目標

• 制作一個光盤實現qemu下操作系統的引導

儲備知識

• df命令：列出文件系統的整體磁盤使用量
  

• du命令：常用于計算目錄所占容量
  -h ：以（G/M）方式顯示容量
  -k：以KB方式顯示
  -m：以MB方式顯示
  

• mkfs命令：使用指定的文件系統格式化磁盤
  -t ：接文件系統格式，如ext3，ext2，vfat等

• mount命令：將文件系統掛載到指定的目錄下

• losetup命令：連接文件與循環設備（/dev/loop）
  詳解
  -d 卸除設備。
  -e<加密方式> 啟動加密編碼。
  -o<平移數目> 設置數據平移的數目。
  循環設備可把文件虛擬成區塊設備，籍以模擬整個文件系統，讓用戶得以將其視為硬盤驅動器，光驅或軟驅等設備，并掛入當作目錄來使用。

• /dev/loop設備
  /dev/loop（或稱vnd (vnode disk)、lofi（循環文件接口））是一種偽設備，這種設備使得文件可以如同塊設備一般被訪問。
  在使用之前，循環設備必須與現存文件系統上的文件相關聯。這種關聯將提供給用戶一個應用程序接口，接口將允許文件視為塊特殊文件（參見設備文件系統）使用。因此，如果文件中包含一個完整的文件系統，那么這個文件就能如同磁盤設備一般被掛載。
  這種設備文件經常被用于光盤或是磁盤鏡像（IOS、IMG）。通過循環掛載來掛載包含文件系統的文件，便使處在這個文件系統中的文件得以被訪問。這些文件將出現在掛載點目錄。
  在一個目錄上掛載包含包含文件系統的文件的步驟：
  使用一個循環設備（/dev/loop）連接文件（使用命令 losetup）
  在目錄上掛載該循環設備（使用命令 mount）

• 其他/dev虛擬設備

/dev/null： “空”設備，也有人稱它為黑洞。任何輸入到這個“設備”的數據都將被直接丟棄 最常用的用法是把不需要的輸出重定向到這個文件。 /dev/zero：零”設備，可以無限的提供空字符（0x00，ASCII代碼NUL）。常用來生成一個特定大小的文件。 /dev/random和/dev/urandom：隨機數設備，提供不間斷的隨機字節流。二者的區別是/dev/random產生隨 機數據依賴系統中斷，當系統中斷不足時，/dev/random設備會“掛起”，因而產生數據速度較慢，但隨機性 好；/dev/urandom不依賴系統中斷，數據產生速度快，但隨機性較低。

生成一個大小為1.44mb軟盤，并且將其掛載到指定目錄下

實現過程

• 先生成一個空的大小為1.44MB的磁盤
  
  mkdosfs命令
  詳解
  -F 指定 FAT 表的大小，通常是 12 或是 16 個位元組。12 位元組通常用于磁碟片，16 位元組用于一般硬盤的分割區，也就是所謂的 FAT16 格式。這個值通常系統會自己選定適當的值。在磁碟片上用 FAT16 通常不會發生作用，反之在硬盤上用 FAT12 亦然。
  xxd命令查看其內容
  xxd -u -a -g l -c 16 floopy
  
  其前512字節是一個引導扇區（Boot Sector），前62字節是BPB的結構，BPB數據結構的字段是windows文件系統和操作系統約定好的，用于描述磁盤的物理布局，可以適用于FAT系列文件系統和NTFS文件系統。這里我們看到最后的文件系統類型為FAT12

FAT引導扇區結構

詳細介紹鏈接

引導代碼

boot.asm程序：

jmp init; BS_jmpBoot短跳轉指令（加上nop填充后為3個字節） nop Bs_OEMName db "Jiaxgong";Bs_OEMName 廠商名稱 8字節 BPB_BytsPerSec dw 512;每扇區字節數 BPB_SecPerClus db 1;每簇扇區數 BPB_RsvdSecCnt dw 1;保留區中的保留扇區數FAT12必須為1,(引導記錄占用的扇區數) BPB_NumFATs db 2;此卷中FAT表的份數，建議為2 BPB_RootEntCnt dw 512;根目錄中的目錄項數 FAT12中建議取值512 BPB_TotSec16 dw 2880;扇區總數 BPB_Media db 0xf0;BPB_Media 存儲介質f0表示可移動介質，f8表示固定介質 BPB_FATSz16 dw 9;一個FAT表所占的扇區數 BPB_SecPerTrk dw 18;每磁道扇區數 BPB_NumHeaders dw 2;磁頭數 BPB_HiddSec dd 0;FAT分區之前的隱藏扇區數，對于未分區介質必須為0 BPB_TotSec32 dd 0 BS_drveNum db 0;int13得到的驅動器號 BS_Reserved1 db 0;保留（供NT使用） BS_BootSig db 0x29;擴展引導標記，指明此后的3個域可用 BS_VolID dd 0;卷標序列號 BS_VolLab db "VirtualBoot";磁盤卷標，此域必須與根目錄中11字節長的卷標一致 BS_FilSysType db "FAT12 ";文件系統類型init:mov ax, 7c00hmov ds, axmov es, axmov ss, axmov sp, 180hcall DispStrloop:jmp loopDispStr:mov ax, BootMsgmov bp, axmov cx, 16mov ax, 01301hmov bx, 000chmov dl, 0int 10hretBootMsg: db "Hello, OS World!"times 510-($-$$) db 0dw 0xaa55

以上程序寫好后，使用nasm命令匯編成二進制文件
nasm boot.asm -o boot.bin
匯編完成后，可以使用以下命令查看boot.bin的大小，剛好為512字節
wc -c boot.bin

plus：反匯編指令ndisasm boot.bin -o 0x7c00>> disboot.asm可以查看處理過后的匯編代碼

將引導代碼寫入floopy軟盤中

dd if=boot.bin ibs=512 of=floopy obs=512 count=1 seek=0 conv=notrunc
notrunc意味著不縮減輸出文件，也就是說，如果輸出文件已經存在，只改變指定的字節，然后退出，并保留輸出文件的剩余部分。沒有這個選項，dd將創建一個512字節長的文件。

寫入完成后，使用qemu啟動軟盤(a.img就是上面的floppy軟盤，為了和命令區分，改為了a.img)
qemu-system-x86_64 -drive file=a.img,of=floppy

總結

以上是生活随笔為你收集整理的操作系统引导-----QEMU环境下制作boot引导程序的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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