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
 136 Some interesting things to note:
 137
 138 If you're using MEMDISK to boot DOS from a CD-ROM (using ISOLINUX),
 139 you might find the generic El Torito CD-ROM driver by Gary Tong and
 140 Bart Lagerweij useful:
 141
 142         http://www.nu2.nu/eltorito/
 143
 144
 145 Similarly, if you're booting DOS over the network using PXELINUX, you
 146 can use the "keeppxe" option and use the generic PXE (UNDI) NDIS
 147 network driver, which is part of the PROBOOT.EXE distribution from
 148 Intel:
 149
 150         http://www.intel.com/support/network/adapter/1000/software.htm
 151
 152
 153 Additional technical information:
 154
 155 Starting with version 2.08, MEMDISK now supports an installation check
 156 API.  This works as follows:
 157
 158         EAX = 454D08xxh ("ME") (08h = parameter query)
 159         ECX = 444Dxxxxh ("MD")
 160         EDX = 5349xxnnh ("IS") (nn = drive #)
 161         EBX = 3F4Bxxxxh ("K?")
 162         INT 13h
 163
 164 If drive nn is a MEMDISK, the registers will contain:
 165
 166         EAX = 4D21xxxxh ("!M")
 167         ECX = 4D45xxxxh ("EM")
 168         EDX = 4944xxxxh ("DI")
 169         EBX = 4B53xxxxh ("SK")
 170
 171         ES:DI -> MEMDISK info structures
 172
 173 The low parts of EAX/ECX/EDX/EBX have the normal return values for INT
 174 13h, AH=08h, i.e. information of the disk geometry etc.
 175
 176 See Ralf Brown's interrupt list,
 177 http://www.cs.cmu.edu/afs/cs.cmu.edu/user/ralf/pub/WWW/files.html or
 178 http://www.ctyme.com/rbrown.htm, for a detailed description.
 179
 180 The MEMDISK info structure currently contains:
 181
 182         [ES:DI]         word    Total size of structure (currently 30 bytes)
 183         [ES:DI+2]       byte    MEMDISK minor version
 184         [ES:DI+3]       byte    MEMDISK major version
 185         [ES:DI+4]       dword   Pointer to MEMDISK data in high memory
 186         [ES:DI+8]       dword   Size of MEMDISK data in 512-byte sectors
 187         [ES:DI+12]      16:16   Far pointer to command line
 188         [ES:DI+16]      16:16   Old INT 13h pointer
 189         [ES:DI+20]      16:16   Old INT 15h pointer
 190         [ES:DI+24]      word    Amount of DOS memory before MEMDISK loaded
 191         [ES:DI+26]      byte    Boot loader ID
 192         [ES:DI+27]      byte    Currently unused
 193         [ES:DI+28]      word    If nonzero, offset (vs ES) to installed DPT
 194                                 This pointer+16 contains the original INT 1Eh
 195
 196 Sizes of this structure:
 197
 198 3.71+           30 bytes        Added DPT pointer
 199 3.00-3.70       27 bytes        Added boot loader ID
 200 pre-3.00        26 bytes
 201
 202 In addition, the following fields are available at [ES:0]:
 203
 204         [ES:0]          word    Offset of INT 13h routine (segment == ES)
 205         [ES:2]          word    Offset of INT 15h routine (segment == ES)
 206
 207 The program mdiskchk.c in the sample directory is an example on how
 208 this API can be used.
 209
 210 The following code can be used to "disable" MEMDISK.  Note that it
 211 does not free the handler in DOS memory, and that running this from
 212 DOS will probably crash your machine (DOS doesn't like drives suddenly
 213 disappearing from underneath.)  This is also not necessarily the best
 214 method for this.
 215
 216         mov eax, 454D0800h
 217         mov ecx, 444D0000h
 218         mov edx, 53490000h
 219         mov dl,drive_number
 220         mov ebx, 3F4B0000h
 221         int 13h
 222
 223         shr eax, 16
 224         cmp ax, 4D21h
 225         jne not_memdisk
 226         shr ecx, 16
 227         cmp cx, 4D45h
 228         jne not_memdisk
 229         shr edx, 16
 230         cmp dx, 4944h
 231         jne not_memdisk
 232         shr ebx, 16
 233         cmp bx, 4B53h
 234         jne not_memdisk
 235
 236         cli
 237         mov bx,[es:0]           ; INT 13h handler offset
 238         mov eax,[es:di+16]      ; Old INT 13h handler
 239         mov byte [es:bx], 0EAh  ; FAR JMP
 240         mov [es:bx+1], eax
 241
 242         mov bx,[es:2]           ; INT 15h handler offset
 243         mov eax,[es:di+20]      ; Old INT 15h handler
 244         mov byte [es:bx], 0EAh  ; FAR JMP
 245         mov [es:bx+1], eax
 246         sti
 247
 248 MEMDISK supports the Win9x "safe hook" structure for OS detection.
 249 (See "Safe Master Boot Record INT 13h Hook Routines," available at
 250 http://www.osronline.com/ddkx/w98ddk/storage_5l6g.htm as of
 251 December 7th, 2009.)  An OS driver can take a look at the INTerrupt table
 252 and try to walk along the chain of those hooks that implement the "safe hook"
 253 structure.  For each hook discovered, a vendor can be identified and the OS
 254 driver can take appropriate action.  The OS driver can mark the "flags" field
 255 of the "safe hook" to indicate that the driver has reviewed it already.  This
 256 prevents accidental re-detection, for example.
 257
 258 MEMDISK adds one additional extension field to the "safe hook" structure, a
 259 pointer to a special MEMDISK structure called the "mBFT."  The mBFT is the
 260 "MEMDISK Boot Firmware Table" (akin to the iSCSI iBFT and the AoE aBFT).  An
 261 OS driver looking at MEMDISK's "safe hook" should know that this field will
 262 be present based on the fact that MEMDISK is the vendor identifier.
 263
 264 The mBFT is little more than an ACPI table to prefix MEMDISK's traditional
 265 MEMDISK info structure (the "MDI").  The ACPI table's details are:
 266
 267   OEM ID. . . .: MEMDSK
 268   OEM Table ID : Syslinux
 269
 270 There is a 1-byte checksum field which covers the length of the mBFT all
 271 the way through to the end of the MEMDISK info structure.
 272
 273 There is also a physical pointer to the "safe hook" structure associated
 274 with the MEMDISK instance.  An OS driver might use the following logic:
 275
 276   1. Walk INT 13h "safe hook" chain as far as possible, marking hooks as
 277      having been reviewed.  For MEMDISK hooks, the driver then follows the
 278      pointer to the mBFT and gathers the RAM disk details from the included
 279      MDI.
 280   2. The OS driver scans low memory for valid mBFTs.  MEMDISK instances that
 281      have been "disconnected" from the INT 13h "safe hook" chain can be thus
 282      discovered.  Looking at their associated "safe hook" structure will
 283      reveal if they were indeed reviewed by the previous stage.