引导加载程序

一个实验性的 x86_64 引导加载程序，可在 BIOS 和 UEFI 系统上运行。使用 Rust 和一些内联汇编编写，可在所有平台上构建，无需额外的构建时依赖项（只需一些 rustup 组件）。

要求

您需要一个带有 llvm-tools-preview 组件的夜间 Rust 编译器，该组件可以通过以下命令安装：rustup component add llvm-tools-preview。

用法

要使用此包，您首先需要调整您的内核以使其可引导。然后，您可以从编译的内核创建一个可引导的磁盘镜像。以下详细说明了这些步骤。

如果您已经在使用较旧的 bootloader 包版本，请遵循我们的 迁移指南。

内核

为了使您的内核与 bootloader 兼容

• 在您的内核的 Cargo.toml 中添加对 bootloader_api 包的依赖项。
• 您的内核二进制文件应该是 #![no_std] 和 #![no_main]。
• 定义一个入口点函数，其签名如下：fn kernel_main(boot_info: &'static mut bootloader_api::BootInfo) -> !。函数名可以是任意的。
  • boot_info 参数提供了有关可用内存、帧缓冲区等信息。有关 bootloader_api 零件库的详细信息，请参阅 API 文档。
• 使用 entry_point 宏来注册入口点函数：bootloader_api::entry_point!(kernel_main);
  • 该宏检查你的入口点函数的签名，并为其生成一个 _start 入口点符号。（如果你使用链接脚本，请确保不要将入口点名称更改为其他名称。）
  • 要使用非标准配置，可以将类型为 &'static bootloader_api::BootloaderConfig 的第二个参数传递给 entry_point 宏。例如，你可以为你的内核指定特定的堆栈大小

    const CONFIG: bootloader_api::BootloaderConfig = {
        let mut config = bootloader_api::BootloaderConfig::new_default();
        config.kernel_stack_size = 100 * 1024; // 100 KiB
        config
    };
    bootloader_api::entry_point!(kernel_main, config = &CONFIG);
    

• 通过运行以下命令将内核编译为 ELF 可执行文件：cargo build --target x86_64-unknown-none。你可能需要在运行此命令之前执行 rustup target add x86_64-unknown-none 以下载 core 和 alloc 零件库的预编译版本。
• 由于 entry_point 宏的存在，编译的可执行文件包含一个包含元数据和序列化配置的特殊部分，这将使 bootloader 零件库能够加载它。

引导

要将内核与引导加载程序结合并创建可引导磁盘映像，请按照以下步骤操作

• 将您的完整内核代码移动到 kernel 子目录中。
• 在顶级创建一个新的 os 零件库，该库定义了一个 工作区。
• 在 bootloader 零件库上添加 build-dependencies。
• 创建一个 build.rs 构建脚本。
• 设置一个 工件依赖项 以将您的 kernel 零件库作为 build-dependency 添加

  # in Cargo.toml
  [build-dependencies]
  kernel = { path = "kernel", artifact = "bin", target = "x86_64-unknown-none" }
  

  # .cargo/config.toml
  
  [unstable]
  # enable the unstable artifact-dependencies feature, see
  # https://doc.rust-lang.net.cn/nightly/cargo/reference/unstable.html#artifact-dependencies
  bindeps = true
  

  或者，您可以在 build.rs 脚本中使用 std::process::Command 来调用内核的构建命令。
• 获取内核可执行文件的路径。当使用工件依赖项时，您可以使用 std::env::var_os("CARGO_BIN_FILE_MY_KERNEL_my-kernel")
• 使用 bootloader::UefiBoot 和/或 bootloader::BiosBoot 创建一个带有内核的可引导磁盘映像。
• 在你的 main.rs 函数中对可引导磁盘镜像进行处理。例如，使用 QEMU 运行它们。

查看我们的 磁盘镜像创建模板 获取更详细的示例。

架构

本项目分为三个独立的实体

• 一个包含入口点、配置和引导信息定义的 bootloader_api 库。
  • 内核应将此库作为常规 cargo 依赖项包含。
  • 提供的 entry_point 宏将配置设置编码到编译的内核可执行文件的单独 ELF 部分。
• BIOS 和 UEFI 二进制文件包含实际的引导加载程序实现。
  • 这两种实现共享一个更高层次的 公共库。
  • 两种实现都将在运行时从 FAT 分区加载内核。这个 FAT 分区是创建的
  • 配置从内核 ELF 文件的特殊部分读取，该部分由 bootloader_api 库的 entry_point 宏创建。
• 一个用于创建可引导磁盘镜像的 bootloader 库，该镜像运行指定的内核。此库是本项目中的顶级 crate。
  • 此库在 build.rs 中构建 BIOS 和 UEFI 实现。
  • 它提供基于编译的 BIOS 和 UEFI 引导加载程序创建 FAT 格式可引导磁盘镜像的函数。

许可协议

根据您的选择，许可协议为

• Apache 许可证 2.0（《LICENSE-APACHE》或 http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0》）
• MIT 许可证（《LICENSE-MIT》或 http://opensource.org/licenses/MIT》）

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