上节我们讲完 bootasm.S 的运行过程，无非就是两个功能
i8086 到 i386 的跳跃，即 16 位到 32 位的跳跃，主要完成 GDTR 的设置，以及相应的段寄存器的设置。bootmain，完成 kernel 的装载过程。由于 bootasm.S 的前期准备，bootmain 运行在保护模式下，其实也就是寻址范围变大了。由于 GDT 将段的起始地址均设置为 0，所以分段功能并没有完全实现，只不过多了相应的段保护，所以逻辑地址和线性地址都是一样的。
bootmain 的功能是将 kernel 从磁盘中找到内核程序，并将其调入内存，然后将控制器交给 kernel。
内核 kernel 是以 ELF 格式的二进制文件的形式存在磁盘中，要读入内核，首先得知道关于内核的文件信息，信息一般在 ELF 文件的前 4096 字节，即 ELF 文件头。 我们先查看一下 ELF 文件头信息如下，有两个程序头。
# readelf -h kernel
ELF Header:
Magic: 7f 45 4c 46 01 01 01 00 00 00 00 00 00 00 00 00
Class: ELF32
Data: 2's complement, little endian
Version: 1 (current)
OS/ABI: UNIX - System V
ABI Version: 0
Type: EXEC (Executable file)
Machine: Intel 80386
Version: 0x1
Entry point address: 0x10000c
Start of program headers: 52 (bytes into file)
Start of section headers: 178184 (bytes into file)
Flags: 0x0
Size of this header: 52 (bytes)
Size of program headers: 32 (bytes)
Number of program headers: 2
Size of section headers: 40 (bytes)
Number of section headers: 18
Section header string table index: 17
一开始，bootmain 调用了 readseg 函数，目的是将 kernel 的 ELF 文件头从磁盘中读入内存，readseg 函数如下：
// Read 'count' bytes at 'offset' from kernel into physical address 'pa'.
// Might copy more than asked.
void
readseg(uchar* pa, uint count, uint offset)
{
uchar* epa;
epa = pa + count;
// Round down to sector boundary.
pa -= offset % SECTSIZE;
// Translate from bytes to sectors; kernel starts at sector 1.
offset = (offset / SECTSIZE) + 1;
// If this is too slow, we could read lots of sectors at a time.
// We'd write more to memory than asked, but it doesn't matter --
// we load in increasing order.
for(; pa < epa; pa += SECTSIZE, offset++)
readsect(pa, offset);
}
由于磁盘的读写是用偏移来表示的，所以 offset 表示磁盘文件的开始位置 0，count 表示文件的大小 4096 字节，*pa 指向物理内存的首地址 0x10000。盘块是一整块读取的，所以读取的数据可能大于 count。
由于 kernel 文件位于 sector 1，sector 0 用来存储 bootblock，offset 转化为盘块单位后需要加 1。
读取单个盘块的函数是 readsect，代码如下：
// Read a single sector at offset into dst.
void
readsect(void *dst, uint offset)
{
// Issue command.
waitdisk();
outb(0x1F2, 1); // count = 1
outb(0x1F3, offset);
outb(0x1F4, offset >> 8);
outb(0x1F5, offset >> 16);
outb(0x1F6, (offset >> 24) | 0xE0);
outb(0x1F7, 0x20); // cmd 0x20 - read sectors
// Read data.
waitdisk();
insl(0x1F0, dst, SECTSIZE/4);
}
readsect() 里的函数均来源于 x86.h 里面封装的汇编函数。
ELF 文件头有固定的格式，用结构体 elfhdr 来表示。然后根据一个无符号整型变量来简单判断是否为 ELF 变量。这里的 ELF_MAGIC 是一个宏定义序列号。
// Is this an ELF executable?
if(elf->magic != ELF_MAGIC)
return; // let bootasm.S handle error
然后载入相应的程序段头，段描述信息有 proghdr 结构体来表示。根据段描述信息调用 readseg() 将数据从磁盘中载入，并调用 stosb() 将段的剩余部分置零。stosb() 使用 x86 指令 rep stosb 来初始化内存块中的每个字节。
// Load each program segment (ignores ph flags).
ph = (struct proghdr*)((uchar*)elf + elf->phoff);
eph = ph + elf->phnum;
for(; ph < eph; ph++){
pa = (uchar*)ph->paddr;
readseg(pa, ph->filesz, ph->off);
if(ph->memsz > ph->filesz)
stosb(pa + ph->filesz, 0, ph->memsz - ph->filesz);
}
我们可以查看一下 kernel 的段信息如下，发现只有一个 LOAD 类型。
# readelf -l kernel
Elf file type is EXEC (Executable file)
Entry point 0x10000c
There are 2 program headers, starting at offset 52
Program Headers:
Type Offset VirtAddr PhysAddr FileSiz MemSiz Flg Align
LOAD 0x001000 0x80100000 0x00100000 0x0a516 0x154a8 RWE 0x1000
GNU_STACK 0x000000 0x00000000 0x00000000 0x00000 0x00000 RWE 0x10
Section to Segment mapping:
Segment Sections...
00 .text .rodata .stab .stabstr .data .bss
01
载入完整的 ELF 文件后，将 ELF 可执行文件的入口地址赋给 entry 函数指针，紧接着就执行 entry() 函数，此时启动代码完成了引导作用，kernel 开始接管系统。