загрузчик xv6: чтение секторов с диска с помощью CHS - PullRequest
Новая
       117

загрузчик xv6: чтение секторов с диска с помощью CHS

1 голос
/ 04 апреля 2020

Я пытался обернуть голову вокруг C части загрузчика xv6 (вопрос ниже кода) 

void
bootmain(void)
{
  struct elfhdr *elf;
  struct proghdr *ph, *eph;
  void (*entry)(void);
  uchar* pa;

  elf = (struct elfhdr*)0x10000;  // scratch space

  // Read 1st page off disk
  readseg((uchar*)elf, 4096, 0);

  // Is this an ELF executable?
  if(elf->magic != ELF_MAGIC)
    return;  // let bootasm.S handle error

  // Load each program segment (ignores ph flags).
  ph = (struct proghdr*)((uchar*)elf + elf->phoff);
  eph = ph + elf->phnum;
  for(; ph < eph; ph++){
    pa = (uchar*)ph->paddr;
    readseg(pa, ph->filesz, ph->off);
    if(ph->memsz > ph->filesz)
      stosb(pa + ph->filesz, 0, ph->memsz - ph->filesz);
  }

  // Call the entry point from the ELF header.
  // Does not return!
  entry = (void(*)(void))(elf->entry);
  entry();
}

void
waitdisk(void)
{
  // Wait for disk ready.
  while((inb(0x1F7) & 0xC0) != 0x40)
    ;
}

// Read a single sector at offset into dst.
void
readsect(void *dst, uint offset)
{
  // Issue command.
  waitdisk();
  outb(0x1F2, 1);   // count = 1
  outb(0x1F3, offset);
  outb(0x1F4, offset >> 8);
  outb(0x1F5, offset >> 16);
  outb(0x1F6, (offset >> 24) | 0xE0);
  outb(0x1F7, 0x20);  // cmd 0x20 - read sectors

  // Read data.
  waitdisk();
  insl(0x1F0, dst, SECTSIZE/4);
}

// Read 'count' bytes at 'offset' from kernel into physical address 'pa'.
// Might copy more than asked.
void
readseg(uchar* pa, uint count, uint offset)
{
  uchar* epa;

  epa = pa + count;

  // Round down to sector boundary.
  pa -= offset % SECTSIZE;

  // Translate from bytes to sectors; kernel starts at sector 1.
  offset = (offset / SECTSIZE) + 1;

  // If this is too slow, we could read lots of sectors at a time.
  // We'd write more to memory than asked, but it doesn't matter --
  // we load in increasing order.
  for(; pa < epa; pa += SECTSIZE, offset++)
    readsect(pa, offset);
}

Так что он использует схему адресации CHS , то есть он выводит индекс сектора, номер цилиндра и номер головки на порты диска и выдает команду чтения (см. readsect(dst, offset)).

Параметр offset, принимаемый этой функцией, должен содержать смещение от начала диска в секторах. Например, если вы передадите 0x01000203 как смещение (16777731 в десятичном виде), оно разделит его на 0x03 в качестве индекса сектора, 0x0002 в качестве номера цилиндра и 0x01 в качестве номера головки. Проблема в том, что индекс сектора не может go с 0x00 до 0xFF, он может только go с 0x01 до 0x3F (1 до 63 в десятичном виде), поэтому это Схема адресации не смежна. Например, offset 0x100002EE будет недопустимым, так как нет индекса сектора 0xEE.

Я не совсем понимаю, как ядро ​​все еще успешно загружается в память. В функции readseg() ясно, что вы можете передать ей любое смещение памяти, оно преобразует его в смещение сектора и передаст в readsect(), потенциально передавая неверный индекс сектора. Было бы хорошо, если бы размер ядра никогда не превышал 63 * 512 = 32256 байт, таким образом, никогда не достигая недопустимых индексов секторов, но на самом деле он составляет около 170 тыс.

Что происходит?

1 Ответ

3 голосов
/ 04 апреля 2020

Что происходит?

Жесткий диск не использует адресацию CHS, но фактически использует (28-разрядную) адресацию LBA. В этом случае регистры контроллера IDE / ATA, которые были бы для «сектора, низкого уровня цилиндра, высокого уровня цилиндра, головки» в режиме CHS, становятся «битами LBA от 0 до 7, битами LBA с 8 по 15, битами LBA с 16 по 23, LBA биты 24–27 " аппаратное обеспечение и др. c); и настоящий загрузчик не может сделать эти предположения и, в основном, должен использовать встроенное ПО для загрузки данных с диска (поскольку для загрузчика практически невозможно поддерживать все контроллеры RAID, AHCI / SATA, контроллеры SCSI, контроллеры и устройства USB, ... ). Тем не менее, Xv6 - это «обучающая ОС» (что, в основном, означает, что она учит вас смеси плохих идей и бессмысленности ради создания иллюзии знания в ~ 3 месяца).

...