grub源代码分析 0.93

### GRUB 0.93源代码分析 #### 一、概述 GRUB（Grand Unified Bootloader）作为一款广泛使用的启动加载器，不仅能够引导多种操作系统，还具有强大的配置灵活性和扩展性。本文将深入剖析GRUB 0.93版本的源代码，通过对其架构及关键组件的理解，帮助读者更好地掌握GRUB的工作原理和技术细节。 #### 二、GRUB的体系结构 GRUB可以被看作是一个mini操作系统，具备shell功能并支持脚本语言。其主要由Stage 1、Stage 1.5 和 Stage 2三部分组成。 1. **Stage 1**：这是BIOS执行的第一个阶段，负责加载后续的阶段。通常情况下，Stage 1会包含Stage 1.5或Stage 2的位置信息。 2. **Stage 1.5**：可选阶段，主要用于加载Stage 2。 3. **Stage 2**：这是一个完整的微型操作系统，负责实际的操作系统加载任务。Stage 2支持多种内部命令，如kernel、initrd和chainloader等，这些命令用于加载不同类型的系统。 #### 三、启动流程 1. **BIOS执行INT 0x19**：BIOS通过执行INT 0x19指令加载主引导记录(MBR)至内存地址0x7C00，并跳转执行。如果用户选择将GRUB安装到MBR，则Stage 1（512字节）会被拷贝到MBR。 - 如果Stage 2较小，可能会直接嵌入到Stage 1中； - 如果Stage 2较大，则Stage 1中仅包含Stage 2的位置信息。 2. **Stage 1执行**：根据Stage 2的位置信息，Stage 1负责加载Stage 1.5或直接加载Stage 2。 - 如果存在Stage 1.5，则仅用于加载Stage 2。 - Stage 2加载完成后，开始执行。 3. **Stage 2运行**： - 进入保护模式，并为C运行环境做好准备（主要是BSS段）。 - 寻找配置文件（通常是menulist）。如果未找到，则进入shell模式等待用户输入命令。 - 根据用户输入的命令进行解析和执行。例如，执行`kernel`命令加载内核。 #### 四、Stage 2中的文件系统支持 1. **文件系统接口**：GRUB中的文件系统接口类似于传统的系统调用。在`stage2/disk_io.c`中定义了`grub_open`、`grub_close`、`grub_read`和`grub_dir`等全局函数，用于文件操作，包括打开、关闭、读取以及切换目录。 2. **文件系统驱动接口**：为了简化文件系统驱动的编写，GRUB采用了特定的驱动接口设计。每个文件系统驱动需要在`fsys_table`数组中注册一个`struct fsys_entry`结构体，该结构体包含以下成员： - `name`：文件系统的名称。 - `mount_func`：初始化函数。 - `read_func`：文件读取函数。 - `dir_func`：打开目录/文件函数。 - `close_func`：关闭文件函数。 - `embed_func`：一般设置为NULL，特殊情况下用于设置起始扇区和所需扇区数量。 3. **读取文件示例**： 当执行命令`kernel (hd0,0)/boot/vmlinuz`时，Stage 2将执行以下步骤： - 调用`grub_open("(hd0,0)/boot/vmlinuz")`来打开文件。 - 在`fsys_table`中循环调用`mount_func`来确定当前文件系统。 - 使用当前文件系统驱动的`dir_func`打开`/boot/vmlinuz`。 - 调用`grub_read(buf, 0)`读取整个文件到内存中的`buf`地址。 - 最后调用`grub_close`关闭文件。 4. **文件系统驱动**：在`stage2/fsys_*.c`中可以找到各种文件系统的驱动实现。如果需要支持某种文件系统而GRUB中尚未提供对应驱动，可以根据上述接口设计自行开发并集成到GRUB中。 #### 五、总结 通过对GRUB 0.93版本的源代码分析，我们可以看到GRUB不仅仅是一个简单的启动加载器，而是一个高度灵活且可扩展的mini操作系统。了解GRUB的工作机制对于系统开发者来说非常重要，它不仅可以帮助我们更好地配置多系统共存环境，还能在操作系统开发过程中起到重要作用。希望本文能够为读者提供有价值的参考信息。