Grub 源代码分析

phyma

这个主题源自westroom兄的意见。

我是第一次写这种“标题庄重”的技术文章，感觉好怕怕的，大家一起来写这个吧！
版本就用0.93的吧，我手头正好有这个版本。

其实总体上我们可以把grub看成一个mini os，他有shell，支持script，有文件系统……
我们可以把stage1 stage1-5看成一个boot loader，而stage2则是一个os，只不过这个os是专门load其他os的os，为此，stage2支持像kernel，initrd，chainloader等等为此目的而设置的内部“命令”……

（自己看书的时候常常跳过前言，觉得很多书的前言绪论实在让人厌烦，等看到正文的时候已经头晕目眩了，所以写这么多的介绍性文字已经是我的极限了，权当作抛砖引玉的作用，后面会陆续写些详细的分析文章，大家有兴趣可以一起写写）

phyma

1.简略流程
（如果你不熟悉grub，建议您先看完这这一节再向后）
a，Bios执行int 0x19，加载MBR至0x7c00并跳转执行。
     如果你安装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。
b，stage1开始执行，它在进行直接加载stage1-5或者stage2并跳转执行（还有些额外的工作，这里忽略先）
     stage1-5很无辜，除了加载stage2以外它没有其他任何作用。
     所以，不论是哪种情况，这一步的结果都是stage2开始运行了。
c，stage2这个mini os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）
     他会找config文件先（就是我们的menulist），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本身也很无辜，他是为加载其他os
    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！


（已经尽量控制篇幅，还是超过预算，作为骨架性的一节，这应该是要常驻读者的“内存”的，所以还是显得太多了）

officerlinux

版主可以将此版本的Grub 源代码给放上来吗？或者给出下载的连接好吗
关注。

phyma

grub0.93

phyma

grub0.93

westroom

顶一个先哈！

phyma

a，调用接口

类似系统调用，在stage2/disk_io.c中定义了grub_open,grub_close,grub_read,grub_dir
全局函数用于stage2的文件操作:打开，关闭，读，切换目录。

为了简化文件系统驱动的编写，grub不支持磁盘写（对于一个loader来说也没有必要去写磁盘）


b，文件系统驱动接口

任何一个文件系统驱动必须在fsys_table（stage2/disk_io.c）数组中去放置一个
struct fsys_entry的结构体，定义如下（stage2/filesys.h）：
struct fsys_entry
{
  char *name;//文件系统名称
  int (*mount_func) (void);//初始化函数
  int (*read_func) (char *buf, int len);//文件读函数
  int (*dir_func) (char *dirname);//目录/文件打开函数
  void (*close_func) (void);//文件关闭函数
  int (*embed_func) (int *start_sector, int needed_sectors);//？大部分驱动设置此项为NULL
};


c，情景：读入文件

假设在grub的Menulist中有：kernel (hd0,0)/boot/vmlinuz（或者我们在grub shell中执行此命令）

stage2会先调用grub_open("(hd0,0)/boot/vmlinuz")来打开文件。
在执行这个函数中，grub会先在fsys_table中循环调用fsys_entry：：mount_func去发现一个返回值为真的文件系统，即为当前的文件系统。然后利用当前文件系统驱动的fsys_entry：：dir_func去打开/boot/vmlinuz
然后stage2会调用grub_read(buf,0)读入全部的/boot/vmlinuz文件至内存中的buf地址
grub_read是fsys_entry：：read_func的封装。
最后stage2回调用grub_close关闭文件，跟前面一样，这个调用仅仅是当前文件系统fsys_entry：：close_func的简单封装。

d，文件系统驱动

你可以在stage2/fsys_*.c找到各个文件系统驱动，当然你如果 对某个文件的结构熟悉，而grub中又没有相应的驱动，你可以安装b节中方法向grub中添加此文件系统的支持，比如NTFS，你只要实现mount（判断是否是你所支持的文件系统），dir（打开文件或者目录），read（读），close（关闭文件）功能就好。

redjing

顶一个先，希望能够继续下去

phyma

大部分情况我们是通过一个menulist文件来控制grub，这样grub会分析此文件的内容，然后显示一个菜单让我们选择。但是我不打算介绍grub stage2时怎样显示这个菜单的，这不是grub特殊的地方，这一节将对菜单选择执行的底层机制做小小的分析。（在grub没有找到menulist的时候，他就会执行一个shell，你完全可以通过这里内置的命令来控制grub，实际上你可以把menulist当作一个脚本文件，它也完全是通过内置命令执行的）

a，stage2流程

stage1或者stage1-5加载完stage2后，会跳转至stage2执行，stage2的入口是stage2/asm.S
asm.S在设置好c运行环境之后，会调用第一个c函数init_bios_info（stage2/common.c），这个函数在执行一些底层的初始化之后，会调用stage2的main函数cmain（stage2/stage2.c），这样stage2这个 mini os正式开始运行了！

针对menu.lst和shell这两种情况，cmain将：
menu.lst: run_menu()(stage2.c)->run_script()(cmdline.c)->find_command->执行命令函数
shell: enter_cmdline()(cmdline.c)->find_command->执行命令函数

殊途同归，最后都归结为命令行的解释执行
find_command（stage2/cmdline.c）按照menu.lst中或者shell用户输入的命令字符串，在一个全局性struct builtin *builtin_table[](stage2/builtin.c)变量中去找到内置命令的函数，然后执行。

值得一提的是grub的shell类似bash的命令补全和命令历史纪录。



b，内部数据结构
struct builtin
{
  /* 命令名称，重要，是搜索命令时的依据  */
  char *name;
  /* 命令函数，重要，是搜索匹配后调用的函数  */
  int (*func) (char *, int);
  /* 功能标示，一般未用到.  */
  int flags;
  /* 简短帮助信息  */
  char *short_doc;
  /* 完整帮助信息 */
  char *long_doc;
};
struct builtin *builtin_table[]；(stage2/builtin.c)



c，Hack 提示

编写一个自己的grub命令。只需按照b节所述，填充一个struct builtin结构，按后将其指针放入builtin_table指针数组，你就可以在menu.lst或者grub shell中使用这个命令了。

redspider

顶，:thank