无法在 VirtualBox 中启动自定义内核："could not read from boot medium"

Question

我按照 Write your own operating system in 1 hour 上的教程系列创建了一个基本的 OS 来仅使用 4 个文件打印“Hello World”：Makefile、kernel.cpp、loader.s 和 linker.ld.

我正在创建一个 mykernel.iso 文件，但是当我将它引导到 VirtualBox 时，出现错误“无法从引导介质读取：系统已停止”。我确认 .iso 文件链接到我的机器实例。看起来代码中可能还有其他问题。

这是我的 Makefile：

#we need to tell the compiler to stop assuming that this will be executed inside an OS
CPPPARAMS = -m32 -fno-use-cxa-atexit -nostdlib -fno-builtin -fno-rtti -fno-exceptions -fno-leading-underscore
ASPARAMS = --32
LDPARAMS = -melf_i386

objects = loader.o kernel.o

%.o: %.cpp
    g++ $(CPPPARAMS) -o $@ -c $< 

%.o: %.s
    as $(ASPARAMS) -o $@ $<

mykernel.bin: linker.ld $(objects)
    ld $(LDPARAMS) -T $< -o $@ $(objects)

install: mykernel.bin
    sudo cp $< /boot/mykernel.bin

mykernel.iso: mykernel.bin
    mkdir iso
    mkdir iso/boot
    mkdir iso/boot/grub
    cp $< iso/boot/
    echo 'set default=0' > iso/boot/grub/grub.cfg
    echo 'set timeout=0' >> iso/boot/grub/grub.cfg
    echo '' >> iso/boot/grub/grub.cfg
    echo 'menuentry "My Personal OS" {' >> iso/boot/grub/grub.cfg
    echo 'multiboot /boot/mykernel.bin' >> iso/boot/grub/grub.cfg
    echo 'boot' >> iso/boot/grub/grub.cfg
    echo '}' >> iso/boot/grub/grub.cfg
    grub-mkrescue --output $@ iso
    rm -rf iso

clean:
    rm -rf iso
    rm *.o
    rm mykernel.iso
    rm mykernel.bin

这是kernel.cpp

void printf(char *str)
{
    unsigned short *VideoMemory = (unsigned short*)0xb8000;

    for(int i=0;str[i] != '[=12=]';i++)
        VideoMemory[i] = (VideoMemory[i] & 0xFF00) | str[i];
}

typedef void (*constructor)();
extern "C" constructor start_ctors;
extern "C" constructor end_ctors;
extern "C" void callConstructors()
{
    for(constructor * i=&start_ctors;i!=&end_ctors;i++)
        (*i)();
}

extern "C" void kernelMain(void * multiboot_structure, unsigned int magic_number)
{
    printf("Hello World!");

    //we do not want to exit from the kernel
    while(1);
}

这是 loader.s :

.set MAGIC, 0x1badb002
.set FLAGS, (1<<0 | 1<<1)
.set CHECKSUM, -(MAGIC + FLAGS)

.section .multiboot
    .long MAGIC
    .long FLAGS
    .long CHECKSUM

.section .text
.extern kernelMain
.extern callConstructors
.global loader

loader:
    mov $kernel_stack, %esp
    call callConstructors
    push %eax #AX register has the pointer of multiboot structure stored by bootloader
    push %ebx #BX register has the magic number
    call kernelMain

#double check to not come out of the kernel, creating one more loop
_stop:
    cli
    hlt
    jmp _stop


.section .bss
.space 2*1024*1024 #2MB  for stack to grow towards left side
kernel_stack:

这是 linker.ld :

ENTRY(loader)
OUTPUT_FORMAT(elf32-i386)
OUTPUT_ARCH(i386:i386)

SECTIONS
{
    . = 0x100000;

    .text :
    {
        *(.multiboot)
        *(.text*)
        *(.rodata)
    }

    .data :
    {
        start_ctors = .;
        KEEP(*(.init_array));
        KEEP(*(SORT_BY_INIT_PRIORITY(.init_array.*)));
        end_ctors = .;

        *(.data)
    }

    .bss :
    {
        *(.bss)
    }

    /DISCARD/ :
    {
        *(.fini_array*)
        *(.comment)
    }
}

我的开发环境是LinuxMint 18.1 64位，安装了virtualbox。我的代码和系列中导师的代码几乎一致，但我仍然无法在虚拟机中启动。

编辑

我试过 qemu-system-i386 -kernel mykernel.bin，它在消息 Hello World 下工作正常。这意味着 VirtualBox 环境和配置存在一些问题。

Answer 1

我没有这个答案的官方来源。它实际上是基于我在 Whosebug 上看到的经验和其他问题以及我所做的一些发现。

如果您在 BSS 段中创建大型内核 bootstrap 堆栈，它会导致 GRUB 在某些环境中崩溃而不是其他人。当 BSS 段的总大小似乎达到约 2mb 时，通常会发生这种情况。 Virtualbox 似乎是出现问题的特例。 Virtualbox 中的问题似乎因版本和所使用的虚拟硬件配置而异。

您在 loader.s 到 bootstrap C++ 环境中创建的堆栈不需要那么大。一旦你的内存管理和分配器就位，你就可以为更大的内核堆栈保留区域，并在那时设置 SS:ESP。

为此，您应该考虑更改：

.section .bss
.space 2*1024*1024 #2MB  for stack to grow towards left side
kernel_stack:

1mb 或更小。我可能会选择 64kb:

.section .bss
.space 64*1024 #64KB  for stack to grow towards left side
kernel_stack:

Answer 2

我运行遇到了同样的问题。只需安装 grub-pc-bin 并重新编译内核即可使其在虚拟机上成功启动。

sudo apt-get install grub-pc-bin

此外，我不必更改 BSS 段大小。

无法在 VirtualBox 中启动自定义内核："could not read from boot medium"

Unable to boot a custom kernel in VirtualBox : "could not read from boot medium"

c++

x86

virtualbox

osdev

grub