U盤啟動不成功的原因分析

不同的BIOS進行U盤（USB-HDD方式）啟動時，對同一U盤的容量參數---柱面、磁頭和扇區數（簡稱CHS），識別各不相同（證明這一點可以在不同的機器上安裝同一版本的linux，然后插入U盤，使用hdparm /dev/sda命令就可以發現CHS在不同機器各不相同，甚至如果U盤可以使用GRUB啟動的話，在GRUB里使用geometry (hd0)命令也能看出來），這樣在一臺機器上分區格式化所產生的的分區表和FAT磁盤參數表是按照這臺機器所識別的硬盤的CHS來表達的，換到另一臺機器時由于另一臺機器識別的CHS不一樣，這樣就會產生混亂。所幸的是，分區表和FAT磁盤參數表同時還有一種按照相對扇區數來表達的方式，這種表達方式也同時記錄在分區表和磁盤參數表中。這樣就看軟件使用哪一種數據來工作了，如果使用CHS，那么換一臺機器就一定不會正常工作，如果使用LBA方式訪問磁盤就不會受影響---當然前提是BIOS支持對U盤使用LBA方式訪問即擴展INT13H。而XP對FAT16文件系統分區格式化生成的MBR代碼以及DOS各版本均需依靠CHS工作，所以按照通常方法在一臺機器制作的啟動U盤在另一臺機器啟動就有可能不成功。經測試移動硬盤在各BIOS中的CHS倒是一致的，與該硬盤直接接在IDE口上的CHS相同，所以移動硬盤的USB啟動基本上并無困難。

目前我發現的確實受這一問題的影響，從而影響啟動的程序有：
1、Windows XP及SP1中文版磁盤管理器分區時所寫的MBR
2、dos5、6、6.22、win95的fdisk所寫的MBR
3、dos5、6、6.22、win95的format所寫的boot
4、包括windows95 98 98se的所有的MS DOS的IO.SYS（均需依靠CHS識別FAT文件系統）
5、USBoot產生的MBR和boot（與1相同）
6、使用bootlace.com將grub for dos 0.41中的grldr.mbr安裝至MBR
可能不受這一問題影響的程序有（未經充分測試）：
1、win98、98se的fdisk所寫的MBR
2、win98、98se的format所寫的boot（要求FAT16分區類型必須是0xe以支持LBA）
3、ntldr以及隨后啟動的PE或XP環境（當然了，否則U盤就沒法使用了）
4、linux下的install-mbr程序所寫的MBR
5、GNU GRUB 0.95和0.97及其使用grub-install命令安裝的引導代碼
6、syslinux3.36和3.51
7、linux2.4內核以上，基本上linux系統所有程序對FAT文件系統都不會使用CHS
8、grub chs 0.95 0.97（內含的stage1、stage1.5和stage2引導代碼）

所以解決此問題思路相應就有：
1、強制U盤以USB-CDROM、USB-FLOPPY或USB-ZIP方式啟動，這樣各家BIOS就有標準可循了，就不會“自說自話"，這也是目前使用U盤量產工具的基本思路，但是這樣就讓沒有量產工具的SD卡+讀卡器的組合失望了，而目前的多數大容量U盤均無寫保護開關或者讀寫速度不理想，有時還是需要高速SD卡+讀卡器的組合;
2、使用活動硬盤啟動基本沒問題。
3、使用不受錯誤的CHS參數影響的boot loader啟動，比如GNU GRUB或SYSLINUX啟動，或其它組合。

下面介紹我嘗試過的使用GNU GRUB、GRUB CHS和GRUB for DOS的方法:

方法一：完全使用grub中文版的stage1、stage1.5、stage2啟動，grub中文版作者Gandalf。
1、找到一臺正常運行GNU GRUB0.95或0.97的機器（Redhat ELAS4 Update0-Update6,ELAS5 Update0-Update1）
2、把grub_for_dos-0.4.1.zip中chinese/boot/grub中stage1、1.5、2文件覆蓋到linux中/usr/share/grub里（這里不同版本可能grub stage image所在路徑不同，/usr/share/grub是大多數情況），注意做好原來文件備份。
3、插入要做啟動的U盤或移動硬盤，進行分區，因為有一些BIOS對USB-HDD只支持CHS方式，從而限制了啟動分區不能超過1023*16*63個扇區，所以為了通用性，啟動分區不要超過511M,類型為0xe，（閱讀Win98se的DOS 7.1的boot啟動代碼發現DOS 7.1使用0xe這個類型支持LBA方式啟動，它的文件訪問也許也使用這個標志，雖然對grub可能用不到，但是如果多引導中包含DOS 7.1的話就有用了），設置引導標志，格式化為fat16文件系統。這一切都在linux下進行。（12月29日更正）
4、把啟動分區mount到/mnt內
5、grub-install  --root-directory=/mnt  /dev/sdX，注意千萬不能選擇--force-lba，因linux下的grub現在與stageX不配套，機器會無法啟動
6、不要理會/mnt/boot/grub/device.map文件，這個文件是grub-install程序使用的，安裝后就沒用了。
7、umount /mnt并恢復/usr/share/grub內容
這樣因--force-lba選項未啟用可以說留有遺憾，所以下一步使用此設備啟動，在grub命令行下：
1、root(hd0,0),這里指定stage image文件源在哪里
2、setup --force-lba (hd0)，進行安裝,至此grub中文版已完全安裝到MBR里。
這種方法是我最初采用的方法，但是現在grub中文版已停止更新，所以這種方法我不推薦。

方法二：使用GNU GRUB啟動后加載grub for dos
1、找到最新的穩定版本的linux，比如Redhat ELAS5 Update1，直接把它的GNU GRUB加上--force-lba選項安裝到U盤MBR里（可參照方法一，注意不要覆蓋那些文件了，也別忘了把分區類型設為0xe）。
2、把grub_for_dos-0.4.2.zip中的chinese/grub.exe復制到U盤根目錄中。
3、使用GNU GRUB引導后使用kernel /grub.exe和boot命令引導grub.exe這樣就可享受grub for dos的中文菜單和直接支持ntldr、io.sys啟動的功能了。
這種方法好在可以始終使用最新的最穩定的GNU GRUB來對付buggy BIOS，同時仍享受grub for dos中文版的便利。這種方法在我的機器上不論是PE還是DOS，啟動速度相當的慢，就連菜單顯示速度都出奇地慢，而且不僅僅是啟動過程，就連啟動成功后運行其他程序也是很慢，我覺得是grub for dos中文版的原因，試用過grub for dos中文版0.41、0.42和0.43均不理想。

方法三：使用GNU GRUB的stage1、stage1.5和grub 0.97中文版的stage2混合啟動
1、找到最新的穩定版本的linux，比如Redhat ELAS5 Update1，直接把它的GNU GRUB加上--force-lba選項安裝到U盤MBR里（可參照方法一，注意不要覆蓋那些文件了，也別忘了把分區類型設為0xe）。
2、使用grub_for_dos-0.4.1.zip中chinese/boot/grub中stage2文件替換掉U盤中/boot/grub/stage2
這種方法優點同方法二，并且啟動更為迅速，缺點就是這畢竟不是通常的做法，在GNU GRUB版本更新后不一定還可行，不過好像GNU GRUB也停止更新了:-)。在目前的情況下，個人推薦這種方法。

其它嘗試：使用syslinux引導grub for dos0.41、0.42和0.43的grub.exe也試驗成功，但與方法二一樣啟動和運行速度很慢。

實際應用測試：
現在我自己的工具盤（150速 創見2G SD卡+川宇150X SDHC讀卡器，題外話：這個讀卡器除了支持150速以外其它真是垃圾）就是使用方法三制作的，在實際環境中還沒有發現無法啟動的現象。其中包括HP DL380G3、G4、DL580、Dell 3850、6850、IBM X345、346、3650等，當然還包括我的臺式機和筆記本電腦。

這里補充說明一下：這個帖子僅僅是對影響U盤USB-HDD方式啟動的若干因素其中一個重要因素的探索，這個鏡像只是相對流行做法作了改進，提高了U盤在不同機器上啟動成功可能性，并不能說就此解決了U盤USB-HDD方式啟動的所有問題。本來作為研究帖子是只想提供方法不想提供具體成品的，但是考慮到種種因素，還是放出來供大家測試吧。

因為ghost在恢復時會自行更該分區類型到06，所以我使用了winhex生成了一個1：1的U盤鏡像供研究，解壓縮后文件名為U-1gboot.img。這個啟動盤為了壓縮體積，僅僅有一個假的啟動菜單，只要啟動時出現這個菜單就算成功了。

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