Il master boot record

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Il master boot record

• Il master boot record e completamente contenuto
  allinterno del primo settore di ogni disco ed
  esattamente per ogni hard disk si trova
  allindirizzo cylinder 0, head 0, sector 1.E
  possibile creare e modificare il MBR tramite
  svariati programmi tra i quali il piu conosciuto
  e FDISK.Ogni MBR contiene una tabella contente
  4 entry che viene chiamata partition table. Al
  completamento del POST (power on self test), il
  Bios chiama un INT 19, un istruzione che
  solitamente tenta di leggere un settore di boot
  allinterno del floppy disk. E da notare che
  anche la pressione dei tasti CTRL-ALT-DEL
  richiama lesecuzione dell INT 19.
• Se durante la lettura del floppy viene rilevato
  un boot sector, questo viene copiato
  allindirizzo 00007C00 e lINT 19 esegue un
  salto (jump) a questo indirizzo.Se non viene
  trovato un settore di boot il codice contenuto
  allinterno dell INT 19 cerca di leggere lMBR
  del primo hard disk

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boot

• Una volta trovato, lMBR viene copiato alla
  locazione di memoria 00007C00. Il programma
  che viene eseguito allinterno dell MBR legge la
  propria partition table alla ricerca di una
  partizione attiva (bootable).Se la ricerca ha
  esito positivo, il boot sector di questa
  partizione viene copiato alla locazione di
  memoria 00007C000 e il codice dellMBR esegue un
  salto a quel indirizzo(perche questo possa
  avvenire una delle prime istruzioni che esegue
  lMBR consiste nello shiftarsi in avanti,
  eseguendo una copia di se stesso, allindirizzo
  00000600 per lasciar posto al caricamento del
  boot sector)

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boot

• Se non viene trovata nessuna partizione attiva
  viene eseguito un INT 18 e il sistema si ferma.
• Ogni sistema operativo ha il proprio formato
  di boot sector. Generalmente il piccolo programma
  allinterno del boot sector localizza la prima
  parte del loader del kernel del sistema operativo
  oppure direttamente il kernel stesso oppure
  ancora un programma gestore di boot, e lo copia
  in memoria

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boot

• La sequenza di ricerca del boot sector, chiamata
  anche sequenza di boot, generalmente e
  configurabile tramite il setup del Bios.
• Alcuni indirizzi dellMBR
• Il codice dell MBR inizia alloffset 0000
• I messaggi dell MBR iniziano alloffset 008b
• La partition table inizia alloffset 01be
• La firma (signature)e alloffset 01fe

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Un esempio di gestore di boot LiLo

• LInux LOader (LILO)
• Lilo e un boot loader per linux, non dipende da
  uno specifico file system e puo eseguire il boot
  dell immagine di un kernel linux sia da floppy
  disk che da hard disk e nello stesso tempo puo
  funzionare da gestore di boot per altri sistemi
  operativi
• Lilo e un insieme di diversi programmi e file di
  configurazione
• -Il map installer e un programma che gira sotto
  linux e si occupa di installare tutti i file che
  sono necessari affinche Lilo funzioni
  correttamente. Solitamente il programma si trova
  in /sbin/lilo e occorre eseguirlo ogni volta che
  vengono apportate delle modifiche alla
  configurazione.
• -Files contenenti dati sono necessari a Lilo nel
  momento del boot. Generalmente sono situati in
  /boot dove il piu importante e il boot loader
  (descritto di seguito) e il map file /boot/map
  dove il map installer registra la posizione del
  kernel. Il file di configurazione e in
  /etc/lilo.conf.
• -boot loader e una parte di Lilo che e caricata
  dal bios e che ha il compito di caricare i kernel
  o i boot sector di altri sistemi operativi.
  Inoltre fornisce una semplice interfaccia a linea
  di comando che consente allutente di selezionare
  il sistema desiderato
• Lilo puo accedere alle seguenti parti del
  sistema
• -la partizione di root spesso importante perche
  contenente /boot e i kernels

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Un esempio di gestore di boot LiLo

• -il settore di boot contiene la prima parte del
  Lilo boot loader. Si occupa di caricare , la
  seconda e piu grossa parte del loader.
  Tipicamente entrambi i loaders sono contenuti in
  /boot/boot.b
• -il kernel e caricato e avviato tramite il boot
  loader
• Occorre notare che molti dei files che Lilo
  richiede per poter lavorare nella fase di boot
  devono poter essere accessibli dal Bios. Questo
  e causa di una importante restrizione.
• Il Lilo boot sector e progettato per essere
  usato come partition boot sector, questo
  significa che puo ospitare una tabella delle
  partizioni,
• pertanto puo essere installato nelle seguenti
  locazioni
• nel settore di boot di floppy disk linux
  (/dev/fd0)
• nellMBR del primo hard disk (/dev/hda,
  /dev/sda).
• nel settore di boot di una partizione primaria
  del primo disco contenente un file system linux
  (/dev/hda1) .
• nellMBR di una partizione estesa.
• Occorre specificare che molte versioni di fdisk
  non consentono lattivazione di una partizione
  estesa.Per far si che cio avvenga e possibile
  utilizzare il tool activate contenuto allinterno
  di lilo.

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Un esempio di gestore di boot LiLo

• Lilo non puo essere installato nelle seguenti
  locazioni
• -nel settore di boot di un floppy disk o in una
  partizione primaria
• di un sistema diverso da linux
• -nella partizione di swap di LInux
• -nel settore di boot di una partizione estesa.
• -su di un disco secondario.

Master boot record Boot sector Operating system
DOS-MBR MS-DOS COMMAND.COM
DOS-MBR LILO Linux COMMAND.COM Altri OS
LILO Linux Altri OS
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Un esempio di gestore di boot LiLo

• Lultima soluzione nella tabella precedente
  presenta lo svantaggio di dover sovrascrivere il
  MBR originale. Per avere maggiore sicurezza di
  poter ripristinare le condizioni iniziali occorre
  fare una copia dellMBR originale
• I passi che occorre seguire per questa
  configurazione sono
• dd if /dev/hda of/fd/MBR bs512 count1

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Un esempio di gestore di boot LiLo

• Un esempio di file di configurazione lilo.conf
• boot/dev/hda2
• map/boot/map
• install/boot/boot.b
• prompt
• timeout50
• restricted
• password pippo'
• message/boot/message
• linear
• defaultlinux
• image/boot/vmlinuz-2.2.16-22
• image/boot/vmlinuz-2.2.17-14
• labellinux
• read-only
• root/dev/hda6
• image/boot/vmlinuz-2.2.16-22
• labellinux-2.2.16

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Un esempio di gestore di boot LiLo

• Restrizioni causate dal Bios
• Le piu comuni restrizioni che rigurdano Lilo
  sono la limitazione al numero di hard disk e
  lincapacita di gestire numeri di cilindri
  superiori al 1024.
• Benche la prima restrizione sia ormai stata
  eliminata nella totalita delle odierne versioni
  di bios, dove il numero di dischi gestibili e
  sempre pari a quattro, la limitazione al numero
  di cilindri permane in particolare quando si
  parla di dischi IDE. Lilo e in grado di
  accorgersi di questo problema e abortire
  linstallazione nel caso in cui si tenti di
  installare al di sopra del 1024esimo cilindro.
• Ci sono quattro approcci che possono risolvere
  questo problema
• -usare una partizione differente che e situata
  sulla prima partizione del primo disco e sta al
  di sotto del 1024 cilindro. Questo e accettabile
  anche se la partizione in questione e di tipo
  Dos.

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Un esempio di gestore di boot LiLo

• -ripartizionare il disco. E unoperazione che
  causa la perdita di tutti i dati presenti
  precedentemente.
• -se sul sistema e gia presente un sistema
  operativo si puo provare a far gestire il boot a
  questo sistema. Nel caso di Dos/W95/W98 si puo
  ricorrere alluso di loadlin mentre nel caso di
  Nt/W2k si puo utilizzare boot.ini.
• -se tutte le precedenti procedure falliscono
  rimane linstallazione di un nuovo Bios, di un
  differente controller o di una differente
  configurazione dei dischi.
• Lilo dipende dal bios nel caricamento di
• -/boot/boot.b
• -/boot/map
• -tutti i kernels
• -i messaggi di avvio

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Un esempio di gestore di boot LiLo

• Alcune configurazioni tipiche
• Singolo hard disk, Linux installato su di una
  partizione primaria
• se almeno una partizione primaria e
  utilizzata come Linux file system
• (/ ,/usr,/home,,) ad eccezzione della
  partizione di swap ovviamente, allora il boot
  sector LiLo puo essere installato su di una di
  queste partizioni e puo essere bootata dall
  MBR originale.
• Singolo hard disk, Linux installato su di una
  partizione logica
• se non esiste la possibilita di avere una
  partizione primaria con file system linux ma
  solamente partizioni logiche allora il boot
  sector LiLo puo essere installato nel partition
  sector della partizione estesa.
• Dal momento che molti programmi fdisk non
  sono in grado di rendere attiva una partizione
  estesa, questo puo essere fatto tramite il
  programma activate fornito appositamente con la
  distribuzione LiLo.
• Doppio hard disk, con linux installato sul primo
  disco (almeno parzialmente
• si ricade nei casi precedenti e il secondo
  disco non influisce.

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Un esempio di gestore di boot LiLo

• Doppio hard disk, Linux sul secondo disco, il
  primo disco ha una partizione estesa
• Lilo puo essere installato nel partition
  sector della partizione estesa del primo hard
  disk.(occorre utilizzare activate)
• Doppio hard disk, Linux sul secondo disco, non si
  hanno partizioni estese sul primo disco
• in questo caso lunico posto dover poter
  installare LiLo e il master boot record del
  primo hard disk.
• Piu di due hard disk
• questa situazione e variabile a seconda
  delle capacita del Bios di indirizzare un numero
  di hard disk superiore a due. Quando si cerca di
  accedere al terzo o quarto disco, LiLo visualizza
  un warning (BIOS drive 0xnumber may not be
  accessible) se il Bios supporta piu di due hard
  disk si puo proseguire, diversamente il warning
  viene considerato fatal error.

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Un esempio di gestore di boot LiLo

• / boot su di una partizione Dos
• I recenti Kernels supportano la possibilita
  di installare e gestire la partizione /boot anche
  allinterno di file system MS-Dos (UMSDOS)
• La partizione Dos deve essere montata in
  modo read-write e generalmente viene creata la
  partizione /dos/linux dove vengono copiati tutti
  I file contenuti all interno di /boot e viene
  creato un link simbolico che rimpiazza /boot e
  redireziona a /dos/linux
• E importante notare che la deframmentazione
  della partizione dos porterebbe inevitabilmente a
  rendere Linux o addirittura lintero sistema
  unbootable.

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Inside LiLo

• Come visto in precedenza il settore di boot
  viene caricato allindirizzo 0x07C00, in questo
  caso la prima istruzione muove se stesso
  allindirizzo 0x9A000 (da 0x9A000 a 0x9B000) e
  carica il boot loader secondario all indirizzo
  0x9B000 passandogli il controllo dellesecuzione.
  In questa fase la graduale visualizzazione a
  monitor della scritta LILO fornisce una
  diagnostica delle fasi di boot. Infatti la prima
  L compare dopo il move del codice, e la I subito
  prima del passaggio di esecuzione al boot loader
  secondario. Nel caso in cui il caricamento del
  boot loader secondario incontra degli errori,
  viene visualizzata una sequenza interminabile di
  codice esadecimale a due cifre.
• Il boot loader secondario carica la descriptor
  table allindirizzo 0x9D200 e il settore
  contenente la default command line allindirizzo
  0x9D600 e aspetta un input dallutente.
• se e stata impostata una fallback command line
  questa verra copiata sul settore della default
  command line

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Inside LiLo

• Se lutente ha fornito un immagine Ram disk ,
  questo file viene caricato
• sotto la fine della memoria fisica o comunque
  sotto i 16 Mb. Lindirizzo iniziale e abbassato
  al vicino inizio pagina per far in modo che
  larea occupata dal Ram disk possa,
  successivamente, facilmente ritornare a far
  parte della memoria disponibile (free memory
  pool).
• Il limite dei 16 MB e dovuto al fatto che le
  funzioni del Bios usate per trasferire i dati in
  memoria sono limitate ad uno spazio di indirizzi
  di 24 bit.
• Successivamente il settore di boot del floppy e
  caricato allindirizzo 0x90000 (in realta verra
  utilizzato solo per le informazioni di setup), la
  parte di setup e caricata allindirizzo 0x90200
  e il kernel a 0x10000. Durante questa fase il
  settore del map file e caricato allindirizzo
  0x9D000.
• Se limmagine caricata e effettivamente
  limmagine di un kernel, il suo codice di setup
  prende il controllo.
• Se invece viene caricato un differente sistema
  operativo le operazioni sono un po piu
  complicate il chain loader viene caricato a
  0x90200 e il settore di boot del sistema
  operativo viene caricato a 0x90400. Il chain
  loader sposta la tabella delle partizioni
  (caricata a 0x903BE come parte del chain loader)
  allindirizzo 0x00600 e il settore di boot a
  0x07C00.Dopodiche il controllo passa al settore
  di boot.

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Inside LiLo

• I chain loaders che consentono il boot da un
  secondo disco installano anche una piccola
  funzione che intercetta le chiamate del bios e
  modifica il numero dei dischi allinizio della
  memoria.
• Il boot loader secondario visualizza la seconda
  L dopo essere partito e una O dopo aver
  caricato la descriptor table e la default
  command line.

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Inside LiLo

• Vediamo i riferimanti tra i files di lilo

Default command line
Image descriptors
Boot sector
map
Primary boot loader
Secondary boot loader
boot.b
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Inside LiLo
linea di comando di default

• Il settore di boot contiene il boot loader
  primario, lindirizzo del settore contenente la
  linea di comando di default, gli indirizzi della
  tabella di descrizione e lindirizzo del settore
  del boot loader secondario. Il settore di boot e
  copiato dal file boot.b
• ll map file e costituito da sezioni e da
  speciali settori di dati . Ogni sezione copre un
  numero definito di settori del disco, inoltre
  contiene gli indirizzi dei settori degli altri
  file.
• I cinque settori allinizio del map file sono
  speciali il primo settore contiene la linea di
  comando di default, i due successivi settori
  contengono la tavola di descrizione dellimmagine
  di boot, il quarto settore contiene tutti zero e
  viene mappato ogni qualvolta un file contiene una
  hole. Il quinto settore contiene la tabella di
  traduzione della tastiera.

descrittori
descrittori
zero
traduzione tastiera
sezioni....
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Inside LiLo

• Un immagine del kernel ecomposta semplicemente
  da una sequenza di settori che devono essere
  caricati. La sezione del map file contiene anche
  un settore con una linea di comando fallback e
  un settore con i parametri delle opzioni di
  linea.
• Un immagine Ram disk puo essere caricata
  opzionalmente tramite una seconda map section.

descrittore
fallback
opzioni
sezione di map file
Kernel image
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Inside LiLo

• La default command line nel map file
• Il primo settore del map file e riservato alla
  linea di comando di default. Fino a che lutente,
  premendo lo shift, non invoca il prompt o una
  linea di comando fornita esternamente e
  presente, la linea di default viene interpretata
  come se fosse stata digitata da tastiera.
• I primi due byte del primo settore del map file
  devono contenere il magic number DC_MAGIC
  (0xF4F2), sono seguiti da una stringa NUL
  terminated della lunghezza massima di 510 byte.
  Occorre notare che il boot loader limita la
  lunghezza delle linee di comando, dopo aver
  rimosso gli spazi duplicati, a 78 caratteri.
• La linea di comando puo essere disabilitata sia
  nascondendo il Magic number sia usando un NUL
  byte come linea si comando.

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Inside LiLo

• Come si costruisce la linea dei parametri
• Il kernel e in grado di processare i parametri
  che vengono forniti tramite il boot loader.
• La stringa dei parametri e una stringa
  NUL-terminated di tipo ASCII che contiene parole
  separate da spazi o coppie del tipo
• variabilevalore.
• Per poter passare al kernel la stringa di
  parametri occorre settare i seguenti descrittori
• 0x90020 il magic number 0xA33F
• 0x90022 loffset del primo byte della linea di
  parametri relativa a 0x90000.
• Il boot loader compone la linea di parametri
  partendo dalla linea di comando, dal settore
  delle opzioni, e da alcuni prefissi generati
  internamente (tipicamente auto e BOOT_IMAGE)

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Inside LiLo
Nome immagine Opzioni della linea di comando
Linea di comando
Prefisso Nome immagine Opzioni statiche Opzioni della linea di
Stringa di parametri passati al kernel
Opzioni statiche
Settore delle opzioni
Esempio Linea di comando vmlinuz
root802 Settore delle opzioni root801 ro si
ottiene BOOT_IMAGEvmlinuz root801 ro
root802 dal momento che la linea delle opzioni
puo essere sovrascritta. la prima opzione root
e ignorata dal kernel
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Inside LiLo

• Interfaccia esterna
• Lilo e in grado di ricevere la propria linea di
  comando da un programma che ha eseguito
  precedentemente il boot.
• Keyboard translation
• La pressione dei tasti della tastiera di un pc
  genera quelli che in gergo vengono definiti scan
  codes che non sono altro che numeri chiave. Per
  default il Bios assume che la tastiera abbia un
  layout US e traduce lo scan codes ricevuto nel
  character codes relativo al carattere che e
  stampigliato sul tasto che e stato premuto. Al
  momento del boot, Lilo ha accesso ai servizi
  forniti dal Bios e di conseguenza riceve i
  character codes di una tastiera US. La keyboard
  translation si occupa quindi di rimappare questi
  character codes con quelli relativi al layout
  della tastiera in uso.

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Inside LiLo

• LiLo ottiene le informazioni del layout della
  tastiera puntando alla keyboard translation table
  usata da Linux (/usr/lib/kbd/keytables).
• Il programma keytab-lilo.pl leggendo il file
  precedente e in grado di generare la Keyboard
  translation da inserire nel map installer.
• Per convenzione il file binario generato da
  keytab-lilo.pl e inserito in /boot/nome.ktl
  (Keyboard Table for Linux).
• Ad esempio per una tastiera italiana si puo
  procedere come segue
• keytab-lilo.pl italian gt/boot/italian.ktl