使用自定义引导程序创建可引导的ISO映像

Question

我正在尝试将我用汇编语言写的引导程序转换为一个ISO镜像文件。以下是来自MikeOS引导程序的代码。这是我的引导程序代码：

   BITS 16
start:
    mov ax, 07C0h     ; Set up 4K stack space after this bootloader
    add ax, 288       ; (4096 + 512) / 16 bytes per paragraph
    mov ss, ax
    mov sp, 4096

    mov ax, 07C0h     ; Set data segment to where we're loaded
    mov ds, ax

    mov si, text_string   ; Put string position into SI
    call print_string ; Call our string-printing routine

    jmp $         ; Jump here - infinite loop!
    text_string db 'This is my cool new OS!', 0

    print_string:         ; Routine: output string in SI to screen
    mov ah, 0Eh       ; int 10h 'print char' function

.repeat:
    lodsb         ; Get character from string
    cmp al, 0
    je .done      ; If char is zero, end of string
    int 10h           ; Otherwise, print it
    jmp .repeat
.done:
    ret

    times 510-($-$$) db 0 ; Pad remainder of boot sector with 0s
    dw 0xAA55     ; The standard PC boot signature

我输入了以下命令：

nasm -f bin -o boot.bin boot.asm 

这个命令很好用，可以生成一个 .bin 文件。接下来我输入了以下命令：

dd if=boot.bin of=floppy.img count=1 bs=512 

这也很好地运行，并给了我.img输出文件。当我输入此命令时：

dd if=boot.bin of=floppy.img skip seek=1 count=1339

我遇到了以下错误：dd: unrecognized operand ‘skip’。我在DD文档中读到，跳过属性必须被分配一个数字。有什么想法在跳过属性中输入哪个数字（例如skip=1）。

接下来我键入以下命令：

mkdosfs -C floppy.img 1440 

我遇到了如下错误：mkdosfs: unable to create floppy.img。我该如何解决遇到的问题？是否有其他更简单的方法可以将我的引导程序.bin文件转换为ISO镜像？

- Mahmoud Abdel-Rahman

Answer 1

看起来你从这个StackOverflow答案中找到了创建可引导ISO映像的示例。不幸的是，你选择了一个在许多方面都是不正确的已接受答案。假装你从未见过那个答案。

在大多数Linux发行版中，都存在一个名为genisoimage或mkisofs的程序。如今它们实际上是同一程序。无论你拥有哪一个，都可以在下面的示例中进行替换。我的示例将假设ISO创建实用程序被称为genisoimage。

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在你的问题中，你有一个名为boot.asm的引导加载程序代码文件。你可以使用以下方法将其正确汇编为引导扇区二进制映像:

nasm -f bin -o boot.bin boot.asm

这将创建boot.bin，它是您的启动扇区。下一步是创建一个软盘映像，并将boot.bin放在第一个扇区中。您可以使用以下方式完成此操作：

dd if=/dev/zero of=floppy.img bs=1024 count=1440
dd if=boot.bin of=floppy.img seek=0 count=1 conv=notrunc

第一条命令简单地创建一个大小等于1.44MB软盘的零填充磁盘映像（1024*1440字节）。第二条命令将boot.bin放入floppy.img的第一扇区而不截断文件的其余部分。seek=0表示寻找第一扇区（512字节是DD的默认块大小）。count=1指定我们只想从boot.bin复制1个扇区（512字节）。conv=notrunc表示在写入输出文件后，剩余的磁盘映像应保持完整（不要截断）。

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按照上述方法构建磁盘映像后，您可以使用以下命令创建一个ISO映像：

mkdir iso
cp floppy.img iso/
genisoimage -quiet -V 'MYOS' -input-charset iso8859-1 -o myos.iso -b floppy.img \
    -hide floppy.img iso/

以上命令首先创建一个名为iso的子目录，其中包含要放置到最终CD-ROM映像中的文件。第二个命令只是将我们的floppy.img复制到iso目录中，因为我们需要用它来引导。第三个命令执行重要任务并构建ISO映像。

• -V 'MYOS'设置卷标（可以是任何你想要的）
• -input-charset iso8859-1设置正在使用的字符集。不要更改
• -o myos.iso表示ISO映像将输出到文件myos.iso
• -b floppy.img表示我们的ISO将可引导，并且使用的引导映像是文件floppy.img
• -hide floppy.img不是必需的，但它会从最终ISO的目录列表中隐藏引导映像。如果您挂载此ISO并使用ls列出文件，则floppy.img不会出现。
• 命令末尾的iso/是将用于从中构建ISO映像的目录。它至少需要包含我们可引导的软盘映像，但您可以将任何其他文件放入iso/目录中。

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生成的ISO映像myos.iso可以引导。以下是使用QEMU启动这种映像的示例：

qemu-system-i386 -cdrom ./myos.iso

- Michael Petch

Answer 2

关于CD的启动，有一个规范（“El Torito”）描述了启动CD的工作原理；其中前16个（2048字节）扇区未使用，有一个“引导目录”，固件使用它来决定应该使用哪个启动加载程序（因此您可以拥有单个CD，可以引导非常不同的系统 - 例如PC BIOS、UEFI、PowerPC等），然后是启动加载程序本身。

对于仅涉及“PC BIOS”的情况，有3种可能性：

• 模拟软盘（使用存储在CD上的“软盘映像”）
• 模拟硬盘（使用存储在CD上的“硬盘映像”）
• 无模拟

前两个选项大多只用于兼容性目的（像MS-DOS这样不支持从CD引导的古老操作系统）并且存在性能问题（例如，为了模拟加载一个512字节的虚拟扇区，固件必须加载实际的2048字节扇区并抛弃多余的1536字节）。过去15年设计/编写的任何操作系统都应该使用“无模拟”。

对于“无模拟”:

• 固件将加载整个启动加载程序（最多约512 KiB），而不仅仅是一个扇区。
• CD上的扇区为2048字节（而不是512字节）；应通过“int 0x13扩展”（而不是旧的/有限的“CHS磁盘函数”）加载。
• 无需BIOS参数块（应将其视为软盘的强制要求）。
• 无需分区表（应将其视为硬盘的强制要求，包括GPT）。
• 您可能希望支持ISO9660作为文件系统（以查找内核和/或启动程序需要加载的其他文件），而不是FAT。

此外，请注意（一般而言），对于“PC BIOS”，您可能需要5个不同的引导加载程序（一个用于软盘、一个用于“MBR分区”硬盘、一个用于“GPT分区”硬盘、一个用于CD和一个用于网络引导）。这些情况都足够不同（并且其中3种情况的“仅一个512字节初始扇区”限制足够严格），以使“所有设备都由一个引导加载程序支持”成为灾难。

要实际生成ISO，可以使用现有工具（例如mkisofs），也可以编写自己的工具（ISO9660和“El Torito”都相对容易理解，编写自己的工具来生成ISO可以在不到2天的时间内完成，这对于操作系统开发项目来说只是一点小事）。

- Brendan

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我是你的一位点赞者。虽然你的问题在技术上并没有回答如何实现特定的问题，但它确实包含了有关ISO镜像的有用信息。 - Michael Petch