OpenBSD内核之引导MBR

Posted 2020-08-20 logicbaby陈龙的blog

　　MBR的介绍网上很多，没错，就那个最后以0x55AA结尾的512字节的引导块，OpenBSD提供了引导MBR实现；OpenBSD在x86上的引导过程为MBR --> PBR --> boot --> kernel，其整体过程在boot_i386(8) （http://man.openbsd.org/OpenBSD-6.0/man8/i386/boot_i386.8）中有详细讲解，让我们直接上代码吧，MBR的代码在sys/arch/i386/stand/mbr/目录下，主要就是其中的mbr.S

　　代码是AT&T格式的汇编，但开头的注释已经几乎将其功能介绍完了：

 

/*
 * Memory layout:
 *
 * 0x07C00 -> 0x07DFF    Bios loads us here    (at  31k)
 * 0x07E00 -> 0x17BFC    our stack        (to  95k)
 *
 * 0x07A00 -> 0x07BFF    we relocate to here    (at  30k5)
 *
 * 0x07C00 -> 0x07DFF    we load PBR here    (at  31k)
 *
 * The BIOS loads us at physical address 0x07C00.  We use a long jmp to
 * normalise our address to seg:offset 07C0:0000.  We then relocate to
 * 0x07A00, seg:offset 07A0:0000.
 *
 * We use a long jmp to normalise our address to seg:offset 07A0:0000
 * We set the stack to start at 07C0:FFFC (grows down on i386)
 * The partition boot record (PBR) loads /boot at seg:offset 4000:0000
 */

 

　　大概帮翻一下就是BIOS会将mbr.S加载到0x7C00处，然后mbr.S将自己复制并重定性到0x7A00处，然后将PBR加载到自己原来的位置0x7C00处，整个过程使用的栈在0x07E00 ~ 0x17BFC，然后jmp到PBR继续执行，PBR然后加载/boot到4000:0000，mbr.S是实模式程序，当然涉及到x86实模式的寻址方式，整个过程就是这样了。

 

　　MBR虽然有510字节，但实际用户代码的只有400+字节，因为MBR里还包含一个分区表，分区在MBR末尾定义：

 

/* partition table */
/* flag, head, sec, cyl, type, ehead, esect, ecyl, start, len */
    . = DOSPARTOFF    /* starting address of partition table */
pt:
    .byte    0x0,0,0,0,0,0,0,0
    .long    0,0
    .byte    0x0,0,0,0,0,0,0,0
    .long    0,0
    .byte    0x0,0,0,0,0,0,0,0
    .long    0,0
    .byte    DOSACTIVE,0,1,0,DOSPTYP_OPENBSD,255,255,255
    .long    0,0x7FFFFFFF
/* the last 2 bytes in the sector 0 contain the signature */
    . = 0x1fe

 

　　基本上就是每个分区的开始结束扇区、各种flag等信息，其中一个flag是表示是否为“活动分区”的，mbr.S执行是会检查这个标志，并将活动分区的第一个扇区（512字节）加载到0x7C00（MBR在开始执行时已经将自己从定位到0x7A00处了），然后jmp到0x7C00执行PBR。

　　加载PBR也就是读磁盘，读磁盘可以使用传统的CHS模式或者LBA模式，通过int 13检测硬件是否支持LBA，否则回退到CHS模式操作，或者可以在启动时按住shift键强制使用CHS模式。

　　另外还有一点，就是BIOS会在执行MBR前将引导的设备号放到DL寄存器中，第一块硬盘为0x80。

 

　　OK，mbr.S的内容基本就这些了，代码还是相当清晰的，这就当个简单的笔记吧，熟悉的同学直接跳过这篇。