GRUB会切换到保护模式吗？

Question

我想问一下，是GRUB在启动时将CPU切换到保护模式，还是Linux内核在做这件事。此外，我还想问一下 - 内核本身（vmlinuz）是ELF格式还是纯二进制格式？谢谢。

- mnc

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你是在询问 grub legacy 还是 grub2？ - Ben Voigt

我对 grub 的两个版本都很感兴趣。 - mnc

我认为可以安全地假设，因为Grub和LILO的两个版本在回答您的问题方面完全相同（因为它们都是引导相同内核）。 - MK.

Answer 1

GRUB会将您置于保护模式。

GRUB Multiboot规范（版本0.6.96）第3.2节告诉您这一点。

'CR0'

第31位（PG）必须被清除。第0位（PE）必须被设置。其他位都是未定义的。

CR0寄存器映射也告诉您系统应该处于保护模式。

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Linux不是一个多引导内核，也不依赖于某个引导程序来切换PM，它遵循Linux Boot Protocol。但是Linux会自行进行保护模式切换，而不依赖于引导程序。

检查: http://lxr.linux.no/#linux+v2.6.39/arch/x86/boot/main.c

这里调用go_to_protected_mode();然后调用protected_mode_jump()，然后进行CR0操作（设置位0）

（另一位表示分页已禁用）

编辑

我可以想象GRUB可以检测到Linux启动协议（GRUB2和旧版也应该如此），并将Linux加载到内存中，但不会切换到保护模式。请参阅此链接：http://www.gnu.org/software/grub/manual/grub.html#GNU_002fLinux和该链接页面的第16节。

- phoxis

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好的，我确定Linux在启动时会进入实模式，因为我曾经不得不修补那段代码。无论如何，当你得到完整的答案时，我认为你应该先回答关于Linux的问题。 - Nemo

我现在已经花了大约3个小时来寻找关于appx的答案（阅读规格、Linux源代码、freenode频道等，没有明确的答案），最后的办法是检查代码。我认为你可以帮助我吗？ - phoxis

我非常确定Linux的入口点是header.S。 - Nemo

好的，我觉得我找到了。 GRUB大多数运行在保护模式下，但是当它调用内核时会返回实模式。 grub_linux_cmd的实现(它实现了“linux”grub.conf命令) 调用 grub_loader_set()，并使用grub_linux16_boot进行操作。那就是关键点。 - Nemo

现代Linux内核实际上可以在实模式或保护模式下工作，而不必考虑CPU的状态。因为尽管在BIOS系统中内核需要自己切换模式，但是（U）EFI系统在执行到内核或grub之前就已经切换到了保护模式。 - Hi-Angel

Answer 2

根据http://www.moses.uklinux.net/patches/lki-1.html，Linux内核是一个ELF二进制文件。我很确定是Linux切换到保护模式，而不是引导加载程序。这个页面也同意：http://oss.sgi.com/LDP/HOWTO/Kernel-HOWTO/linux_boot_process.html

- MK.

Answer 3

我建议这里的答案是，GRUB加载程序在加载内核之前切换到“非真实模式”（这解释了为什么此时未设置CR0位0）。启用完整的32位寻址，为[0,4Gigs>设置了平面GDT，启用了A20线，但未启用分页，因此Linux内核（或任何其他内核）仍然必须执行该操作并切换回保护模式。

https://en.wikipedia.org/wiki/Unreal_mode

- SonarJetLens

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好的，我仔细阅读了文档。你所有问题的答案都在这里：https://www.gnu.org/software/grub/manual/multiboot/html_node/Machine-state.html#Machine-state - SonarJetLens