assembly - Grub 错误 28 : selected item cannot fit into memory when writing higher half kernel

Question

我正在尝试为 i386 32 位编写一个非常基本的内核。我一直在关注 JamesM 的内核教程。我的内核代码本身目前几乎没有做任何事情 - 我正在努力让 grub 正确加载我选择使用的高半格式。

这样做的建议是 described in this answer我正在大致使用 higher half bare bones 。我的测试环境是 bochs，带有 grub 软盘(0.97/legacy)。

为了让您了解我在做什么，我有一个非常简单的几乎什么都不做的“主要”例程:

[section .text]
align 4

; setting up entry point for linker
start equ (start_vma - 0xBFF00000)

; entry point
start_vma:
    push ebx
    mov  eax, 0xCCCCCCCC
    hlt

这种技术给了我:

bjdump -x kernel | grep "start"
start address 0x00100000
c0000000 g       .text   00000000 start_vma
00100000 g       .text   00000000 start

然后我所做的是使用链接器脚本将 LMA(物理地址加载点)设置为 1MB，但将 VMA 设置为 3GB，如下所示:

OUTPUT_FORMAT(elf32-i386)
ENTRY(start)
KERNEL_MBOOT = 0x400;
KERNEL_VMA        = 0xC0000000;
KERNEL_LMA_OFFSET = 0xBFF00000;

PHDRS
{
    headers PT_PHDR PHDRS ;
    mboot PT_LOAD FILEHDR ;
    text PT_LOAD FILEHDR ;
    data PT_LOAD ;
}

SECTIONS
{
  . = KERNEL_MBOOT;

  .mboot : AT(KERNEL_VMA - KERNEL_LMA_OFFSET)
  {
     *(.mboot)
  } : mboot

  . = KERNEL_VMA;

  .text : AT(ADDR(.text)+ADDR(.mboot) - KERNEL_LMA_OFFSET)
  {
    code = .; _code = .; __code = .;*/
    *(.text)
    *(.rodata*)
  } : text

  .data ALIGN (0x1000) : AT(ADDR(.data) - KERNEL_LMA_OFFSET)
  {
     data = .; _data = .; __data = .;
     *(.data)
     *(.rodata)
  } : data

  .bss : AT(ADDR(.bss) - KERNEL_LMA_OFFSET)
  {
    bss = .; _bss = .; __bss = .;
    *(.bss)
    *(COMMON)
    ebss = .;
  } : data

  end = .; _end = .; __end = .;
}

或者至少我是这么认为的。 Explanation 。当然，这就是我的对象中的内容:

$ objdump -h kernel.bin
file format elf32-i386

Sections:
Idx Name          Size      VMA       LMA       File off  Algn
  0 .mboot        0000000c  00000400  00100000  00000400  2**2
                  CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, DATA
  1 .text         0000002e  c0000000  00100400  00001000  2**4
                  CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, CODE
  2 .data         00000001  c0001000  00101000  00002000  2**12
                  CONTENTS, ALLOC, LOAD, DATA
  3 .bss          00004000  c0001020  00101020  00002001  2**5
                  ALLOC

.mboot 部分仅包含多重引导 header 。事实上，运行 mbchk 会给出:

kernel: The Multiboot header is found at the offset 1024.
kernel: Page alignment is turned on.
kernel: Memory information is turned on.
kernel: Address fields is turned off.
kernel: All checks passed.

总而言之，这看起来是一个有效的，应该启动完全不执行任何操作的 elf 内核。

但是，它实际上没有启动。相反，grub 会这样提示:

error 28: selected item cannot fit into memory

我正在 x64 fedora 上使用 gcc 4.7.2 进行构建，其中:

CFLAGS=-nostdlib -fno-builtin -fno-stack-protector -ffreestanding -m32 
LDFLAGS=-melf_i386 -Tlink.ld

其中 link.ld 是我上面包含的脚本。

我的问题是，我在上面做错了什么，让 grub 相信内核可以装入内存？我尝试过:

• 更改 VMA_OFFSET 字段以使 VMA 与 LMA 匹配，即以 1MB 物理和虚拟大小加载所有内容，这没有什么区别，即我遇到了相同的错误。
• 将 LMA 降至 1MB 以下。导致 grub 错误 7:无法按预期加载低于 1MB。
• Guzzle 茶和咖啡。

这些都不起作用。我感觉我错过了一些非常明显的东西，但无法弄清楚它是什么。

<小时/>

更新:查看 grub multiboot elf 行，这是我所看到的:

 [Multiboot-elf, <0xffc00:0x40c:0x0>

至关重要的是，我相信我应该看到类似于 this question 中的线条。 ，即它应该有一个 entry= 部分!

无论如何，我考虑提供一个初始化区域:

[section .init]
; setting up entry point for linker

; entry point
start:
    push ebx
    mov  eax, 0xCCCCCCCC
    ; jmp  later
    hlt  

我像这样链接:

.init : AT(ADDR(.mboot) + (KERNEL_VMA - KERNEL_LMA_OFFSET))
{
    *(.init) 
} : init

给予:

 Idx Name          Size      VMA       LMA       File off  Algn
 1   .init         0000000c  00100000  00100400  00001000  2**0

其 VMA/LMA 约为 1M，因此应该加载...但我仍然收到有关所选项目不适合内存的投诉。

Answer 1

在 grub 中 0.97 source code ，此错误消息来自 stage2/common.c:89

[ERR_WONT_FIT] = "Selected item cannot fit into memory",

这段代码被使用了十几次:

stage2/char_io.c:1215:    errnum = ERR_WONT_FIT;
stage2/boot.c:276:    errnum = ERR_WONT_FIT;
stage2/boot.c:280:  errnum = ERR_WONT_FIT;
stage2/shared.h:540:  ERR_WONT_FIT,
stage2/builtins.c:1822:     errnum = ERR_WONT_FIT;
stage2/builtins.c:2386:      errnum = ERR_WONT_FIT;
stage2/builtins.c:2498:      errnum = ERR_WONT_FIT;
stage2/builtins.c:2594:   errnum = ERR_WONT_FIT;
stage2/builtins.c:2932:   errnum = ERR_WONT_FIT;
stage2/builtins.c:3711:   errnum = ERR_WONT_FIT;
stage2/builtins.c:3744:   errnum = ERR_WONT_FIT;

既然您在启动过程中收到此消息，让我们深入了解一下 boot.c

 if (! big_linux
      && text_len > linux_data_real_addr - (char *) LINUX_ZIMAGE_ADDR)
    {
      grub_printf (" linux 'zImage' kernel too big, try 'make bzImage'\n");
      errnum = ERR_WONT_FIT;
    }
 else if (linux_data_real_addr + LINUX_SETUP_MOVE_SIZE
               > RAW_ADDR ((char *) (mbi.mem_lower << 10)))
        errnum = ERR_WONT_FIT;

由于您没有 grub_printf 消息，也许您处于以下情况:

linux_data_real_addr + LINUX_SETUP_MOVE_SIZE > RAW_ADDR ((char *) (mbi.mem_lower << 10))

=> 也许您的问题与您的 3 GB 目标有关。您可以尝试让它与 1GB 内存一起工作。计算机科学已经发现了 32 位 CPU 的文件或内存 > 2GB 的许多问题。

找到它的另一个机会在于 stage2/char_io.c:1215

  if ((addr < RAW_ADDR (0x1000))
      || (addr < RAW_ADDR (0x100000)
          && RAW_ADDR (mbi.mem_lower * 1024) < (addr + len))
      || (addr >= RAW_ADDR (0x100000)
          && RAW_ADDR (mbi.mem_upper * 1024) < ((addr - 0x100000) + len)))
    errnum = ERR_WONT_FIT;

您从 0x00100000 开始的地址可能会触发此条件。