b8ed9ae67aadacfd5ad0452fde3ea43614d55e9b
[profile/ivi/syslinux.git] / doc / memdisk.txt
1 [This documentation is rather crufty at the moment.]
2
3 MEMDISK is meant to allow booting legacy operating systems via PXE,
4 and as a workaround for BIOSes where ISOLINUX image support doesn't
5 work.
6
7 MEMDISK simulates a disk by claiming a chunk of high memory for the
8 disk and a (very small - 2K typical) chunk of low (DOS) memory for the
9 driver itself, then hooking the INT 13h (disk driver) and INT 15h
10 (memory query) BIOS interrupts.
11
12 MEMDISK allows for an OS to detect the MEMDISK instance.  (See the
13 "Additional technical information" section below.)
14
15 To use it, type on the Syslinux command line:
16
17 memdisk initrd=diskimg.img
18
19 ... where diskimg.img is the disk image you want to boot from.
20
21 [Obviously, the memdisk binary as well as your disk image file need to
22 be present in the boot image directory.]
23
24 ... or add to your syslinux.cfg/pxelinux.cfg/isolinux.cfg something like:
25
26 label dos
27     kernel memdisk
28     append initrd=dosboot.img
29
30 Note the following:
31
32 a) The disk image can be uncompressed or compressed with gzip or zip.
33
34 b) If the disk image is less than 4,194,304 bytes (4096K, 4 MB) it is
35    assumed to be a floppy image and MEMDISK will try to guess its
36    geometry based on the size of the file.  MEMDISK recognizes all the
37    standard floppy sizes as well as common extended formats:
38
39      163,840 bytes  (160K) c=40 h=1 s=8         5.25" SSSD
40      184,320 bytes  (180K) c=40 h=1 s=9         5.25" SSSD
41      327,680 bytes  (320K) c=40 h=2 s=8         5.25" DSDD
42      368,640 bytes  (360K) c=40 h=2 s=9         5.25" DSDD
43      655,360 bytes  (640K) c=80 h=2 s=8         3.5"  DSDD
44      737,280 bytes  (720K) c=80 h=2 s=9         3.5"  DSDD
45    1,222,800 bytes (1200K) c=80 h=2 s=15        5.25" DSHD
46    1,474,560 bytes (1440K) c=80 h=2 s=18        3.5"  DSHD
47    1,638,400 bytes (1600K) c=80 h=2 s=20        3.5"  DSHD (extended)
48    1,720,320 bytes (1680K) c=80 h=2 s=21        3.5"  DSHD (extended)
49    1,763,328 bytes (1722K) c=82 h=2 s=21        3.5"  DSHD (extended)
50    1,784,832 bytes (1743K) c=83 h=2 s=21        3.5"  DSHD (extended)
51    1,802,240 bytes (1760K) c=80 h=2 s=22        3.5"  DSHD (extended)
52    1,884,160 bytes (1840K) c=80 h=2 s=23        3.5"  DSHD (extended)
53    1,966,080 bytes (1920K) c=80 h=2 s=24        3.5"  DSHD (extended)
54    2,949,120 bytes (2880K) c=80 h=2 s=36        3.5"  DSED
55    3,194,880 bytes (3120K) c=80 h=2 s=39        3.5"  DSED (extended)
56    3,276,800 bytes (3200K) c=80 h=2 s=40        3.5"  DSED (extended)
57    3,604,480 bytes (3520K) c=80 h=2 s=44        3.5"  DSED (extended)
58    3,932,160 bytes (3840K) c=80 h=2 s=48        3.5"  DSED (extended)
59
60    A small perl script is included in the MEMDISK directory which can
61    determine the geometry that MEMDISK would select for other sizes;
62    in general MEMDISK will correctly detect most physical extended
63    formats used, with 80 cylinders or slightly more.
64
65    If the image is 4 MB or larger, it is assumed to be a hard disk
66    image, and should typically have an MBR and a partition table.  It
67    may optionally have a DOSEMU geometry header; in which case the
68    header is used to determine the C/H/S geometry of the disk.
69    Otherwise, the geometry is determined by examining the partition
70    table, so the entire image should be partitioned for proper
71    operation (it may be divided between multiple partitions, however.)
72
73    You can also specify the geometry manually with the following command
74    line options:
75
76    c=#          Specify number of cylinders (max 1024[*])
77    h=#          Specify number of heads (max 256[*])
78    s=#          Specify number of sectors (max 63)
79    floppy[=#]   The image is a floppy image[**]
80    harddisk[=#] The image is a hard disk image[**]
81    iso          The image is an El Torito ISO9660 image (drive 0xE0)
82
83    # represents a decimal number.
84
85     [*] MS-DOS only allows max 255 heads, and only allows 255 cylinders
86         on floppy disks.
87
88    [**] Normally MEMDISK emulates the first floppy or hard disk.  This
89         can be overridden by specifying an index, e.g. floppy=1 will
90         simulate fd1 (B:). This may not work on all operating systems
91         or BIOSes.
92
93 c) The disk is normally writable (although, of course, there is
94    nothing backing it up, so it only lasts until reset.)  If you want,
95    you can mimic a write-protected disk by specifying the command line
96    option:
97
98    ro           Disk is readonly
99
100 d) MEMDISK normally uses the BIOS "INT 15h mover" API to access high
101    memory.  This is well-behaved with extended memory managers which load
102    later.  Unfortunately it appears that the "DOS boot disk" from
103    WinME/XP *deliberately* crash the system when this API is invoked.
104    The following command-line options tells MEMDISK to enter protected
105    mode directly, whenever possible:
106
107    raw          Use raw access to protected mode memory.
108
109    bigraw       Use raw access to protected mode memory, and leave the
110                 CPU in "big real" mode afterwards.
111
112    int          Use plain INT 15h access to protected memory.  This assumes
113                 that anything which hooks INT 15h knows what it is doing.
114
115    safeint      Use INT 15h access to protected memory, but invoke
116                 INT 15h the way it was *before* MEMDISK was loaded.
117                 This is the default since version 3.73.
118
119 e) MEMDISK by default supports EDD/EBIOS on hard disks, but not on
120    floppy disks.  This can be controlled with the options:
121
122    edd          Enable EDD/EBIOS
123    noedd        Disable EDD/EBIOS
124
125 f) The following option can be used to pause to view the messages:
126
127    pause        Wait for a keypress right before booting
128
129 g) The following option can be used to set the real-mode stack size.
130    The default is 512 bytes, but if there is a failure it might be
131    interesting to set it to something larger:
132
133    stack=size   Set the stack to "size" bytes
134
135 h) Some systems without a floppy drive have been known to have
136    problems with floppy images.  To avoid that those problems, first
137    of all make sure you don't have a floppy drive configured on the
138    BIOS screen.  If there is no option to configure that, or that
139    doesn't work, you can use the option:
140
141    nopass       Hide all real drives of the same type (floppy or hard disk)
142
143
144 Some interesting things to note:
145
146 If you're using MEMDISK to boot DOS from a CD-ROM (using ISOLINUX),
147 you might find the generic El Torito CD-ROM driver by Gary Tong and
148 Bart Lagerweij useful.  It is now included with the Syslinux
149 distribution, in the dosutil directory.  See the file
150 dosutil/eltorito.txt for more information.
151
152 Similarly, if you're booting DOS over the network using PXELINUX, you
153 can use the "keeppxe" option and use the generic PXE (UNDI) NDIS
154 network driver, which is part of the PROBOOT.EXE distribution from
155 Intel:
156
157         http://www.intel.com/support/network/adapter/1000/software.htm
158
159
160 Additional technical information:
161
162 Starting with version 2.08, MEMDISK now supports an installation check
163 API.  This works as follows:
164
165         EAX = 454D08xxh ("ME") (08h = parameter query)
166         ECX = 444Dxxxxh ("MD")
167         EDX = 5349xxnnh ("IS") (nn = drive #)
168         EBX = 3F4Bxxxxh ("K?")
169         INT 13h
170
171 If drive nn is a MEMDISK, the registers will contain:
172
173         EAX = 4D21xxxxh ("!M")
174         ECX = 4D45xxxxh ("EM")
175         EDX = 4944xxxxh ("DI")
176         EBX = 4B53xxxxh ("SK")
177
178         ES:DI -> MEMDISK info structures
179
180 The low parts of EAX/ECX/EDX/EBX have the normal return values for INT
181 13h, AH=08h, i.e. information of the disk geometry etc.
182
183 See Ralf Brown's interrupt list,
184 http://www.cs.cmu.edu/afs/cs.cmu.edu/user/ralf/pub/WWW/files.html or
185 http://www.ctyme.com/rbrown.htm, for a detailed description.
186
187 The MEMDISK info structure currently contains:
188
189         [ES:DI]         word    Total size of structure (currently 30 bytes)
190         [ES:DI+2]       byte    MEMDISK minor version
191         [ES:DI+3]       byte    MEMDISK major version
192         [ES:DI+4]       dword   Pointer to MEMDISK data in high memory
193         [ES:DI+8]       dword   Size of MEMDISK data in sectors
194         [ES:DI+12]      16:16   Far pointer to command line
195         [ES:DI+16]      16:16   Old INT 13h pointer
196         [ES:DI+20]      16:16   Old INT 15h pointer
197         [ES:DI+24]      word    Amount of DOS memory before MEMDISK loaded
198         [ES:DI+26]      byte    Boot loader ID
199         [ES:DI+27]      byte    Sector size as a power of 2
200                                 (If zero, assume 512-byte sectors)
201         [ES:DI+28]      word    If nonzero, offset (vs ES) to installed DPT
202                                 This pointer+16 contains the original INT 1Eh
203
204 Sizes of this structure:
205
206 3.71+           30 bytes        Added DPT pointer
207 3.00-3.70       27 bytes        Added boot loader ID
208 pre-3.00        26 bytes
209
210 In addition, the following fields are available at [ES:0]:
211
212         [ES:0]          word    Offset of INT 13h routine (segment == ES)
213         [ES:2]          word    Offset of INT 15h routine (segment == ES)
214
215 The program mdiskchk.c in the sample directory is an example on how
216 this API can be used.
217
218 The following code can be used to "disable" MEMDISK.  Note that it
219 does not free the handler in DOS memory, and that running this from
220 DOS will probably crash your machine (DOS doesn't like drives suddenly
221 disappearing from underneath.)  This is also not necessarily the best
222 method for this.
223
224         mov eax, 454D0800h
225         mov ecx, 444D0000h
226         mov edx, 53490000h
227         mov dl,drive_number
228         mov ebx, 3F4B0000h
229         int 13h
230
231         shr eax, 16
232         cmp ax, 4D21h
233         jne not_memdisk
234         shr ecx, 16
235         cmp cx, 4D45h
236         jne not_memdisk
237         shr edx, 16
238         cmp dx, 4944h
239         jne not_memdisk
240         shr ebx, 16
241         cmp bx, 4B53h
242         jne not_memdisk
243
244         cli
245         mov bx,[es:0]           ; INT 13h handler offset
246         mov eax,[es:di+16]      ; Old INT 13h handler
247         mov byte [es:bx], 0EAh  ; FAR JMP
248         mov [es:bx+1], eax
249
250         mov bx,[es:2]           ; INT 15h handler offset
251         mov eax,[es:di+20]      ; Old INT 15h handler
252         mov byte [es:bx], 0EAh  ; FAR JMP
253         mov [es:bx+1], eax
254         sti
255
256 MEMDISK supports the Win9x "safe hook" structure for OS detection.
257 (See "Safe Master Boot Record INT 13h Hook Routines," available at
258 http://www.osronline.com/ddkx/w98ddk/storage_5l6g.htm as of
259 December 7th, 2009.)  An OS driver can take a look at the INTerrupt table
260 and try to walk along the chain of those hooks that implement the "safe hook"
261 structure.  For each hook discovered, a vendor can be identified and the OS
262 driver can take appropriate action.  The OS driver can mark the "flags" field
263 of the "safe hook" to indicate that the driver has reviewed it already.  This
264 prevents accidental re-detection, for example.
265
266 MEMDISK adds one additional extension field to the "safe hook" structure, a
267 pointer to a special MEMDISK structure called the "mBFT."  The mBFT is the
268 "MEMDISK Boot Firmware Table" (akin to the iSCSI iBFT and the AoE aBFT).  An
269 OS driver looking at MEMDISK's "safe hook" should know that this field will
270 be present based on the fact that MEMDISK is the vendor identifier.
271
272 The mBFT is little more than an ACPI table to prefix MEMDISK's traditional
273 MEMDISK info structure (the "MDI").  The ACPI table's details are:
274
275   OEM ID. . . .: MEMDSK
276   OEM Table ID : Syslinux
277
278 There is a 1-byte checksum field which covers the length of the mBFT all
279 the way through to the end of the MEMDISK info structure.
280
281 There is also a physical pointer to the "safe hook" structure associated
282 with the MEMDISK instance.  An OS driver might use the following logic:
283
284   1. Walk INT 13h "safe hook" chain as far as possible, marking hooks as
285      having been reviewed.  For MEMDISK hooks, the driver then follows the
286      pointer to the mBFT and gathers the RAM disk details from the included
287      MDI.
288   2. The OS driver scans low memory for valid mBFTs.  MEMDISK instances that
289      have been "disconnected" from the INT 13h "safe hook" chain can be thus
290      discovered.  Looking at their associated "safe hook" structure will
291      reveal if they were indeed reviewed by the previous stage.