Linux编程实现多引导

如果你是一个计算机用户相信你一定安装过操作系统，当你用久了一个操作系统，你可能会安装一个新的操作系统，但你往往希望保留现在的操作系统。比如当你有了一个windows98，你可以在上面再安装windows2K或是windowsXP，这是因为Windows的NTloader可以认识比自己更早的操作系统，所以能够给你保留先前的操作系统。但是如果你现在已经拥有了一个windows2K或是windowsXP你要在硬盘上再装个WINDOWS98甚至一些怀旧派人士想在上面安装一个DOS6.22，此时又该怎么办呢？你往往会用到第三方软件，比如V communications，.inc的System Commander系列，PowerQuest Corporration的BootMagic等等都是很好的选择。这些软件的将硬盘分区设置为两个或是两个以上的主分区，（也就是我们所说的双“C”盘，或是多“C”盘），把不同的操作系统安装到不同的主分区，通过激活不同的分区来实现多重引导，其优点是安全稳定，一旦一个操作系统瘫痪，一点不影响其他操作系统，个人认为值得推荐。
本文不是一篇多操作系统实现的经验介绍，因此有关BootMagic等第三方软件的使用我就不再浪费篇幅来介绍，我要给大家分析的是此类软件的实现原理。
要了解其实现原理，首先你必须对硬盘的总体结构有一定的了解，如果你对其结构不了解可参照表1。
表1：
名称备注
1主引导扇区（Master boot sector）占用一个扇区
2第一个主分区的引导扇区（Boot sector）占用一个扇区
3第一个主分区的FAT区占用空间由磁盘大小和FAT类型来定
4第一个分区的根目录区存放分区根目录
5第一个分区数据区用来存放各种数据
6…
7扩展分区表 占用一个扇区
8第一个扩展分区的引导扇区占用一个扇区
9第一个扩展分区的FAT区占用空间由磁盘大小和FAT类型来定
10第一个扩展分区的根目录区存放分区根目录
11第一个扩展分区的数据区用来存放各种数据
12…
注意：该表以空间顺序进行描述,一个硬盘允许最多四个主分区和多个扩展分区

我们还需要了解主引导扇区（Master boot sector）的结构，它是硬盘的第一个扇区, 由主引导程序（MasterBoot Record简称MBR），硬盘分区表（Disk Partition Table简称DPT ）和结束标识三部分组成。其结构如表2。



表2：
在主引导扇区中的位置名称备注
1偏移 00H~1BDH主引导程序占446个字节，但实际可能并未用满
2偏移1BEH~1FDH硬盘主分区表占64个字节，每个分区项占16个字节,最多可有4个分区项:1BEH~1CDH 分区项11CEH~1DDH 分区项21DBH~1EDH 分区项31EFH~1FDH 分区项4
3偏移1FEH~1FFH结束标识占2个字节，用来判断分区表的有效性

主引导程序我在此就不分析了，需要注意的是在主引导程序中有一些出错信息，一些引导型病毒往往会覆盖这些信息来将自己嵌入到主引导程序中去，并将主引导程序开始的几个字节改为一条跳转指令，通过观察主引导程序的变化，往往可以让我们看出自己的电脑是否有引导型病毒，一旦发现异常，我们可以用FDISK/MBR命令来覆盖原有的MBR。结束标识的两个字节总是55H AAH，该标识只是用于判断这个扇区是否是有效的主引导扇区，如果主引导程序发现没有这个结束标识，将会认为操作系统丢失，并显示“Missing Operating System”。
我们最后要了解的是硬盘分区表,多重引导软件一般都是通过修改分区表中的特定字节达到多重引导的目的的,在硬盘的主引导区中,从偏移1BEH~1FDH的64个字节存放的是硬盘分区表，其中最多包含4个分区项，每个分区项由16个字节构成,我们来看看每个分区项的详细含义，假设我们的一个分区占用的16个字节被标为00H~0FH，其结构如表3：
表3：
偏移含义
00H引导标识字节，其值只能为00H或80H，为00H时表示该分区不可引导，为80H时表示该分区可用于引导 。
01H分区起始磁头号
02H其高2位为分区起始柱面号的高位，底6位为分区起始扇区号
03H分区起始柱面号的低位
04H分区系统标志，当该值为00H时，表示此分区为不可识别的系统；为04H时该分区为FAT16分区；为05H或0FH该分区为 扩展分区；为0B时该分区为FAT32分区 ；为83H时表示该分区为Linux分区, 为07时该分区为NTFS分区
05H分区结束磁头号
06H其高2位为分区结束柱面号的高位，底6位为分区结束扇区号
07H分区结束柱面号的低位
08H~0BH在线性寻址方式下的分区的扇区地址。
0CH~0FH以扇区为单位的该分区大小（总扇区数）
我们来看看BootMagic之类的软件是如何实现多系统引导的了，在表3中我们看到在偏移00H处的一个字节当其值为80H时代表该分区是一个引导区，当其值为00H时代表该分区不是引导区，其实多引导的实现原理就是通过改变该处的值来选择用来引导的分区。
假设你已经了解了以上原理，我们就完全可以做出自己的多重引导程序来了，我在此写出一个完整的实现程序，我将为大家分析这个程序应该怎么来写。假设你有一块硬盘，你在上面安装了一个windowsXP，可你现在想装个windows98，于是你用PartitionMagic将你的第一个扩展分区也就是你的D区设置为主分区，然后激活，重启动并用windows98安装光盘引导系统，并安装好windows98。就到这，你先不要急于安装BootMagic，让我们来试试动手做个自己的BootMagic怎么样。
很显然，要实现此功能，最少需要两个模块，模块一：被写入主引导扇区中，用来取代原MBR区，它必须能够在系统引导前获取执行权，实现主分区的引导选择后，将执行权交给被选择的操作系统，从而实现多系统引导；模块二：实现三个功能，首先将原主引导扇区备份一个到其他扇区（在我的例子中把它备份到0头0道 6扇），然后将模块一写入主引导扇区。另外模块二还实现多引导程序的卸载
模块二功能相对简单，其源程序如下：
;硬盘多引导安装程序（SYSGUIDE.EXE）模块二
DATA SEGMENT
D1 DB 'choose'
D2 DB 'Please choose the number (1)Install the SYSGUIDE',0dh,0ah,' DB ‘ (2) Delete the SYSGUIDE',0dh,'$'
D3 DB 'SYSGUIDE.DAT',00H
D4 DB 'Can not find file (SYSGUIDE.DAT)',0dh,0ah,'$'

D5 DB 0dh,0ah
DB 0dh,0ah
DB 0dh,0ah
DB ' ----------# MUCH SYSTEM GUIDE #------------',0dh,0ah
DB ' E-mail:tyhhyf@hotmail.com',0dh,0ah
DB ' OICQ:86633320',0dh,0ah,'$'
DATA ENDS


CODE SEGMENT
ASSUME CS:CODE,DSATA,ESATA
START:
MOV AX,DATA
MOV DS,AX
MOV ES,AX
MOV DX,OFFSET D5
MOV AH,09H
INT 21H
MOV AH,00H
INT 16H
MOV DX,OFFSET D2
MOV AH,09H
INT 21H
readkey:
MOV AH,00H
INT 16H
cmp al,'1'
je key1
cmp al,'2'
je key2
jmp readkey
key1:
MOV AX,0201H ;读0 0 1扇区
MOV CX,0001H
MOV DX,0080H
MOV BX,0F000H
INT 13H
MOVSI,offset D1
MOVDI,0F020H
MOVCX,0003H
REPZ CMPSW
JZEXIT ;字符串相同则跳转
mov ax,0301h ;将原MBS区备份一个到0 0 6 扇
mov cx,0006h
mov dx,0080h
int 13h
MOV AH,3DH
MOV DX,OFFSET D3
MOV AL,00H
INT 21H ;打开文件SYSGUIDE.DAT
JB OPERERROR
PUSH AX
MOV AH,3FH
MOV DX,0F000H
MOV CX,018DH
POP BX
INT 21H
MOV AX,0301H ;将SYSGUIDE.DAT写到0 0 1扇,替代原来的MBR
MOV CX,0001H
MOV DX,0080H
MOV BX,0F000H
INT 13H
JMP EXIT
key2:
MOV AX,0201H;读0 0 1扇区
MOV CX,0001H
MOV DX,0080H
MOV BX,0F000H
INT 13H
MOVSI,offset D1
MOVDI,0F020H
MOVCX,0003H
REPZ CMPSW
JNZEXIT ;字符串相同则跳转
MOV AX,0201H ;读0 0 6扇区
MOV CX,0006H
MOV DX,0080H
MOV BX,0F000H
INT 13H
MOV AX,0301H ;写0 0 1扇区
MOV CX,0001H
MOV DX,0080H
MOV BX,0F000H
INT 13H
JMP EXIT
OPERERROR:
MOV AH,09H
MOV DX,OFFSET D4
INT 21H
EXIT:
MOV AH,4Ch
INT 21h
CODE ENDS
END START
模块一被写入到硬盘的第一个扇区中，在系统引导之前获得执行权，从而实现多引导。因为这是个扇区程序，有别于一般的程序文件，其格式类似于COM文件，在此我是采用DEBUG程序，从EXE文件中提取的方法来实现的，源程序如下：
;多引导程序（SYSGUIDE.DAT）,需要从以下源程序（模块一）产生的程序文件中提取
CODE SEGMENT
ASSUME CS:CODE,DS:CODE,ES:CODE

;这一段是将整个硬盘锁从0000:7c00移至0000:0600,以免被后来读入的代码覆盖
START:
db 256 dup (00h)
PUSHDS
PUSHES
MOVCX,0100h
MOVDI,0600h
MOVAX,0000h
MOVDS,AX
MOVES,AX
MOVSI,7C00h
REPNZ MOVSW
mov ax,0686h
JMPax ;长跳转至移动后的代码，也就是从screen处开始执行
words db 'Please choose the partition for guide.'
db 10 dup (20h)
db '(1)partition 1;(2)partition 2;(3)partition 3;(4)partition 4;',00h
screen:
MOVAX,0600h
MOVBH,0F0h
MOVCX,0000h
MOVDX,184Fh
INT10h ;初始化屏幕(前景为黑色,背景为灰白,字符闪烁)
MOVDL,1Ah
MOVSI,0619h ;从0619H处显示字符(因为程序将被读入了0000:0600处，
;实际显示的也就是现在的words处开始的字符串)
DISPLAY:
MOV AH,02H
MOV DH,10H
MOV BH,00H
INT 10H
MOV AL,[SI]
CMP AL,00H
JE readMBS
MOV AH,09H
MOV CX,01H
MOV BH,00H
MOV BL,70H
INT 10H
INC DL
INC SI
JMP DISPLAY
readMBS:
MOVAX,0201h
MOVCX,0001h
MOVDX,0080h
MOVBX,1000h
INT13h ;将主引导区(即本SYSGUIDE.DAT)读出到0000：1000H处
MOV ax,0201h
MOV cx,0006h ;读0 0 6扇,(即原来的MBS)
MOV dx,0080h
MOV bX,07C00h
int 013h
readkey:
MOV AH,00H
INT 16H
CMP AL,'1' ;是1么？
JE number1
CMP AL,'2'
JE number2
CMP AL,'3'
JE number3
CMP AL,'4'
JE number4
jmp readkey
number1:
db 0a0h,0c2h,11h ;相当于mov al,[011c2h],因为用mov al,[011c2h]不能编译
cmp al,00h
je error1
cmp al,05h
je error1
cmp al,0fh
je error1
mov ah,080h
db 88h,26h,0beh,11h ;相当于mov [011beh],ah
mov ah,00h
db 88h,26h,0ceh,11h ;mov [11ceh],ah
db 88h,26h,0deh,11h ;mov [11deh],ah
db 88h,26h,0eeh,11h ;mov [11eeh],ah
jmp ok
number2:
db 0a0h,0d2h,11h ;mov al,[11d2h]
cmp al,00h
je error1
cmp al,05h
je error1
cmp al,0fh
je error1
mov ah,80h
db 88h,26h,0ceh,11h ;mov [11ceh],ah
mov ah,00h
db 88h,26h,0beh,11h ;mov [11beh],ah
db 88h,26h,0deh,11h ;mov [11deh],ah
db 88h,26h,0eeh,11h ;mov [11eeh],ah
jmp ok

error1:
jmp readkey

number3:
db 0a0h,0e2h,11h ;mov al,[11e2h]
cmp al,00h
je error1
cmp al,05h
je error1
cmp al,0fh
je error1
mov ah,80h
db 88h,26h,0deh,11h ;mov [11deh],ah
mov ah,00h
db 88h,26h,0beh,11h ;mov [11beh],ah
db 88h,26h,0ceh,11h ;mov [11ceh],ah
db 88h,26h,0eeh,11h ;mov [11eeh],ah
jmp ok
number4:
db 0a0h,0f2h,11h ;mov al,[11f2h]
cmp al,00h
je error1
cmp al,05h
je error1
cmp al,0fh
je error1
mov ah,80h
db 88h,26h,0eeh,11h ;mov [11eeh],ah
mov ah,00h
db 88h,26h,0ceh,11h ;mov [11ceh],ah
db 88h,26h,0deh,11h ;mov [11deh],ah
db 88h,26h,0beh,11h ;mov [11beh],ah
jmp ok
ok:
mov ax,0301h
mov cx,0001h
mov dx,0080h
mov bx,1000h
int 13h ; 将改变了引导标示的分区表,写回0 0 1扇
MOVCX,040h
MOVDI,7dbeh
MOVSI,11beh
REPNZ MOVSW
MOV ax,0301h
MOV cx,0006h ;将改变了引导标示的分区表,写回0 0 6扇
MOV dx,0080h
MOV bX,07C00h
int 013h
MOV bx,7c00h ;交执行权给0000:7C00处
JMP bx ;长跳转至原MBR代码处执行

CODE ENDS
END START
代码到此就讲完了，程序本身不复杂，只要你了解了实现原理，在实现时才会得心应手，好了，赶快把我们的源代码编译链接一下，把模块二得到的程序取名为SYSGUIDE.EXE，从模块一所得的程序中提取出我们要的程序取名叫SYSGUIDE.DAT，提取方法如下：
1、在DOS方式下,输入“DEBUG GUIDE.EXE”，其中GUIDE.EXE是我们用模块一得到的程序文件（在此强烈警告千万不要运行这个GUIDE.EXE程序），
2、在DEBUG提示符下输入：R CX（回车） 1BD（回车） N（回车） SYSGUIDE.DAT(回车) W（回车）Q（回车）。这样你就会发现在你当前的目录中就有了一个名为SYSGUIDE.DAT的文件，着就是我们将用来写入硬盘第一扇区的扇区程序文件了，赶快把它和SYSGUIDE.EXE文件拷贝到一个文件夹下吧。
好了，我们要的程序已经得到了，就让我们来用用看，在我们最后安装的WIN98中执行吧，当看到以下提示时，键入数字键“1”。
'Please choose the number (1)Install the SYSGUIDE
(2) Delete the SYSGUIDE
然后重新启动，怎么样，是不是看到了引导选择提示？不过界面是不太好看了^_^，但是没什么，毕竟这是我们自己写的多引导程序哦！好了，我们选择“1”试试，是不是进了我们先前安装的WINXP？然后重新启动，再选择“2”试试，是不是进了我们后来安装的WIN98了！
对了我们好象还有一个BOOTMAGIC的功能没有实现哦，就是程序自动识别操作系统的功能，我想这个功能就留到我们读者自己去扩充吧！我在这大致的说明一下原理，又回到我们的表3，看到其中偏移04的那个字节么？其实BOOTMAGIC就是利用了这个原理来实现智能化的识别操作系统的，那具体要怎么做呢？我不说，自己去想^_^。
又到了说886的时候了，再写下去编辑可不会用了哦！就这样吧，有兴趣来讨论，联系方法到我的源程序中找。程序可以到http://lsky.net/download/soft.asp?id=35下载。