Использовать mbr с bios id что это
Сообщения: 412
Благодарности: 39
Конфигурация компьютера | |
Процессор: Core i7 8550U 1.8 GHz | |
Память: DDR4 12Gb | |
HDD: WDC WD1CPZX-24Z10T0 SATA III 1 Tb | |
Видеокарта: Intel UHD 620 | |
CD/DVD: Нет | |
Монитор: led 14″ | |
Ноутбук/нетбук: Ноутбук Lenovo V330-14IKB | |
ОС: Win10 Pro х64 | |
Прочее: SSD Samsung 970 EVA Plus 250 Gb (Стоит три системы) |
Если не важно каким именно способом произвести установку, то можно так же переустановить систему например из под Windows, сохранив «содержимое» флешки на компьютере и запустив с него установку.
Сообщения: 14
Благодарности: 2
Конфигурация компьютера | |
Процессор: Intel Core-i5 2,5 GHz (Turbo Boost 3,1 GHz) | |
Материнская плата: EMC 2557 21pglmb0090 | |
Память: 8 GB DDR3 1600 MHz | |
HDD: Apple SSD 128 GB | |
Видеокарта: Intel HD Graphics 4000 | |
Звук: Cirrus Logic | |
Блок питания: — | |
CD/DVD: — | |
Монитор: Retina 13′ 2560×1600 | |
Ноутбук/нетбук: Apple MacBook Pro Retina 13 Late 2012 | |
ОС: Windows 10 Pro (Clean Install) |
Цитата Maks471:
Столкнулся с такой проблемой на ноутбуке HP pavilion 15. При попытке переустановки виндовс не удаётся запустить ноутбук с флешки, прошарил весь интернет и смотрел различные способы. Secure boot отключал и legacy boot включал, но все переместить USB порт на первую позицию не удается ( все так же горит серым цветом и неактивно) так же и с UEFI Menu неактивен (т.е так же горит серым цветом и ничего не перемещает). » |
Отключи SecureBoot и включи Legacy, если устанавливаешь не через UEFI. Затем скачай Rufus и вставь флешку в любой USB порт (предпочтительнее USB 2.0). Далее запусти Rufus и в нём выбери свой ISO образ. Если хочешь UEFI, то ставь схему раздела GPT, а целевую систему BIOS UEFI. Если хочешь Legacy, то ставь схему раздела MBR, а целевую систему BIOS Legacy. Далее поставь галочку «Использовать MBR с BIOS ID» и выставь 0x80. Это опять же для Legacy. После этого жми старт, убедившись, что вверху твоя флешка выбрана. Потом после записи флешку не вынимая делай завершение работы, а не перезагрузку. После жми кнопку включения и долби F12 (или F2) для выбора устройства загрузки или F10 для того чтобы зайти в BIOS и выставить там приоритет загрузки.
Почему нужно делать именно завершение работы, а не перезагрузку. Некоторые материнские платы не всё выгружают из памяти без отключения питания.
Ещё по опыту добавлю, что некоторые ноутбуку не со всех портов хотят загружаться. Перетыкай флешку в другие порты (по разные стороны ноутбука). Такое уже встречал на Acer Aspire E5-772.
Загрузочная флешка UEFI GPT или UEFI MBR в Rufus
Я упоминал о бесплатной программе Rufus, в статье о лучших программах для создания загрузочной флешки. Помимо прочего, с помощью Rufus можно сделать загрузочную флешку UEFI, что может пригодиться при создании USB с Windows 8.1 (8).
Преимущества Rufus
К преимуществам этой, сравнительно мало известной, программы можно отнести:
- Она бесплатна и не требует установки, при этом «весит» около 600 Кб (текущая версия 1.4.3)
- Полная поддержка UEFI и GPT для загрузочной флешки (можно сделать загрузочную флешку Windows 8.1 и 8)
- Создание загрузочной флешки DOS, установочных накопителей из ISO образа Windows и Linux
- Высокая скорость работы (по заявлению разработчика, USB с Windows 7 создается в два раза быстрее, чем при использовании Windows 7 USB/DVD Download Tool от Microsoft
- В том числе и на русском языке
- Простота использования
В общем, давайте поглядим, как работает программа.
Примечание: для создания загрузочной флешки UEFI со схемой разделов GPT, производить это нужно в Windows Vista и более поздних версиях операционной системы. В Windows XP возможно создание загрузочного накопителя UEFI с MBR.
Как сделать загрузочную флешку UEFI в Rufus
Как уже было сказано выше, программа не требует установки: она запустится с интерфейсом на языке операционной системы и главное ее окно выглядит как на картинке ниже.
Все поля к заполнению не требуют особенных пояснений, требуется указать:
- Устройство — будущая загрузочная флешка
- Схема раздела и тип системного интерфейса — в нашем случае GPT с UEFI
- Файловая система и другие параметры форматирования
- В поле «Создать загрузочный диск» кликаем по значку диска и указываем путь к образу ISO, я пробую с оригинальным образом Windows 8.1
- Отметка «Создать расширенную метку и значок устройства» добавляет значок устройства и другую информацию в файл autorun.inf на флешке.
После того, как все параметры указаны, нажимаем кнопку «Старт» и ожидаем, пока программа не подготовит файловую систему и не скопирует файлы на флешку со схемой разделов GPT для UEFI. Могу сказать, что это происходит действительно довольно быстро в сравнении с тем, что приходилось наблюдать при использовании других программ: по ощущениям, скорость примерна равна скорости передачи файлов по USB.
Если у вас возникли какие-то вопросы по использованию Rufus, а также интересны дополнительные возможности программы, рекомендую посмотреть раздел FAQ, ссылку на который вы найдете на официальном сайте.
А вдруг и это будет интересно:
- Лучшие бесплатные программы для Windows
- Как разрешить обычному пользователю запускать программу от имени Администратора без ввода пароля
- Как выйти из полноэкранного режима в Windows
- Как включить компактный вид панели быстрых настроек Windows 11
- Delta — эмулятор старых консолей на iPhone теперь доступен в AppStore
- Шрифты в интерфейсе Chrome стали более жирными и размытыми — как исправить?
- Windows 11
- Windows 10
- Android
- Загрузочная флешка
- Лечение вирусов
- Восстановление данных
- Установка с флешки
- Настройка роутера
- Всё про Windows
- В контакте
- Одноклассники
-
макс 14.08.2015 в 03:13
- Dmitry 14.08.2015 в 10:12
- макс 14.08.2015 в 19:04
- Dmitry 15.08.2015 в 08:20
Раскрываем секреты загрузочных ISO-образов
В этой статье я хочу поговорить об ISO-файлах, на которых, как известно, распространяются дистрибутивы операционных систем. Начиная писать статью, я немного сомневался в её актуальности, так как я ассоциировал ISO-образы с оптическими дисками, которые, ввиду ряда причин, уходят в прошлое. У меня было стойкое понимание, что ISO-файлы в основном нужны только для хранения образов оптических дисков, которые содержат установщик операционной системы. Но, как оказалось, всё гораздо сложнее и интереснее, особенно применительно к современному железу.
Если у вас нет много времени читать эту статью или набирать исходный код и команды, вы всегда можете найти на GitHub мой проект с исходным кодом, который можно запустить и поэкспериментировать с ним.
Также у меня была статья на Хабре, где я затрагивал тему загрузочных ISO, но не вдавался в подробности реализации.
Что вы найдёте в этой статье
Не знаю, как для кого, но для меня лучше всего запоминается то, что ты сам попробовал на практике, когда ты сделал немало ошибок, чтобы разобраться с темой. Поэтому мой рассказ о загрузочных ISO-образах будет совмещён с практикой.
Для лучшего понимания материала стоит рассматривать тему на простых воспроизводимых примерах, а потом, разобравшись в основах, разбирать более сложные вопросы. Поэтому я, как и в предыдущей статье, создал минимальный пример, который, с моей точки зрения, достаточно хорошо раскрывает тему загрузочных образов ISO.
После прочтения этой статьи вы сможете создать универсальный загрузочный образ ISO, который можно будет записать на оптический диск, внешний жёсткий диск или флеш-накопитель так, что при загрузке с него будут выполняться минимальные программы Hello, World, никак не зависимые от операционной системы. Эти программы можно считать заглушками для реальных загрузчиков операционных систем. Пример из статьи позволит вам разобраться со структурой загрузочных ISO-образов и улучшит ваше понимание процесса загрузки компьютера (bootstrapping).
Немного теории, которую необходимо знать
Как известно, теория без практики ничего не значит, справедливо и обратное утверждение. Поэтому приведу немного теории, которая позволит лучше понять, что же вы делаете.
Загрузка операционной системы на компьютере x86
При включении питания компьютера процессор сразу начинает выполнять команды. Первые команды, выполняемые процессором, принадлежат предустановленной программе, которая располагается в ROM памяти на материнской плате компьютера. Основное назначение программы – базово проверить компьютер на ошибки, проинициализировать часть устройств для дальнейшей загрузки и передать управление загрузчику, предоставив программный интерфейс для взаимодействия с собой.
Существует два вида программ, располагающихся в ROM — BIOS (Basic Input/Output system) и UEFI (Extensible Firmware Interface). Обычно компьютеры с UEFI позволяют эмулировать BIOS, если выбрать опцию Legacy Mode.
Механизм загрузки BIOS (Legacy)
BIOS не имеет никакого представления о файловых системах, установленных на устройствах, с которых осуществляется загрузка. Он рассматривает устройства как блочные, которые могут возвращать блоки данных (сектора), располагающиеся по определённым LBA (Logical Block Address). Ранее дисковые устройства ещё имели режим адресации CHS (Cylinder, Head, Sector), который был более близок к физической геометрии жёстких дисков, но сейчас он практически не используется.
Если данные удовлетворяют определённому критерию, BIOS загружает их в память, рассматривает их как программу и передаёт ей управление.
Эта программа может работать с устройствами компьютера через специальный интерфейс на основе программных прерываний. Она обычно пишется на ассемблере.
Когда BIOS передаёт управление, то процессор x86 находится в реальном режиме, а это значит, что в программе можно обратиться только к 1МiB оперативной памяти и, если вы хотите использовать всю оперативную память, то необходимо позаботиться о том, чтобы перевести процессор в защищённый режим. Такие загрузчики, как GRUB 2, как раз это и делают.
Механизм загрузки UEFI
UEFI знает о файловой системе FAT. При загрузке с устройства UEFI пытается найти на устройстве раздел с этой файловой системой и исполняемый файл UEFI в ней, после чего запустить его на выполнение.
Программа, находящаяся в исполняемом файле, может взаимодействовать с UEFI при помощи специального программного интерфейса, который использует так называемые сервисы UEFI. Она обычно пишется на языке высокого уровня С или C++.
Когда UEFI передаёт управление программе, то процессор находится в защищённом режиме, и из программы вы уже можете обращаться ко всей оперативной памяти, которая присутствует на компьютере.
Загрузка с жёсткого диска или флеш-накопителя
Загрузка с жёсткого диска или флеш-накопителя в большинстве случаев подразумевает, что они размечены на разделы, а на одном или нескольких разделах находятся загрузчики и операционные системы, которые необходимо загрузить. Мне известно о двух видах разметки: MBR (Master Boot Record) и GPT (GUID Partition Table).
MBR – более ранний способ разметки, подразумевающий разметку диска на 4 первичных раздела. Существует способ увеличить общее количество разделов за счёт создания так называемых расширенных разделов, но загрузка с таких разделов усложняется.
GPT – современный способ разметки, подразумевающий разметку диска на большое количество разделов и поддержку дисков размером более 2TiB.
На просторах Интернета существует очень распространённое заблуждение, которое заключается в том, что на компьютерах с BIOS используется ТОЛЬКО MBR-разметка, а с UEFI TOЛЬКО GPT-разметка. Это неверно.
BIOS не имеет понятия как о GPT, так и о MBR, он только знает о том, что нужно загрузить и выполнить программу, находящуюся в нулевом секторе, если этот диск является загрузочным и последние два байта в секторе равны 55AAh. Но если в результате будет передано управление загрузчику, который «понимает» GPT, то последний сможет загрузить операционную систему с раздела GPT. Разумеется, сама операционная система должна поддерживать GPT-разметку. Но даже если она не поддерживает GPT, в нулевом секторе можно разместить таблицу разделов MBR, которая будет указывать на подмножество разделов GPT (максимум 4 шт., которые находятся в пределах первых 2ТiB размеченного диска), и они будут видны этой операционной системе.
Чтобы компьютер загрузил ОС средствами UEFI, необходимо наличие системного раздела EFI на диске (EFI System Partition (ESP)), с которого осуществляется загрузка. Неважно, какая разметка используется (MBR или GPT), важно наличие самого раздела, а также наличие приложения UEFI с прописанным именем в системных переменных UEFI или имеющего стандартное имя bootx64.efi и располагающегося в директории EFI\boot в разделе ESP.
Таким образом, различие BIOS и UEFI-загрузки заключается в том, как загрузится и выполнится самая первая программа (приложение) после них. В BIOS загружается и выполняется программа, которая находится в нулевом секторе диска, в UEFI выполняется программа, которая находится на системном UEFI разделе диска.
Файловая система оптических дисков
Для хранения файлов на оптических дисках очень часто используется файловая система ISO 9660. Она имеет несколько уровней (Level 1, Level 2, Level 3) и расширений (Rock Ridge, Joliet). Также часто используется файловая система UDF, но для нашей задачи эти знания не понадобятся, так как фактически мы будем работать с секторами диска. В статье я не буду подробно рассматривать файловые системы для оптических дисков. Загрузчик, который будет загружен BIOS или UEFI для выполнения дальнейшей загрузки, должен «понимать» файловую систему оптических дисков, а я для краткости это не рассматриваю.
Загрузка с оптического диска
Для того, чтобы компьютер смог загружаться с оптического диска, BIOS или UEFI должны поддерживать стандарт El Torito, придуманный специально для этого. И тут, как и при загрузке с жёсткого диска, для BIOS важен сектор, в котором находится программа начальной загрузки, а для UEFI важен системный UEFI-раздел на диске c программой UEFI.
Скажу честно, я до последнего думал, что UEFI запускает файл bootx64.efi, который находится в файловой системе ISO 9660 на оптическом диске, однако это не так, так как UEFI понимает загрузку только с ESP, поэтому ему нужно предоставить образ ESP с файлом bootx64.efi, а в специальной структуре Booting Catalog указать расположение образа.
Гибридный ISO-образ
В настоящее время большинство дистрибутивов Linux распространяются в виде так называемых гибридных ISO-образов.
Суть гибридных ISO-образов в следующем: один и тот же образ можно посекторно записать на оптический диск или на флеш-накопитель/внешний жёсткий диск. Загрузка будет выполнена с любого из устройств, если его выбрать в качестве загрузочного. Это очень удобно для конечного пользователя. Он просто берёт образ и записывает его на оптический диск или флеш-накопитель, не выполняя никаких преобразований.
Как же это происходит? Дело в том, что первые 16 секторов в файловой системе ISO 9660, каждый из которых размером 2048 байт, используются для системных нужд, поэтому там можно разместить MBR и/или GPT. Они игнорируются BIOS/UEFI при загрузке с оптического диска, но при загрузке с флеш-накопителя они используются.
Запись о разделе в MBR или GPT будет указывать на файл с образом ESP, а в случае MBR для BIOS будет содержаться код начальной загрузки, который уже будет каким-то образом читать код из секторов и выполнять его, продолжая тем самым дальнейшую загрузку.
При всём своём удобстве этот подход не стандартизован и, например, Windows или какие-то программы по разметке диска могут считать такую информацию в MBR или GPT неверной.
Структура загрузочного ISO-образа
Любой ISO-образ должен содержать список дескрипторов томов. Каждый дескриптор занимает целый сектор (2048) байта. Дескрипторы томов размещаются начиная с 16-го сектора, если нумерация секторов осуществляется с 0.
Дескриптор тома с загрузочными записями El Torito располагается в 17-м секторе.
Структура загрузочного ISO-образа для современных компьютеров х86 представлена на рисунке.
Для загрузки с оптического диска нас интересует Boot Record Volume Descriptor. С описанием Primary Volume Descriptor и Volume Descriptor Set Terminator вы можете ознакомиться в спецификации файловой системы ISO 9660 (ECMA-119)
▍ Boot Record Volume Descriptor
Назначение Boot Record Volume Descriptor — указать, где находится Booting Catalog, который содержит информацию для BIOS или UEFI о том, что именно и каким способом можно загрузить с оптического диска.
Байты | Описание |
---|---|
0 | Индикатор загрузочной записи, всегда содержит значение 0x00 |
1… 5 | Идентификатор ISO-9660, всегда содержит строку CD001 |
6 | Версия дескриптора, содержит 0x01 |
7… 38 | Идентификатор загрузочной системы, всегда содержит строку EL TORITO SPECIFICATION, оставшиеся байты заполняются 0 |
39… 70 | Не используется. Всегда заполнено 0 |
71… 74 | LBA первого сектора загрузочного каталога |
75… 2047 | Не используется, всегда заполнено 0 |
▍ Booting Catalog
Booting Catalog – это массив записей размером 32 байта каждая. Количество записей не ограничено. Всего в спецификации определены 5 типов записей: Validation Entry, Default Entry, Section Header, Section Entry, Section Entry Extension. Последнюю описывать не буду, так как я не встречал её применение.
Validation Entry
Назначение Validation Entry — это подтверждение того, что образ ISO (оптический диск) действительно является загрузочным.
Байты | Описание |
---|---|
0 | Header Id всегда равен 0x01 |
1 | ID платформы 0x00 = 80×86 0x01 = Power PC 0x02 = Mac |
2..3 | Зарезервировано, всегда содержит 0 |
4..27 | ID, идентификатор производителя CD-ROM, сейчас обычно содержит 0 |
28..29 | Контрольная сумма |
30 | Всегда 0x55, участвует в подсчёте контрольной суммы |
31 | Всегда 0xAA, участвует в подсчёте контрольной суммы |
Default Entry
Назначение Default Entry — указать, что будет загружено по умолчанию. Обычно это сектора для загрузки при помощи BIOS.
Байты | Описание |
---|---|
0 | Boot Indicator (0x88 — загрузочная, 0x00 — не загрузочная) |
1 | Boot media type 0x00 — без эмуляции 0x01 — эмуляция дискеты 1.2 0x02 — эмуляция дискеты 1.44 0x03 — эмуляция дискеты 2.88 0x04 — эмуляция жёсткого диска В настоящее время чаще всего используется режим 0x00. Эмуляция дискет и жёстких дисков нужна для загрузки очень старых операционных систем. |
2 | Сегмент загрузки обычно 0x00, что подразумевает, что сектор с кодом загрузчика будет помещён в сегмент 0x07C0, как и в загрузке с жёсткого диска или дискеты |
4 | Тип системы для режима без эмуляции – 0x00 |
5 | Не используется |
6..7 | Количество секторов размером 512 байт (не 2048), которые нужно считать в сегмент загрузки |
8..11 | LBA-адрес первого сектора, который нужно загрузить в сегмент загрузки |
12..31 | Не используются, всегда содержат 0 |
Section Header
Назначение Section Header — сгруппировать возможные виды загрузки, однако обычно на практике существует ещё только один вид загрузки через UEFI.
Байты | Описание |
---|---|
0 | Header Indicator (0x90 – не последний заголовок, 0x91 – последний заголовок). В большинстве случаев, так как обычно в ISO-образе только одна секция, поле содержит 0x91. |
1 | Идентификатор платформы. 0x00 — 80×86 0x01 — Power PC 0x02 — Mac 0xEF — EFI (UEFI) Значение 0xEF отсутствует в оригинальной спецификации, но сейчас оно используется, если мы хотим выполнить загрузку средствами UEFI. |
2..3 | Количество Section Entry после заголовка. |
4..31 | Идентификатор для BIOS и загрузчика, чтобы он принял решение, использовать ли информацию из следующих секций для загрузки. В большинстве случаев тут содержатся 0. |
Section Entry
Назначение Section Entry — указать, что может быть загружено и откуда. Обычно это сектора образа ESP для загрузки при помощи UEFI.
Байты | Описание |
---|---|
0 | Booting Indicator (0x88 — загрузочная, 0x00 — не загрузочная) |
1 | Режим эмуляции (Boot media type) 0x00 — без эмуляции 0x01 — эмуляция дискеты 1.2 0x02 — эмуляция дискеты 1.44 0x03 — эмуляция дискеты 2.88 0x04 — эмуляция жёсткого диска В настоящее время чаще всего используется режим 0x00. Эмуляция дискет и жёстких дисков нужна для загрузки очень старых операционных систем. В оригинальной спецификации вы можете посмотреть, какие ещё значения может содержать этот байт. |
2..3 | Сегмент загрузки обычно 0x00, что подразумевает, что сектор с кодом загрузчика будет помещён в сегмент 0x07C0, как и в загрузке с жёсткого диска или дискеты |
4 | Тип системы для режима без эмуляции – 0x00 |
5 | Не используется, всегда равен 0x00 |
6..7 | Количество секторов размером 512 байт (не 2048), которые нужно считать в сегмент загрузки |
8..11 | LBA-адрес первого сектора, который нужно загрузить в сегмент загрузки |
12 | Selection Criteria Type. Критерий выбора. Обычно 0. Подробнее смотрите в спецификации El Torito |
13..31 | Vendor Unique Selection Criteria. Обычно 0x00. Подробнее в спецификации El Torito |
Практическая часть
Создание образа
Изначально я хотел описать в статье, как создать образ с нуля без использования сторонних программ, но потом мне показалось, что это раздует статью, её будет сложно читать, и вы потратите много времени на изучение. Поэтому использовал уже готовые решения, которые используются в Linux: Xorriso для создания образов, а для того, чтобы увидеть наглядно структуры загрузочного ISO, xxd для просмотра содержимого образа в шестандцатиричном формате
Вы всегда можете попробовать создать загрузочный ISO-файл сами, написав небольшие программы на C, Java или другом языке программирования, но в статье я на этом останавливаться не буду.
Минимальные программы-заглушки загрузчиков для BIOS и UEFI
Загрузчик для BIOS — это один или несколько секторов на диске, содержащих инструкции, которые используют сервисы (программные прерывания) BIOS и осуществляют дальнейшую инициализацию компьютера, загружают и запускают на выполнение ядро операционной системы.
Загрузчик для UEFI — это исполняемый файл, располагающийся в ESP-разделе и содержащий инструкции, которые используют сервисы UEFI, чтобы осуществлять дальнейшую инициализацию компьютера, загружать и запускать на выполнение ядро операционной системы.
Для упрощения понимания наши загрузчики не будут ничего делать кроме вывода тривиальных фраз типа «Hello, world!» на экран. Можно сказать, что это заглушки, которые могут быть использованы для написания полноценных загрузчиков в дальнейшем.
Код программы-заглушки загрузчика BIOS
Загрузчик для BIOS – это один или несколько секторов на диске. Инструкции, содержащиеся в них, процессор выполняет в реальном режиме, где доступно только 1MiB оперативной памяти.
Обычно исходный код загрузчика при помощи ассемблера превращается в бинарный файл, содержимое которого потом посекторно записывается на диск.
Для меня проще всего получить такой код, используя ассемблер fasm.
use16 org 0x7c00 cli jmp 0:start times 8-($-$$) nop ; Pad to file offset 8 ; iso_boot_info structure is filled by xorriso when we generate ISO file. iso_boot_info: bi_pvd: dd 16 ; LBA of primary volume descriptor bi_file: dd 0 ; LBA of boot file bi_length: dd 0xdeadbeef ; Length of boot file bi_csum: dd 0xdeadbeef ; Checksum of boot file bi_reserved: times 10 dd 0xdeadbeef ; Reserved iso_boot_info_end: signature: dd 0x7078c0fb ; used by ISOLINUX hybrid MBR start: xor ax, ax push ax pop es push ax pop ds sti mov ax, 0x03 int 0x10 mov si, hello_message mov ah, 0xe print_loop: lodsb or al, al jz done int 0x10 jmp print_loop done: jmp $ hello_message: db "Hello world BIOS", 0x0a, 0 times 510 - ($ - $$) db 0 dw 0xaa55
Код у нас получается достаточно простой, но существуют моменты, на которые необходимо обратить внимание.
- Так как процессор будет выполнять код в реальном режиме, нам нужно использовать директиву use16.
- Наш код будет загружаться в BIOS по адресу 0x7c00. Чтобы ассемблер закрепил корректные адреса за метками, используется директива org.
- Чтобы аппаратные прерывания не помешали начальной инициализации регистров, используется команда процессора cli.
- Очень важно проинициализировать регистры. Во многих статьях по созданию загрузочных секторов забывают этот факт. В результате вроде всё гладко работает в qemu или VirtualBox, однако в VMWare или на реальном железе код отказывается работать. Я потратил достаточно много времени, пока это не понял.
- Так как часть полученного кода будет модифицироваться Xorriso, который записывает нужные данные, то нам необходимо выполнить команду jmp, а дальше в коде зарезервировать место под эти данные.
- Я не создавал свою MBR для ISO-образа, а использовал ту, которую предоставляет загрузчик ISOLINUX, поэтому необходимо прописать значение signature, ожидаемое загрузчиком из MBR, иначе наша заглушка загрузчика для BIOS не будет выполнена.
- Значение 55AA и заполнение нулями в конце программы необязательно, но я хотел получить полноценный загрузочный сектор, который можно было бы записать в нулевой сектор жёсткого диска или флеш-накопителя, и он тоже бы выполнялся.
Код программы-заглушки загрузчика UEFI
Загрузчик для UEFI – это уже исполняемый файл, который помимо программного кода и данных содержит дополнительную информацию о том, как размещать их в оперативной памяти. Файлы .efi по формату практически совпадают с исполняемыми файлами Windows. Разумеется, в них нет вызовов функций операционной системы. Обычно исходный код пишется на языке C или С++. Мы для простоты будем использовать C.
При сборке в операционной системе Linux нам понадобится кросс-компилятор.
Необходимости комментировать что-то в программе нет ввиду её простоты, однако я добавлю, что для компиляции программы у вас должен быть установлен пакет gnu-efi, а вечный цикл (while (1)) я сделал для наглядности, чтобы сообщение не исчезало при завершении работы программы, и EFI_SUCCESS она никогда не вернёт.
#include #include EFI_STATUS EfiMain (EFI_HANDLE ImageHandle, EFI_SYSTEM_TABLE *SystemTable ) < SystemTable->ConOut->OutputString(SystemTable->ConOut, L"UEFI Hello World!\n"); while(1); return EFI_SUCCESS; >
Алгоритм создания загрузочного диска вручную
Я собирал образ загрузочного диска на Ubuntu 22.10.
Для начала необходимо поставить следующие пакеты, если они не установлены.
Пакет | Назначение |
---|---|
make | Утилита make |
gcc-mingw-w64 | Компилятор C |
fasm | Ассемблер |
gnu-efi | Библиотека для создания UEFI-приложений |
binutils | Утилиты для работы с объектными файлами |
mtools | Утилиты для работы с образом раздела FAT |
dosfstools | Утилиты для форматирования |
xorriso | Утилита для создания ISO-образов |
isolinux | Загрузчик, который позволяет загружаться с оптических дисков. Нам от него нужен только MBR для гибридного ISO |
xxd | Утилита для просмотра бинарных файлов. В частности, она нам понадобится для просмотра структуры созданного ISO-образа |
qemu-system-x86 | Эмулятор, который позволяет эмулировать компьютеры с BIOS и UEFI |
ovmf | Образ прошивки UEFI для эмулятора |
1. Создаём необходимые директории.
$ cd ~ $ mkdir -p boot-hello-world $ cd boot-hello-world $ mkdir -p build $ mkdir -p out
2. Создаём файлы bioshello.asm и efihello.c с исходным кодом наших программ-заглушек загрузчиков.
3. Компилируем заглушку для загрузчика BIOS.
$ fasm bioshello.asm build/bootsec.bin
4. Компилируем заглушку для загрузчика UEFI.
$ x86_64-w64-mingw32-gcc -shared -I/usr/include/efi -nostdlib -mno-red-zone -fno-stack-protector -Wall -e EfiMain efihello.c -o build/bootx64.efi.dll $ objcopy --target=efi-app-x86_64 build/bootx64.efi.dll build/bootx64.efi
5. Создаём образ ESP, создаём в нём директории, копируем в него файл bootx64.efi.
$ dd if=/dev/zero of=build/uefi.img bs=512 count=2880 $ mkfs.msdos -F 12 -n 'EFIBOOTISO' build/uefi.img $ mmd -i build/uefi.img ::EFI $ mmd -i build/uefi.img ::EFI/BOOT $ mcopy -i build/uefi.img build/bootx64.efi ::EFI/BOOT/bootx64.efi
6. Создаём структуру из файлов и директорий, которые будут размещены в образе ISO.
$ mkdir -p build/iso-image/boot $ mkdir -p build/iso-image/EFI/boot $ cp build/bootx64.efi build/iso-image/EFI/boot/ $ cp build/bootsec.bin build/iso-image/boot/ $ cp build/uefi.img build/iso-image/boot/
7. Создаём гибридный загрузочный образ ISO.
$ xorriso -as mkisofs -V "HYBRID" -o out/bootdisk.iso -isohybrid-mbr /usr/lib/ISOLINUX/isohdpfx.bin -c boot/boot.cat -b boot/bootsec.bin -no-emul-boot -boot-info-table \ -boot-load-size 4 -eltorito-alt-boot -e boot/uefi.img -no-emul-boot -isohybrid-gpt-basdat build/iso-image --sort-weight 0 /boot --sort-weight 1 /
8. Экспериментируем и проверяем работу образа в различных эмуляторах, например qemu, виртуальных машинах (VMWare, Virtual Box), записываем образ на оптический диск и флеш-накопитель (при помощи программ Win32DiskImager, balenaEtcher).
Например, чтобы запустить в qemu-эмуляторе загрузочный ISO с использованием BIOS, если бы он был записан на оптический диск:
$ qemu-system-x86_64 -boot d -cdrom out/bootdisk -nographic -net none -monitor telnet::45454,server,nowait -serial mon:stdio
Чтобы запустить в qemu-эмуляторе загрузочный ISO с использованием UEFI, если бы он был записан на флеш-накопитель:
$ qemu-system-x86_64 -bios /usr/share/ovmf/OVMF.fd -boot d -hda $(BOOT_ISO) -nographic -net none -monitor telnet::45454,server,nowait -serial mon:stdio
Чтобы выйти из эмулятора, нужно нажать клавиши Ctrt + A, а потом X.
Я думаю, о том, как запустить эмуляцию запуска загрузочного диска с использованием BIOS с флеш-накопителя и с использованием UEFI с оптического диска вы догадаетесь сами.
Ещё один способ создания загрузочного флеш-накопителя в Windows
Внимательный читатель мог заметить, что зачем-то в ISO-образ помимо образа ESP помещается и файл bootx64.efi. Напрашивается вопрос, зачем это делается, если UEFI нужен именно образ ESP в ISO-образе? Ответ заключается в том, что, разместив файл в образе ISO, можно создать загрузочный флеш-накопитель путём простого копирования всех файлов из ISO-образа.
Единственное, что нужно это разметить и отформатировать флеш-накопитель, используя команду diskpart. Обращаю внимание, что хотя способ и простой, вы обязательно должны понимать, что вы делаете и выполнять эту процедуру очень внимательно, так как вы можете уничтожить содержимое вашего жёсткого диска, если неправильно выберете диск, на котором будете осуществлять разметку и форматирование.
- Запускаем программу diskpart.
- Выводим на экран список доступных дисков командой list disk.
- Выбираем среди них флеш-накопитель, который мы будем размечать и форматировать командой select disk.
- Выполняем очистку выбранного диска командой clean.
- Создаём первичный раздел командой create partition primary.
- Форматируем раздел командой format fs=fat32 quick.
- Выходим из diskpart командой exit.
- Копируем файлы из ISO-образа на флеш-накопитель простым копированием файлов
В нашем случае нам достаточно скопировать только директорию EFI, так как остальные файлы использоваться не будут, но для простоты скопируйте все файлы из ISO-образа.
Изучение структуры созданного загрузочного ISO-образа
Созданный образ у нас находится в директории out и имеет имя bootdisk.iso.
1. Выведем номер сектора, где располагается Booting Catalog:
$ xxd -l 4 -s $(expr 17 \* 2048 + 71) out/bootdisk.iso
Здесь 4 — это количество байт, которые выводим, 17 — номер сектора с Boot Record Volume Descriptor, 2048 — размер сектора, 71 — смещение внутри сектора, где располагается LBA Booting Catalog.
Номер сектора занимает 4 байта, поэтому нужно знать, какой порядок байтов используется Big Endian или Little Endian. Я не нашёл в спецификации El Torito, какой порядок используется, но, судя по всему, это Little Endian, поэтому байты нужно читать справа налево, получая 0x00000021.
2. Выведем первые четыре записи Booting Catalog:
$ xxd -l $(expr 32 \* 4) -s $(expr $(echo $((0x21))) \* 2048) out/bootdisk.iso
Здесь 32 — это размер записи в Booting Catalog, 4 — количество записей, $(expr $(echo $((0x21))) — десятичное представление 0x21, 2048 — размер сектора.
3. Выведем LBA-адрес сектора, который будет загружен при загрузке средствами BIOS:
$ xxd -l 4 -s $(expr $(echo $((0x21))) \* 2048 + 32 + 8) out/bootdisk.iso
Здесь 4 — количество байт, которые выводим, 32 — размер записи в Booting Catalog (мы берём данные из Default Entry, поэтому пропускаем 32 байта), 8 — смещение внутри Default Entry, где располагается LBA загрузчика для BIOS, 2048 — размер сектора.
4. Выведем первые 512 байт этого сектора (это наша программа, которую мы написали на ассемблере и откомпилировали).
$ xxd -l 512 -s $(expr $(echo $((0x22))) \* 2048) out/bootdisk.iso
5. Выведем LBA сектора, где располагается образ раздела ESP, необходимый для загрузки средствами UEFI.
$ xxd -l 4 -s $(expr $(echo $((0x21))) \* 2048 + 32 \* 3 + 8) out/bootdisk.iso
6. Выведем первые 512 байт образа ESP.
$ xxd -l 512 -s $(expr $(echo $((0x23))) \* 2048) out/bootdisk.iso
LBA адресов теоретически могут быть у вас быть другие. Я привёл те, которые были у меня.
Вы можете получить LBA адресов, по которым располагается откомпилированная программа на ассемблере, используя структуры MBR и GPT, находящиеся в первых секторах, изучив документацию по MBR и GPT. Здесь я приводить не буду, оставляю на самостоятельное изучение. Скажу только, что они будут отличаться, так как используются в этом случае сектора по 512 байт, а не по 2048.
Создание среды для сборки
Для создания воспроизводимого окружения для сборки очень удобно использовать Docker. Он позволяет создавать изолированные окружения с необходимыми зависимостями. Мы тоже будем использовать его, ниже я привожу Dockerfile.
FROM ubuntu:22.10 RUN apt update && apt install --yes make gcc-mingw-w64 fasm gnu-efi binutils RUN apt install --yes mtools dosfstools xorriso isolinux xxd RUN apt install --yes qemu-system-x86 ovmf WORKDIR /app/
Вы можете собрать образ Docker со всеми необходимыми для сборки зависимостями, используя команду.
$ docker build -t boot-hello-world:latest .
Для запуска контейнера в интерактивном режиме в PowerShell в директории, где у вас содержатся файлы bioshello.asm и efihello.c нужно ввести команду.
$docker run --name isobuilder -v $:/app --rm -it boot-hello-world bash
Автоматизация сборки ISO-образа
Для автоматизации сборки из исходников существует множество различных утилит, но для простоты мы будем использовать make.
Основное отличие утилиты make от обычных shell-скриптов заключается в том, что она:
- отслеживает зависимости в исходных файлах;
- пересобирает только при наличии изменений.
CC = x86_64-w64-mingw32-gcc CFLAGS = -shared -I/usr/include/efi -nostdlib -mno-red-zone -fno-stack-protector -Wall -e EfiMain BUILDDIR = build OUT = out ISO_DIR = $(BUILDDIR)/iso-image EFI_BOOT_DIR = $(ISO_DIR)/EFI/boot EFI_APP = bootx64.efi BIOS_APP = bootsec.bin ESP_IMAGE = uefi.img BOOT_ISO = $(OUT)/bootdisk.iso HYBRID_MBR = /usr/lib/ISOLINUX/isohdpfx.bin TARGETS = $(BOOT_ISO) all: $(TARGETS) $(BUILDDIR): mkdir -p $(BUILDDIR) mkdir -p $(OUT) $(BUILDDIR)/$(BIOS_APP): bioshello.asm | $(BUILDDIR) @echo "[BUILDING BIOS APP]" fasm $< $@ $(BUILDDIR)/$(EFI_APP): efihello.c | $(BUILDDIR) @echo "[BUILDING EFI APP]" $(CC) $(CFLAGS) $< -o $@.dll objcopy --target=efi-app-x86_64 $@.dll $@ $(BUILDDIR)/$(ESP_IMAGE): $(BUILDDIR)/$(EFI_APP) | $(BUILDDIR) @echo "[BUILDING ESP IMAGE]" dd if=/dev/zero of=$/$ bs=512 count=2880 mkfs.msdos -F 12 -n 'EFIBOOTISO' $/$ mmd -i $/$ ::EFI mmd -i $/$ ::EFI/BOOT mcopy -i $/$ $/$ ::EFI/BOOT/bootx64.efi $(ISO_DIR): $(BUILDDIR)/$(BIOS_APP) $(BUILDDIR)/$(ESP_IMAGE) @echo "[CREATING ISO DIRECTORY WITH FILES]" mkdir -p $/boot mkdir -p $ cp $/$ $/ cp $/$ $/boot/ cp $/$ $/boot/ $(BOOT_ISO): $(ISO_DIR) @echo "[BUILDING HYBRYD ISO FILE]" xorriso -as mkisofs -V "HybridBootISOSample" -o $@ -isohybrid-mbr $(HYBRID_MBR) -c boot/boot.cat -b boot/$(BIOS_APP) -no-emul-boot -boot-info-table \ -boot-load-size 4 -eltorito-alt-boot -e boot/$(ESP_IMAGE) -no-emul-boot -isohybrid-gpt-basdat $(ISO_DIR) --sort-weight 0 /boot --sort-weight 1 / @echo "The Hybrid ISO file [$@] was created. You can burn it to CD/DVD or to the flash disk and test" clean: @echo "[PERFORMING CLEAN]" rm -rf $(BUILDDIR) rm -rf $(OUT) qemu-bios-cdrom: $(BOOT_ISO) @echo "[STARTING QEMU WITH BIOS FIRMWARE FROM CDROM]" qemu-system-x86_64 -boot d -cdrom $(BOOT_ISO) -nographic -net none -monitor telnet::45454,server,nowait -serial mon:stdio qemu-efi-cdrom: $(BOOT_ISO) @echo "[STARTING QEMU WITH UEFI FIRMWARE FROM CDROM]" qemu-system-x86_64 -bios /usr/share/ovmf/OVMF.fd -boot d -cdrom $(BOOT_ISO) -nographic -net none -monitor telnet::45454,server,nowait -serial mon:stdio qemu-bios-flash-disk: $(BOOT_ISO) @echo "[STARTING QEMU WITH BIOS FIRMWARE FROM FLASH DISK]" qemu-system-x86_64 -boot d -hda $(BOOT_ISO) -nographic -net none -monitor telnet::45454,server,nowait -serial mon:stdio qemu-efi-flash-disk: $(BOOT_ISO) @echo "[STARTING QEMU WITH UEFI FIRMWARE FROM FLASH DISK]" qemu-system-x86_64 -bios /usr/share/ovmf/OVMF.fd -boot d -hda $(BOOT_ISO) -nographic -net none -monitor telnet::45454,server,nowait -serial mon:stdio
Данный Makefile позволяет собрать ISO-образ (make clean all), а также запустить его в эмуляторе с BIOS, UEFI, с флеш-накопителя и cdrom, что понятно из названий.
Полезные ссылки
- Спецификация ISO 9660 (ECMA 119).
- Cпецификация El Torito.
- Спецификация UEFI.
- Docker Desktop.
- SD Card Memory Formatter — программа для форматирования (форматирует USB-накопители тоже). Иногда помогает, когда программы записи образов отказываются записывать образ.
- balenaEtcher — программа для записи образов на флеш-накопитель.
- Win32 Disk Imager — программа для записи образов на флеш-накопитель. Иногда записывает, когда и balenaEtcher отказывается.
- wiki.osdev.org — сайт с информацией по разработке ОС, где среди прочего есть информация по загрузке ОС.
- wiki.archlinux.org — сайт с исчерпывающей информацией по операционным системам, но лучше искать информацию на нём с помощью Google.
Заключение
В статье создан минимальный гибридный ISO-образ, который позволяет понять основы загрузки на компьютерах (BIOS и UEFI c жёсткого диска, флеш-накопителя, оптического диска). Многие вопросы не были рассмотрены с целью упрощения, так как статья имеет познавательный, а не энциклопедический характер и не рассчитана на тех, кто имеет значительный опыт по этой теме.
Минимальный гибридный образ не содержит никаких операционных систем, он содержит только заглушки для загрузчиков, которые позволяют понять механизмы загрузки и структуру самого гибридного образа.
Я не рассматривал загрузочные образы операционной системы Windows и реализацию загрузки с оптических дисков в Windows, но, получив знания из статьи, вам будет гораздо проще понять, так как там тоже используется El Torito.
Надеюсь, я раскрыл тему создания загрузочных ISO-образов хотя бы на базовом уровне и не сильно утомил детализацией, а вы не будете так пугаться темы загрузочных образов, как пугался я. Вы гораздо лучше будете понимать, почему у вас не грузится операционная система с ISO-образа дистрибутива, и что вы сделали не так.
forum.ovgorskiy.ru
Простое создание загрузочных USB-дисков с Rufus
Замечания и предложения, вопросы по разделу "Инструкции и рекомендации по установке операционной системы Windows 7-8-8.1".
Сообщений: 9 • Страница 1 из 1
Блок рекламы
Реклама от спонсора
Простое создание загрузочных USB-дисков с Rufus
ovgorskiy » 28 мар 2014, 17:51
Rufus будет особенно полезен в случаях, когда:
- необходимо создать загрузочный USB-диск из загрузочного ISO-образа (Windows, Linux, UEFI и др.)
- необходимо работать на системах, которые не имеют установленной ОС
- необходимо прошить BIOS или другую прошивку из-под DOS
- необходимо запустить низкоуровневую утилиту
Несмотря на небольшой размер, Rufus умеет делать все необходимое!
Rufus работает очень быстро. Например, вдвое быстрее, чем UNetbootin, Universal USB Installer или Windows 7 USB download tool при создании загрузочного Windows 7 USB-диска из ISO-образа. Rufus также немного быстрее при создании загрузочного Linux USB-диска из ISO-образа. (1)
Неполный список ISO-образов, с которыми Rufus умеет работать представлен внизу страницы.
Bahasa Indonesia, Bahasa Malaysia, Български, Deutsch, Ελληνικά, English, Español, Français, Italiano, Lietuvių, Magyar, Nederlands, Polski, Português, Русский, Română, Slovenščina, Suomi, Türkçe, 简体中文, 正體中文, 한국어.
Windows XP или более поздней версии, 32 или 64 бит не имеет значения. После загрузки приложение готово к использованию.
Скачайте исполняемый файл и запустить его – установка не требуется.
Исполняемый файл имеет цифровую подпись, содержащую:
"Akeo Consulting" (v1.3.0 или более поздней версии)
"Pete Batard - Open Source Developer" (v1.2.0 или более ранней версии)
Несколько слов о поддержке DOS:
Если вы создаете DOS загрузочный диск и используете не-US клавиатуру, Rufus выберет раскладку клавиатуры в соответствии с региональными настройками вашей системы. В этом случае FreeDOS, который используется по умолчанию, будет использоваться вместо MS-DOS, поскольку он поддерживает большее кол-во раскладок клавиатуры.
Несколько слов о поддержке ISO:
Все версии Rufus начиная с версии 1.1.0 позволяют создать загрузочный USB-диск из ISO-образа (.iso).
Создать ISO-образ из физического диска или из набора файлов очень легко с помощью программ для записи дисков CD, таких как свободно распространяемые CDBurnerXP или ImgBurn.
Несколько слов о UEFI и поддержке GPT:
Начиная с версии 1.3.2, Rufus поддерживает UEFI, а также GPT разделы установочных носителей, это означает, что Rufus позволит вам установить Windows 7, Windows 8 или Linux в полном EFI режиме.
Тем не менее, для полной поддержки UEFI/GPT необходима Windows Vista или более поздние версии ОС Windows. Windows XP ограничивает создание UEFI загрузочных дисков в режим MBR из-за ограничений операционной системы.
Неполный список ISO-образов, с которыми Rufus умеет работать