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如何使用GRUB 0.97 menu.lst将参数传递给内核?

[英]How to pass parameters to Kernel using GRUB 0.97 menu.lst?

我正在开发一个操作系统,我必须创建一个调试模式。 为了做到这一点,我想在menu.lst中添加一个条目,指向同一个内核,但添加了一个参数。

在GRUB手册中,它写了内核命令中内核地址之后的所有内容都是逐字传递给内核命令行: https//ftp.gnu.org/old-gnu/Manuals/grub/html_node/kernel.html

所以我在menu.lst中做了类似的事情:

title   os-debug
    root (fd0)
    kernel /kernel 001
    module /initrd.img

在GRUB创建的堆栈中,命令行在偏移量16处可用,如下所述: https//www.gnu.org/software/grub/manual/multiboot/multiboot.html#Specification

所以在我的文件boot.SI中这样做是为了在堆栈中找到我的参数:

movl 16(%ebx), %ecx

并且...它不起作用(我创建了一个gdbserver来调试这个特定的启动文件),但我确信我可以正确访问堆栈,因为我正在访问initrd,如下所示:

movl 24(%ebx), %eax

我也正确地定义了我的旗帜:

#define MBOOT_FLAGS (MBOOT_PAGE_ALIGN | MBOOT_MEMORY_INFO | 
MBOOT_INFO_CMDLINE)'

任何想法如何让我从menu.lst传递参数到boot.S? 这是我的boot.S文件的所有开头:

/* Multiboot flags. */
 #define MBOOT_FLAGS (MBOOT_PAGE_ALIGN | MBOOT_MEMORY_INFO | 
 MBOOT_INFO_CMDLINE)

 /* Exported symbols. */
 .globl start
 .globl idle_pgdir

 .section .bootstrap

/*
* Grub multiboot header.
*/
.align 4
mboot_header:
    .long  MBOOT_MAGIC                  /* Magic number.              */
    .long  MBOOT_FLAGS                  /* Flags.                     */
    .long  -(MBOOT_MAGIC + MBOOT_FLAGS) /* Checksum.                  */
    .long  mboot_header                 /* Pointer to this structure. */


/*
* Kernel entry point.
*/
start:  
    cmpl $1, 20(%ebx)
    jne halt

    /* Retrieve initrd location. */
    movl 24(%ebx), %eax
    movl (%eax), %eax

    movl 16(%ebx), %ecx
    pushl %ecx

之后,构建了初始化内存,所以我必须先处理我的堆栈,但考虑到我的测试,我现在无法得到我的论点。

我的menu.lst:

timeout 10

title   OS
    root (fd0)
    kernel /kernel
    module /initrd.img

title   OS-debug
    root (fd0)
    kernel /kernel 001
    module /initrd.img

您没有提供最小的完整可验证示例。 我在架子上有一些代码,我以前没有把它放在Stackoverflow上。 以下只是一个带有多引导头的C文件,以及可用作测试代码的基础的内核入口点。 它依赖于多引导信息结构作为参数传递给kmain (最初通过引导加载程序中的EBX )。

该代码使用GRUB Legacy标头中的定义。 如果您的系统上没有安装它,您可以在GNU站点上找到副本 还提供了一个基本的链接描述文件。

运行时,它应清除屏幕并打印出传递给内核的命令行,并将命令行传递给每个模块。

kernel.c

#include <multiboot.h>
#include <stdint.h>

/* STRINGIZE is a C macro that allow us to convert an integer to a string
 * for use by the C pre-processor */
#define STRINGIZE_INTERNAL(x) #x
#define STRINGIZE(x) STRINGIZE_INTERNAL(x)

/* 32k stack */
#define STACK_SIZE 32768

/* Define the multiboot structure that will be detectable by the multiboot
 * loader. Request the loader to provide us a memory information */

#define MULTIBOOT_FLAGS (MULTIBOOT_MEMORY_INFO | MULTIBOOT_PAGE_ALIGN)

struct multiboot_header mb_header
__attribute__ ((aligned (4), section(".multiboot"))) = {
    .magic    = MULTIBOOT_HEADER_MAGIC,
    .flags    = MULTIBOOT_FLAGS,
    .checksum = -(MULTIBOOT_HEADER_MAGIC + MULTIBOOT_FLAGS)
};

/* Allocate space for a stack */
uint8_t stack[STACK_SIZE];

/* Entry point set in linker script that the mulitboot loader will transfer control to */
extern void start(void);
__asm__ (".global start\n"
         "start:\n\t"
             /* Set stack pointer to end of stack variable.
                Stack grows down. Align stack to 16 byte boundary */
             "mov $stack + " STRINGIZE(STACK_SIZE) ", %esp\n\t"
             "and $-16, %esp\n\t"

             "cld\n\t"         /* Ensure string instructions have forward movement */
             "sub $8, %esp\n\t"/* For alignment on call to kmain */
             "push %eax\n\t"   /* Pass magicnum in EAX as 2nd parameter */
             "push %ebx\n\t"   /* Pass multiboot info struct in EBX as 1st parameter */
             "call kmain\n\t"  /* At this point stack 16 byte aligned, call kernel */
             "add $16, %esp\n\t"

             /* Infinite loop to end */
             "cli\n"
         ".L0:\n\t"
             "hlt\n\t"
             "jmp .L0\n"
         );

/* Text mode video pointer */
volatile uint16_t *const video_memory = (uint16_t *)0xb8000;

#define VID_TEXT_COLUMNS 80
#define VID_TEXT_ROWS    25

void clear_screen_attr (uint8_t attr)
{
    uint16_t curpos = 0;
    while (curpos < VID_TEXT_COLUMNS * VID_TEXT_ROWS)
        video_memory[curpos++] = attr << 8 | ' ';
}

void print_string_xyattr (const char *str, uint16_t x, uint16_t y, uint8_t attr)
{
    uint16_t curpos = (x + y * VID_TEXT_COLUMNS);
    while (*str)
        video_memory[curpos++] = attr << 8 | *str++;
}

/* kmain is main C entry point */
void kmain(multiboot_info_t *mb_info, uint32_t magicnum)
{
    uint16_t curline = 0;
    multiboot_module_t *mb_modules;
    uint16_t modindex;

    clear_screen_attr (0x07);

    /* Verify we were booted from multiboot loader and print MB to the display */
    if (magicnum == MULTIBOOT_BOOTLOADER_MAGIC) {
        print_string_xyattr ("Multiboot Magic found", 0, curline++, 0x07);
        print_string_xyattr ("Command line: ", 0, curline, 0x07);
        print_string_xyattr ((const char *)mb_info->cmdline, 14, curline++, 0x57);

        /* For each module print out the command line arguments */
        mb_modules = (multiboot_module_t *)mb_info->mods_addr;
        for (modindex = 0; modindex < mb_info->mods_count; modindex++) {
            print_string_xyattr ("Module Cmd line:", 0, curline, 0x07);
            print_string_xyattr ((const char *)mb_modules[modindex].cmdline,
                                 17, curline++, 0x57);
        }
    }
    else
        print_string_xyattr ("Multiboot Magic not found", 0, curline++, 0x07);
}

linker.ld

OUTPUT_FORMAT("elf32-i386")
ENTRY(start)

SECTIONS
{
    . = 1M;

    .text : {
        *(.multiboot)
        *(.text)
    }

    .rodata : {
        *(.rodata)
    }

    .data : {
        *(.data)
    }

    .bss : {
        *(COMMON)
        *(.bss)
    }

}

您可以使用以下命令编译这些文件并将其链接到名为kernel.elf的最终ELF可执行文件:

i686-elf-gcc -c -m32 -std=gnu99 -ffreestanding -nostdlib -O3 -Wall -Wextra \
    -g3 -I/usr/include/multiboot -o kernel.o kernel.c
i686-elf-gcc -m32 -Wl,--build-id=none -T linker.ld -ffreestanding -nostdlib \ 
    -lgcc -o kernel.elf kernel.o

这假设您使用的是交叉编译器。 您可以在主机环境中使用gcc (而不是i686-elf-gcc ),但我个人不推荐它。


调试

您可以使用kernel.elf使用GRUB构建ISO。 如果您创建一个名为myos.iso的ISO,那么您可以使用QEMUGDB来调试代码,例如:

qemu-system-i386 -cdrom myos.iso -d int -no-reboot -no-shutdown -S -s &
gdb kernel.elf \
        -ex 'target remote localhost:1234' \
        -ex 'break *kmain' \
        -ex 'continue'

如果要调试故障和中断,则-no-reboot -no-shutdown -d int选项很有用。 首先使用GDB存根启动QEMU ,然后使用GDB调试QEMU会话。 我们将kernel.elf文件传递给调试器,以便我们可以使用符号调试。

当停在kmain (代码中的C入口点)时,您实际上可以使用mb_info命令查看整个mb_info结构(十六进制):

p/x *mb_info

您将获得可能类似于此的输出:

$ 1 = {flags = 0x1a6f,mem_lower = 0x27f,mem_upper = 0x1fb80,boot_device = 0xe0ffffff,cmdline = 0x10078,mods_count = 0x2,mods_addr = 0x100ac,u = {aout_sym = {tabsize = 0x12,strsize = 0x28,addr = 0x10164,reserved = 0xf},elf_sec = {num = 0x12,size = 0x28,addr = 0x10164,shndx = 0xf}},mmap_length = 0x90,mmap_addr = 0x100d4,drives_length = 0x0,drives_addr = 0x0,config_table = 0x0,boot_loader_name = 0x1007c,apm_table = 0x0,vbe_control_info = 0x10434,vbe_mode_info = 0x10634,vbe_mode = 0x3,vbe_interface_seg = 0xffff,vbe_interface_off = 0x6000,vbe_interface_len = 0x4f,framebuffer_addr = 0xb8000,framebuffer_pitch = 0xa0,framebuffer_width = 0x50,framebuffer_height = 0x19,framebuffer_bpp = 0x10,framebuffer_type = 0x2 ,{{framebuffer_palette_addr = 0x0,framebuffer_palette_num_colors = 0x0},{framebuffer_red_field_position = 0x0,framebuffer_red_mask_size = 0x0,framebuffer_green_field_position = 0x0,framebuffer_green_mask_size = 0x0,framebuffer_blue_field_position = 0x0,framebuffer_blue_mask_size = 0x0}}}

如果要使用命令p (char *)mb_info->cmdline ,则可以让调试器将命令行参数作为字符串打印出来。

运行此代码时QEMU的屏幕截图:

在此输入图像描述

在我的GRUB配置中,我将000作为命令行参数放入内核。 我添加了一些命令行参数为001002的模块。

我想回答我自己的问题,解释为什么我的模型不起作用。 Michael Petch的模型工作正常,但在我的实现中我有一个不同的问题

GRUB 0.97文档包含错误https//ftp.gnu.org/old-gnu/Manuals/grub/html_node/kernel.html

该行的其余部分将作为内核命令行逐字传递。

它不是“其余部分”,而是“ 整行 ”,在我的例子中: kernel /kernel 001

所以,我没有检查足够的内存,因此我总是将“rek”作为输出,这对应于前3个字符。 我用这个汇编代码解决了我的问题:

/* Retrieve command-line passed by GRUB. */
movl $cmdline, %edi
movl 16(%ebx), %ecx
addl $MBOOT_KPARAM_OFFSET, %ecx
jmp bottom
top:
    addl $4, %ecx 
    stosl
bottom:
    movl (%ecx), %eax
    cmpl $0,%eax
    jne top 

其中#define MBOOT_KPARAM_OFFSET 0x00000008 ,这对应于移位“kernel / kernel”所需的偏移量。 然后使用其余代码将参数放入内存中,无论其大小如何(使用%edi和stosl)

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