.org/software/grub/manual/multiboot/multiboot.html#Machine-state："必须设置'CR0'位0（PE）"。实例

幼虫如何检测内核？

它没有，你已经告诉它+1的确切位置，就像我/boot/main.img的一样。