在实模式下关闭Linux内核并恢复，这是否可能？

Question

假设我想在我的普通操作系统启动之前启动一个小型的Linux发行版。

1. BIOS加载MBR并执行MBR。 2. MBR定位活动分区，即我的Linux分区。 3. Linux启动并我执行所需操作。 4. Linux关闭并再次切换到实模式。 5. 加载原始分区引导扇区，然后启动普通操作系统。

据我所知，第4步将是困难的任务，需要恢复所有设备在Linux之前的状态，INT13h功能是否有效？我需要恢复中断向量表吗？只是举几个例子。

也许已经有现有项目完成了这项工作吗？

- Jonas Engström

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如果你的意图是创建一个比GRUB更强大的基于Linux的引导程序，那么这确实很困难。我曾经开始过这样的项目，但从未完全完成。然而，这绝对是可能的，可以看看Splashtop。 - Zifre

这真的不是（在我看来）与编程有关的。然而，如果我没记错的话，一旦x86或兼容处理器处于保护模式，就无法在没有重置的情况下切换回实模式。 - Harper Shelby

对我来说，这与编程有关，因为我实际上打算尝试这个，所以才会问这个问题。是的，你可以再次切换回实模式（英特尔软件手册第3章第9节）。 - Jonas Engström

@Zifre：出于好奇，你卡在哪里了？感谢关于Splashtop的提示，看起来是一个有趣的产品。 - Jonas Engström

我卡在了这部分（返回实模式并清除所有设备状态）。当我想要引导另一个基于Linux的操作系统时，使用kexec可以正常工作，但我需要它也支持Windows。最终我在我的电脑上得到了可行的方案，但它经常在其他电脑上无法正常工作（清除设备状态非常困难）。返回实模式肯定是可能的，但我不记得我是如何做到的，而且我现在没有代码。 - Zifre

Answer 1

通常情况下，Linux不支持这种操作，特别是因为它以BIOS和DOS程序可能不希望看到的方式重新初始化硬件。然而，在某些特定情况下，例如重启（请参见arch/x86/kernel/reboot.c中的machine_real_restart），有一些基础设施可以切换回实模式，并具有重新初始化硬件以进行kexec或挂起的代码。我猜您可以通过这些组合来做些什么，但我不知道结果是否真正符合DOS或Windows在重启时所期望看到的。

一个更简单的方案是使用链式引导加载程序，该程序可以设置为仅在特定配置下启动一次，例如GRUB。您可以调用grub-set-default，然后重新启动。当GRUB出现时，它会将控制权传递给Windows。然后通过将备选操作系统设置为Linux分区，控制权将在下一次启动时返回Linux。

另一个选择可能是使用Coreboot，但我不确定是否已经准备好用于启动Windows。

- bdonlan

Answer 2

我没有尝试过这个方法，所以不确定它是否有效，但是以下是方法：

在bzImage格式的内核文件头中有一个选项，可以指定在保护模式代码启动之前执行实模式代码的地址。 您可以创建一个最小的符合bzImage标准的文件，其中没有实际的内核，但具有使用INT 0x13将您的MBR加载到0x7c00并跳转到它的实模式代码，就像BIOS一样。

如果您使用kexec使用“-t bzImage-x86 --real-mode”选项加载bzImage，则应重置CR0中的PE位以降至实模式（如上面的bdonlan所提到的），并执行由bzImage头选项指向的代码。

bzImage头选项称为realmode_swtch，并在/usr/src/linux/Documentation/x86/boot.txt中记录，头格式代码在/usr/src/linux/arch/x86/boot/header.S中。

- matja

Answer 3

你有没有研究过kexec？

- RandomNickName42