目標

• 制作一個光盤實現(xiàn)qemu下操作系統(tǒng)的引導

儲備知識

• df命令：列出文件系統(tǒng)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(tǒng)格式化磁盤
  -t ：接文件系統(tǒng)格式，如ext3，ext2，vfat等

• mount命令：將文件系統(tǒng)掛載到指定的目錄下

• losetup命令：連接文件與循環(huán)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(shù)目> 設置數(shù)據平移的數(shù)目。
  循環(huán)設備可把文件虛擬成區(qū)塊設備，籍以模擬整個文件系統(tǒng)，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(huán)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(huán)設備必須與現(xiàn)存文件系統(tǒng)上的文件相關聯(lián)。這種關聯(lián)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(tǒng)）使用。因此，如果文件中包含一個完整的文件系統(tǒng)，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(huán)掛載來掛載包含文件系統(tǒng)的文件，便使處在這個文件系統(tǒng)中的文件得以被訪問。這些文件將出現(xiàn)在掛載點目錄。
  在一個目錄上掛載包含包含文件系統(tǒng)的文件的步驟：
  使用一個循環(huán)設備（/dev/loop）連接文件（使用命令 losetup）
  在目錄上掛載該循環(huán)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(shù)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(shù)設備，提供不間斷的隨機字節(jié)流。二者的區(qū)別是/dev/random產生隨 機數(shù)據依賴系統(tǒng)中斷，當系統(tǒng)中斷不足時，/dev/random設備會“掛起”，因而產生數(shù)據速度較慢，但隨機性 好；/dev/urandom不依賴系統(tǒng)中斷，數(shù)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(xiàn)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(qū)，也就是所謂的 FAT16 格式。這個值通常系統(tǒng)會自己選定適當?shù)闹怠Ｔ诖诺嫌?FAT16 通常不會發(fā)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(jié)是一個引導扇區(qū)（Boot Sector），前62字節(jié)是BPB的結構，BPB數(shù)據結構的字段是windows文件系統(tǒng)和操作系統(tǒng)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(tǒng)和NTFS文件系統(tǒng)。這里我們看到最后的文件系統(tǒng)類型為FAT12

FAT引導扇區(qū)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(jié)） nop Bs_OEMName db "Jiaxgong";Bs_OEMName 廠商名稱 8字節(jié) BPB_BytsPerSec dw 512;每扇區(qū)字節(jié)數(shù) BPB_SecPerClus db 1;每簇扇區(qū)數(shù) BPB_RsvdSecCnt dw 1;保留區(qū)中的保留扇區(qū)數(shù)FAT12必須為1,(引導記錄占用的扇區(qū)數(shù)) BPB_NumFATs db 2;此卷中FAT表的份數(shù)，建議為2 BPB_RootEntCnt dw 512;根目錄中的目錄項數(shù) FAT12中建議取值512 BPB_TotSec16 dw 2880;扇區(qū)總數(shù) 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(qū)數(shù) BPB_SecPerTrk dw 18;每磁道扇區(qū)數(shù) BPB_NumHeaders dw 2;磁頭數(shù) BPB_HiddSec dd 0;FAT分區(qū)之前的隱藏扇區(qū)數(shù)，對于未分區(qū)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(jié)長的卷標一致 BS_FilSysType db "FAT12 ";文件系統(tǒng)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(jié)
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(jié)，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(chuàng)建一個512字節(jié)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(qū)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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