制作linux启动盘引导文件系统,制作可用grub引导Linux系统的磁盘映像文件 二

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4 制作带grub启动的磁盘映像

在开始之前，我们简单介绍一下grub：总体上我们可以把GRUB看成一个微型的操作系统，它有Shell、支持配置文件、有文件系统,我 们可以把Stage1和Stage1.5看成一个引导程序，而Stage2则是一个操作系统，只不过这个操作系统是专门用来引导其他操作系统的操作系统， 为此，Stage2支持像kernel， initrd，chainloader等等为此目的而设置的内部“命令”。

GRUB引导操作系统的两种方式:

一．直接引导方式

GRUB同时支持 Linux, FreeBSD, NetBSD 和OpenBSD。如果想要启动其他的操作系统，你必须使用链式启动方式来启动他们。

通常，GRUB直接引导操作系统的步骤如下：

(1) 通过'root'命令指定了/boot目录所在的分区；

(2) 通过'kernel'命令来载入该操作系统的核心映像；

(3) 如果需要模块，通过'module'命令来加载模块；

(4) 运行命令'boot'。

Linux, FreeBSD, NetBSD 和 OpenBSD使用相同的方式启动。你可以通过'kernel'命令来装载核心映像，然后运行'boot'命令。如果核心需要一些参数的话，只要在'kernal'命令以后追加就可以了。

二.链式引导方式

如果要启动一个不被GRUB直接支持的操作系统(例如: Windows 95)，可以通过链式引导启动一个操作系统。通常来说，那个引导程序和所要启动的操作系统是安装在一个分区中的。

主要步骤如下：

(1)通过'rootnoverify'命令设置GRUB的主设备指向一个扇区：

grub> rootnoverify (hd0,0)

(2) 通过'makeactive'命令来设置在扇区上的'active’标志位:

grub> makeactive

(3) 通过'chainloader'命令来加载引导程序:

grub> chainloader +1   '+1'表明GRUB需要从起始分区读一个扇区

(4) 运行命令'boot'。

GRUB引导操作系统的简要流程分析:

从计算机启动到GRUB启动操作系统

(1) BIOS执行INT 0x19，加载MBR至0x7c00并跳转执行,如果要安装GRUB到MBR，GRUB的安装程序会把Stage1(512B)拷贝到MBR。视 stage2的大小，安装程序会在Stage1中嵌入Stage1_5或者Stage2的磁盘位置信息。

(2) Stage1开始执行，它在进行直接加载Stage1_5或者Stage2并跳转执行。不论是哪种情况，这一步的结果都是Stage2开始运行了。

(3) Stage2这个小型的操作系统终于开始正式运行了！它会把系统切入保护模式，设置好C运行环境(主要是BSS)。他会先找Config文件(就是我们的 menu.lst)，如果没有的话就执行一个Shell等待我们输入命令；然后Grub的工作就是输入命令-解析命令-执行命令的循环，当然 Stage2本身是为加载其他操作系统而存在的，所以如果情况允许，在他执行Boot命令以后就会把控制权转交出去。

三．GRUB的主要启动模块

GRUB 包含一个叫"Stage 1.5"的可选的场景文件以及2个启动映像文件，首先对它们有一个大致的了解。

Stage1 ：

这是一个基本必须的用来启动GRUB的映像文件。通常，这个文件是被装载到MBR或者启动扇区所在的分区。由于PC的启动扇区的大小为512字节，所以这个映像文件编译以后也必须为512字节。

Stage1的全部的工作是从本地磁盘把Stage 2或者Stage 1.5装载进来。由于对stage1大小的限制，它通过分程序表的形式来编码Stage 2或者Stage 1.5的位置，所以在stage1是不能识别任何文件系统的。

Stage2 ：

这是GRUB的核心映像。它几乎做了除启动它本身以外的所有事情，通常它被存放为某一种文件系统下，但并非一定要放在文件系统下。例如我们在下面做引导软盘boot_a.img时，stage2就是直接写在从软盘第二扇区开始的区域，但该软盘是没有安装文件系统的。

e2fs_stage1_5

fat_stage1_5

ffs_stage1_5

jfs_stage1_5

minix_stage1_5

reiserfs_stage1_5

vstafs_stage

1_5xfs_stage1_5

上述这些文件被称为stage 1.5，它存在的目的是做为stage1与stage2之间的桥梁，也就是说stage1载入stage1.5,然后stage1.5载入stage2。

备注：

stage1与stage1.5之间的区别是，前者是不识别任何文件系统的但后者识别文件系统(例如 'e2fs_stage1_5' 识别 ext2fs)。所以你可以安全的移动stage2的位置，即使是在GRUB安装完以后。

在3的基础上，我们再进一步：制作带grub启动的磁盘映像。

我们可以下载grub-0.97-i386-pc.tar.gz软件包：

这个软件包中放置的是已经编译好的elf格式的执行文件，这里我们用现成的软件包O(∩_∩)O~。

我们也可以下载grub-0.97.tar.gz源码自己编译。

下载网址：

首先建立软盘映像：

$ dd if=/dev/zero of=boot_a.img bs=512 count=2880

在boot_a.img中安装grub：

$ sudo losetup /dev/loop0 boot_a.img

$sudo dd if=./grub-0.97-i386-pc/boot/grub/stage1 of=/dev/loop0 bs=512 count=1

$sudo dd if=./grub-0.97-i386-pc/boot/grub/stage2 of=/dev/loop0 bs=512 seek=1

$ sudo losetup -d /dev/loop0

在qemu中测试是否可以进入grub：

$ qemu -fda boot_a.img

示意图如下：

接着建立磁盘映像：

第一步：创建一个32M的磁盘镜像文件

$ dd if=/dev/zero of=hda_32M.img bs=4096 count=8192

第二步：给磁盘映像分区

$ fdisk -C 16065 -H 255 -S 63 32M.img

解释：设置hda_32M.img的磁头数为255、磁道数为16065、扇区数为63，同时给磁盘分区。

这里我们只分一个区，并设置该分区为引导分区。示意图如下：

第三步：格式化分区

$ sudo losetup -o 1048576 /dev/loop0 hda_32M.img

我们把前面的2048个扇区(0~2047)作为引导扇区使用，格式化分区从第2048个扇区开始。

所以1048576=2048*512

$sudo  mkfs.ext3 -m 0 /dev/loop0

这里我们把分区初始化为ext3格式。

第四步：把前面制作的bzImage和initrd4M.img拷贝到rootfs目录中。

$ sudo mount /dev/loop0 rootfs/

$ sudo cp linux-2.6.38/arch/x86/boot/bzImage ./rootfs

$ sudo cp initrd4M.img rootfs/

第五步：为在硬盘空间里面安装grub准备目录和文件

备注：

我们可以下载grub-0.97-i386-pc.tar.gz软件包：

这个软件包中放置的是已经编译好的elf格式的执行文件，这里我们用现成的软件包O(∩_∩)O~。

我们也可以下载grub-0.97.tar.gz源码自己编译。

下载网址：

在Fedora14下编译grub-0.97.tar.gz会出现：

configure: error: GRUB requires a working absolute objcopy; upgrade your binutils的错误

解放方法：

gru-0.97中的configure文件的line 3906：

if { ac_try='${OBJCOPY-objcopy} -O binary conftest.exec conftest'

修改为：

if { ac_try='${OBJCOPY-objcopy} -R .note.gnu.build-id -O binary conftest.exec conftest'

这样编译grub-0.97就没有问题了。

编译命令如下：

$cd image_dir

$tar xvf grub-0.97.tar.gz

$./configure

$make

我们接着在磁盘映像hda_32M.img中创建目录来存放grub

$sudo mkdir rootfs/boot

$sudo mkdir rootfs/boot/grub

$sudo cp ./grub-0.97-i386-pc/boot/grub/* rootfs/boot/grub

第六步：在rootfs/boot/grub中编写menu.lst

内容如下：

default 0

timeout 30

title linux on 32M.img

root (hd0,0)

kernel (hd0,0)/bzImage root=/dev/ram init=/bin/ash

initrd (hd0,0)/initrd4M.img

备注：shell用 root=/dev/ram init=/bin/sh也是可以的。

第七步：卸载磁盘映像

$sudo umount rootfs

$sudo losetup –d /dev/loop0

第八步：利用grub启动软盘，在硬盘映像上添加grub功能

$qemu -boot a -fda boot_a.img -hda hda_32M.img

进入grub界面后：

$root (hd0,0)

$setup (hd0)

示意图如下：

这里我们就制作了一个完整的带有grub引导的磁盘映像文件hda_32M.img文件。

测试从磁盘启动grub引导linux系统：

$qemu -hda hda_32M.img

执行效果如下：

直接按回车建，启动linux：

至此一个带有grub启动linux-2.6.38系统的磁盘映像文件已经顺利制作完成，O(∩_∩)O~。

参考资料：

[1]陈香兰老师.Linux操作系统分析: build and run linux-2.6.26.ppt