U盘USB-HDD方式启动不成功一个很重要原因初探

引用 http://bbs.wuyou.com/viewthread.php?tid=118110
我发现U盘USB-HDD方式启动不成功一个很重要原因:
不同的BIOS进行U盘（USB-HDD方式）启动时，对同一U盘的容量参数---柱面、磁头和扇区数（简称CHS），识别各不相同（证明这一点可以在不同的机器上安装同一版本的linux，然后插入U盘，使用hdparm /dev/sda命令就可以发现CHS在不同机器各不相同，甚至如果U盘可以使用GRUB启动的话，在GRUB里使用geometry (hd0)命令也能看出来），这样在一台机器上分区格式化所产生的的分区表和FAT磁盘参数表是按照这台机器所识别的硬盘的CHS来表达的，换到另一台机器时由于另一台机器识别的CHS不一样，这样就会产生混乱。所幸的是，分区表和FAT磁盘参数表同时还有一种按照相对扇区数来表达的方式，这种表达方式也同时记录在分区表和磁盘参数表中。这样就看软件使用哪一种数据来工作了，如果使用CHS，那么换一台机器就一定不会正常工作，如果使用LBA方式访问磁盘就不会受影响---当然前提是BIOS支持对U盘使用LBA方式访问即扩展INT13H。而XP对FAT16文件系统分区格式化生成的MBR代码以及 DOS各版本均需依靠CHS工作，所以按照通常方法在一台机器制作的启动U盘在另一台机器启动就有可能不成功。经测试移动硬盘在各BIOS中的CHS倒是一致的，与该硬盘直接接在IDE口上的CHS相同，所以移动硬盘的USB启动基本上并无困难。

目前我发现的确实受这一问题的影响，从而影响启动的程序有：
1、Windows XP及SP1中文版磁盘管理器分区时所写的MBR
2、dos5、6、6.22、win95的fdisk所写的MBR
3、dos5、6、6.22、win95的format所写的boot
4、包括windows95 98 98se的所有的MS DOS的IO.SYS（均需依靠CHS识别FAT文件系统）
5、USBoot产生的MBR和boot（与1相同）
6、使用bootlace.com将grub for dos 0.41中的grldr.mbr安装至MBR
可能不受这一问题影响的程序有（未经充分测试）：
1、win98、98se的fdisk所写的MBR
2、win98、98se的format所写的boot（要求FAT16分区类型必须是0xe以支持LBA）
3、ntldr以及随后启动的PE或XP环境（当然了，否则U盘就没法使用了）
4、linux下的install-mbr程序所写的MBR
5、GNU GRUB 0.95和0.97及其使用grub-install命令安装的引导代码
6、syslinux3.36和3.51
7、linux2.4内核以上，基本上linux系统所有程序对FAT文件系统都不会使用CHS
8、grub chs 0.95 0.97（内含的stage1、stage1.5和stage2引导代码）


所以解决此问题思路相应就有：
1、强制U盘以USB-CDROM、USB-FLOPPY或USB-ZIP方式启动，这样各家BIOS就有标准可循了，就不会“自说自话"，这也是目前使用U盘量产工具的基本思路，但是这样就让没有量产工具的SD卡+读卡器的组合失望了，而目前的多数大容量U盘均无写保护开关或者读写速度不理想，有时还是需要高速SD卡+读卡器的组合;
2、使用活动硬盘启动基本没问题。
3、使用不受错误的CHS参数影响的boot loader启动，比如GNU GRUB或SYSLINUX启动，或其它组合。

下面介绍我尝试过的使用GNU GRUB、GRUB CHS和GRUB for DOS的方法:

方法一：完全使用grub中文版的stage1、stage1.5、stage2启动，grub中文版作者Gandalf([email protected])，目前最高版本0.97，已停止更新，附件中grub_for_dos-0.4.1.zip包含这一版本编译后的可执行文件。
1、找到一台正常运行GNU GRUB0.95或0.97的机器（Redhat ELAS4 Update0-Update6,ELAS5 Update0-Update1）
2、把grub_for_dos-0.4.1.zip中chinese/boot/grub中stage1、1.5、2文件覆盖到linux中/usr /share/grub里（这里不同版本可能grub stage image所在路径不同，/usr/share/grub是大多数情况），注意做好原来文件备份。
3、插入要做启动的U盘或移动硬盘，进行分区，因为有一些BIOS对USB-HDD只支持CHS方式，从而限制了启动分区不能超过1023*16*63个扇区，所以为了通用性，启动分区不要超过511M, 类型为0xe，（阅读Win98se的DOS 7.1的boot启动代码发现DOS 7.1使用0xe这个类型支持LBA方式启动，它的文件访问也许也使用这个标志，虽然对grub可能用不到，但是如果多引导中包含DOS 7.1的话就有用了），设置引导标志，格式化为fat16文件系统。这一切都在linux下进行。（12月29日更正）
4、把启动分区mount到/mnt内
5、grub-install  --root-directory=/mnt  /dev/sdX，注意千万不能选择--force-lba，因linux下的grub现在与stageX不配套，机器会无法启动
6、不要理会/mnt/boot/grub/device.map文件，这个文件是grub-install程序使用的，安装后就没用了。
7、umount /mnt并恢复/usr/share/grub内容
这样因--force-lba选项未启用可以说留有遗憾，所以下一步使用此设备启动，在grub命令行下：
1、root(hd0,0),这里指定stage image文件源在哪里
2、setup --force-lba (hd0)，进行安装,至此grub中文版已完全安装到MBR里。
这种方法是我最初采用的方法，但是现在grub中文版已停止更新，所以这种方法我不推荐。

方法二：使用GNU GRUB启动后加载grub for dos
1、找到最新的稳定版本的linux，比如Redhat ELAS5 Update1，直接把它的GNU GRUB加上--force-lba选项安装到U盘MBR里（可参照方法一，注意不要覆盖那些文件了，也别忘了把分区类型设为0xe）。
2、把grub_for_dos-0.4.2.zip中的chinese/grub.exe复制到U盘根目录中。
3、使用GNU GRUB引导后使用kernel /grub.exe和boot命令引导grub.exe这样就可享受grub for dos的中文菜单和直接支持ntldr、io.sys启动的功能了。
这种方法好在可以始终使用最新的最稳定的GNU GRUB来对付buggy BIOS，同时仍享受grub for dos中文版的便利。这种方法在我的机器上不论是PE还是DOS，启动速度相当的慢，就连菜单显示速度都出奇地慢，而且不仅仅是启动过程，就连启动成功后运行其他程序也是很慢，我觉得是grub for dos中文版的原因，试用过grub for dos中文版0.41、0.42和0.43均不理想。

方法三：使用GNU GRUB的stage1、stage1.5和grub 0.97中文版的stage2混合启动
1、找到最新的稳定版本的linux，比如Redhat ELAS5 Update1，直接把它的GNU GRUB加上--force-lba选项安装到U盘MBR里（可参照方法一，注意不要覆盖那些文件了，也别忘了把分区类型设为0xe）。
2、使用grub_for_dos-0.4.1.zip中chinese/boot/grub中stage2文件替换掉U盘中/boot/grub/stage2
这种方法优点同方法二，并且启动更为迅速，缺点就是这毕竟不是通常的做法，在GNU GRUB版本更新后不一定还可行，不过好像GNU GRUB也停止更新了:-)。在目前的情况下，个人推荐这种方法。

其它尝试：使用syslinux引导grub for dos0.41、0.42和0.43的grub.exe也试验成功，但与方法二一样启动和运行速度很慢。（12月29日更正）

实际应用测试：
现在我自己的工具盘（150速 创见2G SD卡+川宇150X SDHC读卡器，题外话：这个读卡器除了支持150速以外其它真是垃圾）就是使用方法三制作的，在实际环境中还没有发现无法启动的现象。其中包括HP DL380G3、G4、DL580、Dell 3850、6850、IBM X345、346、3650等，当然还包括我的台式机和笔记本电脑。

这里补充说明一下：这个帖子仅仅是对影响U盘USB-HDD方式启动的若干因素其中一个重要因素的探索，这个镜像只是相对流行做法作了改进，提高了U盘在不同机器上启动成功可能性，并不能说就此解决了U盘USB-HDD方式启动的所有问题。本来作为研究帖子是只想提供方法不想提供具体成品的，但是考虑到种种因素，还是放出来供大家测试吧。

因为ghost在恢复时会自行更该分区类型到06，所以我使用了winhex生成了一个1：1的U盘镜像供研究，解压缩后文件名为U-1gboot.img。这个启动盘为了压缩体积，仅仅有一个假的启动菜单，只要启动时出现这个菜单就算成功了。