Merge tag 'trace-printf-v6.13' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/trace...
[drm/drm-misc.git] / Documentation / arch / x86 / boot.rst
blobad2d8ddad27fe43119f8f7f389687317e5da6571
1 .. SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
3 ===========================
4 The Linux/x86 Boot Protocol
5 ===========================
7 On the x86 platform, the Linux kernel uses a rather complicated boot
8 convention.  This has evolved partially due to historical aspects, as
9 well as the desire in the early days to have the kernel itself be a
10 bootable image, the complicated PC memory model and due to changed
11 expectations in the PC industry caused by the effective demise of
12 real-mode DOS as a mainstream operating system.
14 Currently, the following versions of the Linux/x86 boot protocol exist.
16 =============   ============================================================
17 Old kernels     zImage/Image support only.  Some very early kernels
18                 may not even support a command line.
20 Protocol 2.00   (Kernel 1.3.73) Added bzImage and initrd support, as
21                 well as a formalized way to communicate between the
22                 boot loader and the kernel.  setup.S made relocatable,
23                 although the traditional setup area still assumed
24                 writable.
26 Protocol 2.01   (Kernel 1.3.76) Added a heap overrun warning.
28 Protocol 2.02   (Kernel 2.4.0-test3-pre3) New command line protocol.
29                 Lower the conventional memory ceiling.  No overwrite
30                 of the traditional setup area, thus making booting
31                 safe for systems which use the EBDA from SMM or 32-bit
32                 BIOS entry points.  zImage deprecated but still
33                 supported.
35 Protocol 2.03   (Kernel 2.4.18-pre1) Explicitly makes the highest possible
36                 initrd address available to the bootloader.
38 Protocol 2.04   (Kernel 2.6.14) Extend the syssize field to four bytes.
40 Protocol 2.05   (Kernel 2.6.20) Make protected mode kernel relocatable.
41                 Introduce relocatable_kernel and kernel_alignment fields.
43 Protocol 2.06   (Kernel 2.6.22) Added a field that contains the size of
44                 the boot command line.
46 Protocol 2.07   (Kernel 2.6.24) Added paravirtualised boot protocol.
47                 Introduced hardware_subarch and hardware_subarch_data
48                 and KEEP_SEGMENTS flag in load_flags.
50 Protocol 2.08   (Kernel 2.6.26) Added crc32 checksum and ELF format
51                 payload. Introduced payload_offset and payload_length
52                 fields to aid in locating the payload.
54 Protocol 2.09   (Kernel 2.6.26) Added a field of 64-bit physical
55                 pointer to single linked list of struct setup_data.
57 Protocol 2.10   (Kernel 2.6.31) Added a protocol for relaxed alignment
58                 beyond the kernel_alignment added, new init_size and
59                 pref_address fields.  Added extended boot loader IDs.
61 Protocol 2.11   (Kernel 3.6) Added a field for offset of EFI handover
62                 protocol entry point.
64 Protocol 2.12   (Kernel 3.8) Added the xloadflags field and extension fields
65                 to struct boot_params for loading bzImage and ramdisk
66                 above 4G in 64bit.
68 Protocol 2.13   (Kernel 3.14) Support 32- and 64-bit flags being set in
69                 xloadflags to support booting a 64-bit kernel from 32-bit
70                 EFI
72 Protocol 2.14   BURNT BY INCORRECT COMMIT
73                 ae7e1238e68f2a472a125673ab506d49158c1889
74                 ("x86/boot: Add ACPI RSDP address to setup_header")
75                 DO NOT USE!!! ASSUME SAME AS 2.13.
77 Protocol 2.15   (Kernel 5.5) Added the kernel_info and kernel_info.setup_type_max.
78 =============   ============================================================
80   .. note::
81      The protocol version number should be changed only if the setup header
82      is changed. There is no need to update the version number if boot_params
83      or kernel_info are changed. Additionally, it is recommended to use
84      xloadflags (in this case the protocol version number should not be
85      updated either) or kernel_info to communicate supported Linux kernel
86      features to the boot loader. Due to very limited space available in
87      the original setup header every update to it should be considered
88      with great care. Starting from the protocol 2.15 the primary way to
89      communicate things to the boot loader is the kernel_info.
92 Memory Layout
93 =============
95 The traditional memory map for the kernel loader, used for Image or
96 zImage kernels, typically looks like::
98                 |                        |
99         0A0000  +------------------------+
100                 |  Reserved for BIOS     |      Do not use.  Reserved for BIOS EBDA.
101         09A000  +------------------------+
102                 |  Command line          |
103                 |  Stack/heap            |      For use by the kernel real-mode code.
104         098000  +------------------------+
105                 |  Kernel setup          |      The kernel real-mode code.
106         090200  +------------------------+
107                 |  Kernel boot sector    |      The kernel legacy boot sector.
108         090000  +------------------------+
109                 |  Protected-mode kernel |      The bulk of the kernel image.
110         010000  +------------------------+
111                 |  Boot loader           |      <- Boot sector entry point 0000:7C00
112         001000  +------------------------+
113                 |  Reserved for MBR/BIOS |
114         000800  +------------------------+
115                 |  Typically used by MBR |
116         000600  +------------------------+
117                 |  BIOS use only         |
118         000000  +------------------------+
120 When using bzImage, the protected-mode kernel was relocated to
121 0x100000 ("high memory"), and the kernel real-mode block (boot sector,
122 setup, and stack/heap) was made relocatable to any address between
123 0x10000 and end of low memory. Unfortunately, in protocols 2.00 and
124 2.01 the 0x90000+ memory range is still used internally by the kernel;
125 the 2.02 protocol resolves that problem.
127 It is desirable to keep the "memory ceiling" -- the highest point in
128 low memory touched by the boot loader -- as low as possible, since
129 some newer BIOSes have begun to allocate some rather large amounts of
130 memory, called the Extended BIOS Data Area, near the top of low
131 memory.  The boot loader should use the "INT 12h" BIOS call to verify
132 how much low memory is available.
134 Unfortunately, if INT 12h reports that the amount of memory is too
135 low, there is usually nothing the boot loader can do but to report an
136 error to the user.  The boot loader should therefore be designed to
137 take up as little space in low memory as it reasonably can.  For
138 zImage or old bzImage kernels, which need data written into the
139 0x90000 segment, the boot loader should make sure not to use memory
140 above the 0x9A000 point; too many BIOSes will break above that point.
142 For a modern bzImage kernel with boot protocol version >= 2.02, a
143 memory layout like the following is suggested::
145                 ~                        ~
146                 |  Protected-mode kernel |
147         100000  +------------------------+
148                 |  I/O memory hole       |
149         0A0000  +------------------------+
150                 |  Reserved for BIOS     |      Leave as much as possible unused
151                 ~                        ~
152                 |  Command line          |      (Can also be below the X+10000 mark)
153         X+10000 +------------------------+
154                 |  Stack/heap            |      For use by the kernel real-mode code.
155         X+08000 +------------------------+
156                 |  Kernel setup          |      The kernel real-mode code.
157                 |  Kernel boot sector    |      The kernel legacy boot sector.
158         X       +------------------------+
159                 |  Boot loader           |      <- Boot sector entry point 0000:7C00
160         001000  +------------------------+
161                 |  Reserved for MBR/BIOS |
162         000800  +------------------------+
163                 |  Typically used by MBR |
164         000600  +------------------------+
165                 |  BIOS use only         |
166         000000  +------------------------+
168   ... where the address X is as low as the design of the boot loader permits.
171 The Real-Mode Kernel Header
172 ===========================
174 In the following text, and anywhere in the kernel boot sequence, "a
175 sector" refers to 512 bytes.  It is independent of the actual sector
176 size of the underlying medium.
178 The first step in loading a Linux kernel should be to load the
179 real-mode code (boot sector and setup code) and then examine the
180 following header at offset 0x01f1.  The real-mode code can total up to
181 32K, although the boot loader may choose to load only the first two
182 sectors (1K) and then examine the bootup sector size.
184 The header looks like:
186 ===========     ========        =====================   ============================================
187 Offset/Size     Proto           Name                    Meaning
188 ===========     ========        =====================   ============================================
189 01F1/1          ALL(1)          setup_sects             The size of the setup in sectors
190 01F2/2          ALL             root_flags              If set, the root is mounted readonly
191 01F4/4          2.04+(2)        syssize                 The size of the 32-bit code in 16-byte paras
192 01F8/2          ALL             ram_size                DO NOT USE - for bootsect.S use only
193 01FA/2          ALL             vid_mode                Video mode control
194 01FC/2          ALL             root_dev                Default root device number
195 01FE/2          ALL             boot_flag               0xAA55 magic number
196 0200/2          2.00+           jump                    Jump instruction
197 0202/4          2.00+           header                  Magic signature "HdrS"
198 0206/2          2.00+           version                 Boot protocol version supported
199 0208/4          2.00+           realmode_swtch          Boot loader hook (see below)
200 020C/2          2.00+           start_sys_seg           The load-low segment (0x1000) (obsolete)
201 020E/2          2.00+           kernel_version          Pointer to kernel version string
202 0210/1          2.00+           type_of_loader          Boot loader identifier
203 0211/1          2.00+           loadflags               Boot protocol option flags
204 0212/2          2.00+           setup_move_size         Move to high memory size (used with hooks)
205 0214/4          2.00+           code32_start            Boot loader hook (see below)
206 0218/4          2.00+           ramdisk_image           initrd load address (set by boot loader)
207 021C/4          2.00+           ramdisk_size            initrd size (set by boot loader)
208 0220/4          2.00+           bootsect_kludge         DO NOT USE - for bootsect.S use only
209 0224/2          2.01+           heap_end_ptr            Free memory after setup end
210 0226/1          2.02+(3)        ext_loader_ver          Extended boot loader version
211 0227/1          2.02+(3)        ext_loader_type         Extended boot loader ID
212 0228/4          2.02+           cmd_line_ptr            32-bit pointer to the kernel command line
213 022C/4          2.03+           initrd_addr_max         Highest legal initrd address
214 0230/4          2.05+           kernel_alignment        Physical addr alignment required for kernel
215 0234/1          2.05+           relocatable_kernel      Whether kernel is relocatable or not
216 0235/1          2.10+           min_alignment           Minimum alignment, as a power of two
217 0236/2          2.12+           xloadflags              Boot protocol option flags
218 0238/4          2.06+           cmdline_size            Maximum size of the kernel command line
219 023C/4          2.07+           hardware_subarch        Hardware subarchitecture
220 0240/8          2.07+           hardware_subarch_data   Subarchitecture-specific data
221 0248/4          2.08+           payload_offset          Offset of kernel payload
222 024C/4          2.08+           payload_length          Length of kernel payload
223 0250/8          2.09+           setup_data              64-bit physical pointer to linked list
224                                                         of struct setup_data
225 0258/8          2.10+           pref_address            Preferred loading address
226 0260/4          2.10+           init_size               Linear memory required during initialization
227 0264/4          2.11+           handover_offset         Offset of handover entry point
228 0268/4          2.15+           kernel_info_offset      Offset of the kernel_info
229 ===========     ========        =====================   ============================================
231 .. note::
232   (1) For backwards compatibility, if the setup_sects field contains 0, the
233       real value is 4.
235   (2) For boot protocol prior to 2.04, the upper two bytes of the syssize
236       field are unusable, which means the size of a bzImage kernel
237       cannot be determined.
239   (3) Ignored, but safe to set, for boot protocols 2.02-2.09.
241 If the "HdrS" (0x53726448) magic number is not found at offset 0x202,
242 the boot protocol version is "old".  Loading an old kernel, the
243 following parameters should be assumed::
245         Image type = zImage
246         initrd not supported
247         Real-mode kernel must be located at 0x90000.
249 Otherwise, the "version" field contains the protocol version,
250 e.g. protocol version 2.01 will contain 0x0201 in this field.  When
251 setting fields in the header, you must make sure only to set fields
252 supported by the protocol version in use.
255 Details of Header Fields
256 ========================
258 For each field, some are information from the kernel to the bootloader
259 ("read"), some are expected to be filled out by the bootloader
260 ("write"), and some are expected to be read and modified by the
261 bootloader ("modify").
263 All general purpose boot loaders should write the fields marked
264 (obligatory).  Boot loaders who want to load the kernel at a
265 nonstandard address should fill in the fields marked (reloc); other
266 boot loaders can ignore those fields.
268 The byte order of all fields is littleendian (this is x86, after all.)
270 ============    ===========
271 Field name:     setup_sects
272 Type:           read
273 Offset/size:    0x1f1/1
274 Protocol:       ALL
275 ============    ===========
277   The size of the setup code in 512-byte sectors.  If this field is
278   0, the real value is 4.  The real-mode code consists of the boot
279   sector (always one 512-byte sector) plus the setup code.
281 ============    =================
282 Field name:     root_flags
283 Type:           modify (optional)
284 Offset/size:    0x1f2/2
285 Protocol:       ALL
286 ============    =================
288   If this field is nonzero, the root defaults to readonly.  The use of
289   this field is deprecated; use the "ro" or "rw" options on the
290   command line instead.
292 ============    ===============================================
293 Field name:     syssize
294 Type:           read
295 Offset/size:    0x1f4/4 (protocol 2.04+) 0x1f4/2 (protocol ALL)
296 Protocol:       2.04+
297 ============    ===============================================
299   The size of the protected-mode code in units of 16-byte paragraphs.
300   For protocol versions older than 2.04 this field is only two bytes
301   wide, and therefore cannot be trusted for the size of a kernel if
302   the LOAD_HIGH flag is set.
304 ============    ===============
305 Field name:     ram_size
306 Type:           kernel internal
307 Offset/size:    0x1f8/2
308 Protocol:       ALL
309 ============    ===============
311   This field is obsolete.
313 ============    ===================
314 Field name:     vid_mode
315 Type:           modify (obligatory)
316 Offset/size:    0x1fa/2
317 ============    ===================
319   Please see the section on SPECIAL COMMAND LINE OPTIONS.
321 ============    =================
322 Field name:     root_dev
323 Type:           modify (optional)
324 Offset/size:    0x1fc/2
325 Protocol:       ALL
326 ============    =================
328   The default root device device number.  The use of this field is
329   deprecated, use the "root=" option on the command line instead.
331 ============    =========
332 Field name:     boot_flag
333 Type:           read
334 Offset/size:    0x1fe/2
335 Protocol:       ALL
336 ============    =========
338   Contains 0xAA55.  This is the closest thing old Linux kernels have
339   to a magic number.
341 ============    =======
342 Field name:     jump
343 Type:           read
344 Offset/size:    0x200/2
345 Protocol:       2.00+
346 ============    =======
348   Contains an x86 jump instruction, 0xEB followed by a signed offset
349   relative to byte 0x202.  This can be used to determine the size of
350   the header.
352 ============    =======
353 Field name:     header
354 Type:           read
355 Offset/size:    0x202/4
356 Protocol:       2.00+
357 ============    =======
359   Contains the magic number "HdrS" (0x53726448).
361 ============    =======
362 Field name:     version
363 Type:           read
364 Offset/size:    0x206/2
365 Protocol:       2.00+
366 ============    =======
368   Contains the boot protocol version, in (major << 8)+minor format,
369   e.g. 0x0204 for version 2.04, and 0x0a11 for a hypothetical version
370   10.17.
372 ============    =================
373 Field name:     realmode_swtch
374 Type:           modify (optional)
375 Offset/size:    0x208/4
376 Protocol:       2.00+
377 ============    =================
379   Boot loader hook (see ADVANCED BOOT LOADER HOOKS below.)
381 ============    =============
382 Field name:     start_sys_seg
383 Type:           read
384 Offset/size:    0x20c/2
385 Protocol:       2.00+
386 ============    =============
388   The load low segment (0x1000).  Obsolete.
390 ============    ==============
391 Field name:     kernel_version
392 Type:           read
393 Offset/size:    0x20e/2
394 Protocol:       2.00+
395 ============    ==============
397   If set to a nonzero value, contains a pointer to a NUL-terminated
398   human-readable kernel version number string, less 0x200.  This can
399   be used to display the kernel version to the user.  This value
400   should be less than (0x200*setup_sects).
402   For example, if this value is set to 0x1c00, the kernel version
403   number string can be found at offset 0x1e00 in the kernel file.
404   This is a valid value if and only if the "setup_sects" field
405   contains the value 15 or higher, as::
407         0x1c00  < 15*0x200 (= 0x1e00) but
408         0x1c00 >= 14*0x200 (= 0x1c00)
410         0x1c00 >> 9 = 14, So the minimum value for setup_secs is 15.
412 ============    ==================
413 Field name:     type_of_loader
414 Type:           write (obligatory)
415 Offset/size:    0x210/1
416 Protocol:       2.00+
417 ============    ==================
419   If your boot loader has an assigned id (see table below), enter
420   0xTV here, where T is an identifier for the boot loader and V is
421   a version number.  Otherwise, enter 0xFF here.
423   For boot loader IDs above T = 0xD, write T = 0xE to this field and
424   write the extended ID minus 0x10 to the ext_loader_type field.
425   Similarly, the ext_loader_ver field can be used to provide more than
426   four bits for the bootloader version.
428   For example, for T = 0x15, V = 0x234, write::
430         type_of_loader  <- 0xE4
431         ext_loader_type <- 0x05
432         ext_loader_ver  <- 0x23
434   Assigned boot loader ids (hexadecimal):
436         == =======================================
437         0  LILO
438            (0x00 reserved for pre-2.00 bootloader)
439         1  Loadlin
440         2  bootsect-loader
441            (0x20, all other values reserved)
442         3  Syslinux
443         4  Etherboot/gPXE/iPXE
444         5  ELILO
445         7  GRUB
446         8  U-Boot
447         9  Xen
448         A  Gujin
449         B  Qemu
450         C  Arcturus Networks uCbootloader
451         D  kexec-tools
452         E  Extended (see ext_loader_type)
453         F  Special (0xFF = undefined)
454         10 Reserved
455         11 Minimal Linux Bootloader
456            <http://sebastian-plotz.blogspot.de>
457         12 OVMF UEFI virtualization stack
458         13 barebox
459         == =======================================
461   Please contact <hpa@zytor.com> if you need a bootloader ID value assigned.
463 ============    ===================
464 Field name:     loadflags
465 Type:           modify (obligatory)
466 Offset/size:    0x211/1
467 Protocol:       2.00+
468 ============    ===================
470   This field is a bitmask.
472   Bit 0 (read): LOADED_HIGH
474         - If 0, the protected-mode code is loaded at 0x10000.
475         - If 1, the protected-mode code is loaded at 0x100000.
477   Bit 1 (kernel internal): KASLR_FLAG
479         - Used internally by the compressed kernel to communicate
480           KASLR status to kernel proper.
482             - If 1, KASLR enabled.
483             - If 0, KASLR disabled.
485   Bit 5 (write): QUIET_FLAG
487         - If 0, print early messages.
488         - If 1, suppress early messages.
490                 This requests to the kernel (decompressor and early
491                 kernel) to not write early messages that require
492                 accessing the display hardware directly.
494   Bit 6 (obsolete): KEEP_SEGMENTS
496         Protocol: 2.07+
498         - This flag is obsolete.
500   Bit 7 (write): CAN_USE_HEAP
502         Set this bit to 1 to indicate that the value entered in the
503         heap_end_ptr is valid.  If this field is clear, some setup code
504         functionality will be disabled.
507 ============    ===================
508 Field name:     setup_move_size
509 Type:           modify (obligatory)
510 Offset/size:    0x212/2
511 Protocol:       2.00-2.01
512 ============    ===================
514   When using protocol 2.00 or 2.01, if the real mode kernel is not
515   loaded at 0x90000, it gets moved there later in the loading
516   sequence.  Fill in this field if you want additional data (such as
517   the kernel command line) moved in addition to the real-mode kernel
518   itself.
520   The unit is bytes starting with the beginning of the boot sector.
522   This field is can be ignored when the protocol is 2.02 or higher, or
523   if the real-mode code is loaded at 0x90000.
525 ============    ========================
526 Field name:     code32_start
527 Type:           modify (optional, reloc)
528 Offset/size:    0x214/4
529 Protocol:       2.00+
530 ============    ========================
532   The address to jump to in protected mode.  This defaults to the load
533   address of the kernel, and can be used by the boot loader to
534   determine the proper load address.
536   This field can be modified for two purposes:
538     1. as a boot loader hook (see Advanced Boot Loader Hooks below.)
540     2. if a bootloader which does not install a hook loads a
541        relocatable kernel at a nonstandard address it will have to modify
542        this field to point to the load address.
544 ============    ==================
545 Field name:     ramdisk_image
546 Type:           write (obligatory)
547 Offset/size:    0x218/4
548 Protocol:       2.00+
549 ============    ==================
551   The 32-bit linear address of the initial ramdisk or ramfs.  Leave at
552   zero if there is no initial ramdisk/ramfs.
554 ============    ==================
555 Field name:     ramdisk_size
556 Type:           write (obligatory)
557 Offset/size:    0x21c/4
558 Protocol:       2.00+
559 ============    ==================
561   Size of the initial ramdisk or ramfs.  Leave at zero if there is no
562   initial ramdisk/ramfs.
564 ============    ===============
565 Field name:     bootsect_kludge
566 Type:           kernel internal
567 Offset/size:    0x220/4
568 Protocol:       2.00+
569 ============    ===============
571   This field is obsolete.
573 ============    ==================
574 Field name:     heap_end_ptr
575 Type:           write (obligatory)
576 Offset/size:    0x224/2
577 Protocol:       2.01+
578 ============    ==================
580   Set this field to the offset (from the beginning of the real-mode
581   code) of the end of the setup stack/heap, minus 0x0200.
583 ============    ================
584 Field name:     ext_loader_ver
585 Type:           write (optional)
586 Offset/size:    0x226/1
587 Protocol:       2.02+
588 ============    ================
590   This field is used as an extension of the version number in the
591   type_of_loader field.  The total version number is considered to be
592   (type_of_loader & 0x0f) + (ext_loader_ver << 4).
594   The use of this field is boot loader specific.  If not written, it
595   is zero.
597   Kernels prior to 2.6.31 did not recognize this field, but it is safe
598   to write for protocol version 2.02 or higher.
600 ============    =====================================================
601 Field name:     ext_loader_type
602 Type:           write (obligatory if (type_of_loader & 0xf0) == 0xe0)
603 Offset/size:    0x227/1
604 Protocol:       2.02+
605 ============    =====================================================
607   This field is used as an extension of the type number in
608   type_of_loader field.  If the type in type_of_loader is 0xE, then
609   the actual type is (ext_loader_type + 0x10).
611   This field is ignored if the type in type_of_loader is not 0xE.
613   Kernels prior to 2.6.31 did not recognize this field, but it is safe
614   to write for protocol version 2.02 or higher.
616 ============    ==================
617 Field name:     cmd_line_ptr
618 Type:           write (obligatory)
619 Offset/size:    0x228/4
620 Protocol:       2.02+
621 ============    ==================
623   Set this field to the linear address of the kernel command line.
624   The kernel command line can be located anywhere between the end of
625   the setup heap and 0xA0000; it does not have to be located in the
626   same 64K segment as the real-mode code itself.
628   Fill in this field even if your boot loader does not support a
629   command line, in which case you can point this to an empty string
630   (or better yet, to the string "auto".)  If this field is left at
631   zero, the kernel will assume that your boot loader does not support
632   the 2.02+ protocol.
634 ============    ===============
635 Field name:     initrd_addr_max
636 Type:           read
637 Offset/size:    0x22c/4
638 Protocol:       2.03+
639 ============    ===============
641   The maximum address that may be occupied by the initial
642   ramdisk/ramfs contents.  For boot protocols 2.02 or earlier, this
643   field is not present, and the maximum address is 0x37FFFFFF.  (This
644   address is defined as the address of the highest safe byte, so if
645   your ramdisk is exactly 131072 bytes long and this field is
646   0x37FFFFFF, you can start your ramdisk at 0x37FE0000.)
648 ============    ============================
649 Field name:     kernel_alignment
650 Type:           read/modify (reloc)
651 Offset/size:    0x230/4
652 Protocol:       2.05+ (read), 2.10+ (modify)
653 ============    ============================
655   Alignment unit required by the kernel (if relocatable_kernel is
656   true.)  A relocatable kernel that is loaded at an alignment
657   incompatible with the value in this field will be realigned during
658   kernel initialization.
660   Starting with protocol version 2.10, this reflects the kernel
661   alignment preferred for optimal performance; it is possible for the
662   loader to modify this field to permit a lesser alignment.  See the
663   min_alignment and pref_address field below.
665 ============    ==================
666 Field name:     relocatable_kernel
667 Type:           read (reloc)
668 Offset/size:    0x234/1
669 Protocol:       2.05+
670 ============    ==================
672   If this field is nonzero, the protected-mode part of the kernel can
673   be loaded at any address that satisfies the kernel_alignment field.
674   After loading, the boot loader must set the code32_start field to
675   point to the loaded code, or to a boot loader hook.
677 ============    =============
678 Field name:     min_alignment
679 Type:           read (reloc)
680 Offset/size:    0x235/1
681 Protocol:       2.10+
682 ============    =============
684   This field, if nonzero, indicates as a power of two the minimum
685   alignment required, as opposed to preferred, by the kernel to boot.
686   If a boot loader makes use of this field, it should update the
687   kernel_alignment field with the alignment unit desired; typically::
689         kernel_alignment = 1 << min_alignment
691   There may be a considerable performance cost with an excessively
692   misaligned kernel.  Therefore, a loader should typically try each
693   power-of-two alignment from kernel_alignment down to this alignment.
695 ============    ==========
696 Field name:     xloadflags
697 Type:           read
698 Offset/size:    0x236/2
699 Protocol:       2.12+
700 ============    ==========
702   This field is a bitmask.
704   Bit 0 (read): XLF_KERNEL_64
706         - If 1, this kernel has the legacy 64-bit entry point at 0x200.
708   Bit 1 (read): XLF_CAN_BE_LOADED_ABOVE_4G
710         - If 1, kernel/boot_params/cmdline/ramdisk can be above 4G.
712   Bit 2 (read): XLF_EFI_HANDOVER_32
714         - If 1, the kernel supports the 32-bit EFI handoff entry point
715           given at handover_offset.
717   Bit 3 (read): XLF_EFI_HANDOVER_64
719         - If 1, the kernel supports the 64-bit EFI handoff entry point
720           given at handover_offset + 0x200.
722   Bit 4 (read): XLF_EFI_KEXEC
724         - If 1, the kernel supports kexec EFI boot with EFI runtime support.
727 ============    ============
728 Field name:     cmdline_size
729 Type:           read
730 Offset/size:    0x238/4
731 Protocol:       2.06+
732 ============    ============
734   The maximum size of the command line without the terminating
735   zero. This means that the command line can contain at most
736   cmdline_size characters. With protocol version 2.05 and earlier, the
737   maximum size was 255.
739 ============    ====================================
740 Field name:     hardware_subarch
741 Type:           write (optional, defaults to x86/PC)
742 Offset/size:    0x23c/4
743 Protocol:       2.07+
744 ============    ====================================
746   In a paravirtualized environment the hardware low level architectural
747   pieces such as interrupt handling, page table handling, and
748   accessing process control registers needs to be done differently.
750   This field allows the bootloader to inform the kernel we are in one
751   one of those environments.
753   ==========    ==============================
754   0x00000000    The default x86/PC environment
755   0x00000001    lguest
756   0x00000002    Xen
757   0x00000003    Moorestown MID
758   0x00000004    CE4100 TV Platform
759   ==========    ==============================
761 ============    =========================
762 Field name:     hardware_subarch_data
763 Type:           write (subarch-dependent)
764 Offset/size:    0x240/8
765 Protocol:       2.07+
766 ============    =========================
768   A pointer to data that is specific to hardware subarch
769   This field is currently unused for the default x86/PC environment,
770   do not modify.
772 ============    ==============
773 Field name:     payload_offset
774 Type:           read
775 Offset/size:    0x248/4
776 Protocol:       2.08+
777 ============    ==============
779   If non-zero then this field contains the offset from the beginning
780   of the protected-mode code to the payload.
782   The payload may be compressed. The format of both the compressed and
783   uncompressed data should be determined using the standard magic
784   numbers.  The currently supported compression formats are gzip
785   (magic numbers 1F 8B or 1F 9E), bzip2 (magic number 42 5A), LZMA
786   (magic number 5D 00), XZ (magic number FD 37), LZ4 (magic number
787   02 21) and ZSTD (magic number 28 B5). The uncompressed payload is
788   currently always ELF (magic number 7F 45 4C 46).
790 ============    ==============
791 Field name:     payload_length
792 Type:           read
793 Offset/size:    0x24c/4
794 Protocol:       2.08+
795 ============    ==============
797   The length of the payload.
799 ============    ===============
800 Field name:     setup_data
801 Type:           write (special)
802 Offset/size:    0x250/8
803 Protocol:       2.09+
804 ============    ===============
806   The 64-bit physical pointer to NULL terminated single linked list of
807   struct setup_data. This is used to define a more extensible boot
808   parameters passing mechanism. The definition of struct setup_data is
809   as follow::
811         struct setup_data {
812                 u64 next;
813                 u32 type;
814                 u32 len;
815                 u8  data[0];
816         };
818   Where, the next is a 64-bit physical pointer to the next node of
819   linked list, the next field of the last node is 0; the type is used
820   to identify the contents of data; the len is the length of data
821   field; the data holds the real payload.
823   This list may be modified at a number of points during the bootup
824   process.  Therefore, when modifying this list one should always make
825   sure to consider the case where the linked list already contains
826   entries.
828   The setup_data is a bit awkward to use for extremely large data objects,
829   both because the setup_data header has to be adjacent to the data object
830   and because it has a 32-bit length field. However, it is important that
831   intermediate stages of the boot process have a way to identify which
832   chunks of memory are occupied by kernel data.
834   Thus setup_indirect struct and SETUP_INDIRECT type were introduced in
835   protocol 2.15::
837     struct setup_indirect {
838       __u32 type;
839       __u32 reserved;  /* Reserved, must be set to zero. */
840       __u64 len;
841       __u64 addr;
842     };
844   The type member is a SETUP_INDIRECT | SETUP_* type. However, it cannot be
845   SETUP_INDIRECT itself since making the setup_indirect a tree structure
846   could require a lot of stack space in something that needs to parse it
847   and stack space can be limited in boot contexts.
849   Let's give an example how to point to SETUP_E820_EXT data using setup_indirect.
850   In this case setup_data and setup_indirect will look like this::
852     struct setup_data {
853       __u64 next = 0 or <addr_of_next_setup_data_struct>;
854       __u32 type = SETUP_INDIRECT;
855       __u32 len = sizeof(setup_indirect);
856       __u8 data[sizeof(setup_indirect)] = struct setup_indirect {
857         __u32 type = SETUP_INDIRECT | SETUP_E820_EXT;
858         __u32 reserved = 0;
859         __u64 len = <len_of_SETUP_E820_EXT_data>;
860         __u64 addr = <addr_of_SETUP_E820_EXT_data>;
861       }
862     }
864 .. note::
865      SETUP_INDIRECT | SETUP_NONE objects cannot be properly distinguished
866      from SETUP_INDIRECT itself. So, this kind of objects cannot be provided
867      by the bootloaders.
869 ============    ============
870 Field name:     pref_address
871 Type:           read (reloc)
872 Offset/size:    0x258/8
873 Protocol:       2.10+
874 ============    ============
876   This field, if nonzero, represents a preferred load address for the
877   kernel.  A relocating bootloader should attempt to load at this
878   address if possible.
880   A non-relocatable kernel will unconditionally move itself and to run
881   at this address. A relocatable kernel will move itself to this address if it
882   loaded below this address.
884 ============    =======
885 Field name:     init_size
886 Type:           read
887 Offset/size:    0x260/4
888 ============    =======
890   This field indicates the amount of linear contiguous memory starting
891   at the kernel runtime start address that the kernel needs before it
892   is capable of examining its memory map.  This is not the same thing
893   as the total amount of memory the kernel needs to boot, but it can
894   be used by a relocating boot loader to help select a safe load
895   address for the kernel.
897   The kernel runtime start address is determined by the following algorithm::
899         if (relocatable_kernel) {
900                 if (load_address < pref_address)
901                         load_address = pref_address;
902                 runtime_start = align_up(load_address, kernel_alignment);
903         } else {
904                 runtime_start = pref_address;
905         }
907 Hence the necessary memory window location and size can be estimated by
908 a boot loader as::
910         memory_window_start = runtime_start;
911         memory_window_size = init_size;
913 ============    ===============
914 Field name:     handover_offset
915 Type:           read
916 Offset/size:    0x264/4
917 ============    ===============
919   This field is the offset from the beginning of the kernel image to
920   the EFI handover protocol entry point. Boot loaders using the EFI
921   handover protocol to boot the kernel should jump to this offset.
923   See EFI HANDOVER PROTOCOL below for more details.
925 ============    ==================
926 Field name:     kernel_info_offset
927 Type:           read
928 Offset/size:    0x268/4
929 Protocol:       2.15+
930 ============    ==================
932   This field is the offset from the beginning of the kernel image to the
933   kernel_info. The kernel_info structure is embedded in the Linux image
934   in the uncompressed protected mode region.
937 The kernel_info
938 ===============
940 The relationships between the headers are analogous to the various data
941 sections:
943   setup_header = .data
944   boot_params/setup_data = .bss
946 What is missing from the above list? That's right:
948   kernel_info = .rodata
950 We have been (ab)using .data for things that could go into .rodata or .bss for
951 a long time, for lack of alternatives and -- especially early on -- inertia.
952 Also, the BIOS stub is responsible for creating boot_params, so it isn't
953 available to a BIOS-based loader (setup_data is, though).
955 setup_header is permanently limited to 144 bytes due to the reach of the
956 2-byte jump field, which doubles as a length field for the structure, combined
957 with the size of the "hole" in struct boot_params that a protected-mode loader
958 or the BIOS stub has to copy it into. It is currently 119 bytes long, which
959 leaves us with 25 very precious bytes. This isn't something that can be fixed
960 without revising the boot protocol entirely, breaking backwards compatibility.
962 boot_params proper is limited to 4096 bytes, but can be arbitrarily extended
963 by adding setup_data entries. It cannot be used to communicate properties of
964 the kernel image, because it is .bss and has no image-provided content.
966 kernel_info solves this by providing an extensible place for information about
967 the kernel image. It is readonly, because the kernel cannot rely on a
968 bootloader copying its contents anywhere, but that is OK; if it becomes
969 necessary it can still contain data items that an enabled bootloader would be
970 expected to copy into a setup_data chunk.
972 All kernel_info data should be part of this structure. Fixed size data have to
973 be put before kernel_info_var_len_data label. Variable size data have to be put
974 after kernel_info_var_len_data label. Each chunk of variable size data has to
975 be prefixed with header/magic and its size, e.g.::
977   kernel_info:
978           .ascii  "LToP"          /* Header, Linux top (structure). */
979           .long   kernel_info_var_len_data - kernel_info
980           .long   kernel_info_end - kernel_info
981           .long   0x01234567      /* Some fixed size data for the bootloaders. */
982   kernel_info_var_len_data:
983   example_struct:                 /* Some variable size data for the bootloaders. */
984           .ascii  "0123"          /* Header/Magic. */
985           .long   example_struct_end - example_struct
986           .ascii  "Struct"
987           .long   0x89012345
988   example_struct_end:
989   example_strings:                /* Some variable size data for the bootloaders. */
990           .ascii  "ABCD"          /* Header/Magic. */
991           .long   example_strings_end - example_strings
992           .asciz  "String_0"
993           .asciz  "String_1"
994   example_strings_end:
995   kernel_info_end:
997 This way the kernel_info is self-contained blob.
999 .. note::
1000      Each variable size data header/magic can be any 4-character string,
1001      without \0 at the end of the string, which does not collide with
1002      existing variable length data headers/magics.
1005 Details of the kernel_info Fields
1006 =================================
1008 ============    ========
1009 Field name:     header
1010 Offset/size:    0x0000/4
1011 ============    ========
1013   Contains the magic number "LToP" (0x506f544c).
1015 ============    ========
1016 Field name:     size
1017 Offset/size:    0x0004/4
1018 ============    ========
1020   This field contains the size of the kernel_info including kernel_info.header.
1021   It does not count kernel_info.kernel_info_var_len_data size. This field should be
1022   used by the bootloaders to detect supported fixed size fields in the kernel_info
1023   and beginning of kernel_info.kernel_info_var_len_data.
1025 ============    ========
1026 Field name:     size_total
1027 Offset/size:    0x0008/4
1028 ============    ========
1030   This field contains the size of the kernel_info including kernel_info.header
1031   and kernel_info.kernel_info_var_len_data.
1033 ============    ==============
1034 Field name:     setup_type_max
1035 Offset/size:    0x000c/4
1036 ============    ==============
1038   This field contains maximal allowed type for setup_data and setup_indirect structs.
1041 The Image Checksum
1042 ==================
1044 From boot protocol version 2.08 onwards the CRC-32 is calculated over
1045 the entire file using the characteristic polynomial 0x04C11DB7 and an
1046 initial remainder of 0xffffffff.  The checksum is appended to the
1047 file; therefore the CRC of the file up to the limit specified in the
1048 syssize field of the header is always 0.
1051 The Kernel Command Line
1052 =======================
1054 The kernel command line has become an important way for the boot
1055 loader to communicate with the kernel.  Some of its options are also
1056 relevant to the boot loader itself, see "special command line options"
1057 below.
1059 The kernel command line is a null-terminated string. The maximum
1060 length can be retrieved from the field cmdline_size.  Before protocol
1061 version 2.06, the maximum was 255 characters.  A string that is too
1062 long will be automatically truncated by the kernel.
1064 If the boot protocol version is 2.02 or later, the address of the
1065 kernel command line is given by the header field cmd_line_ptr (see
1066 above.)  This address can be anywhere between the end of the setup
1067 heap and 0xA0000.
1069 If the protocol version is *not* 2.02 or higher, the kernel
1070 command line is entered using the following protocol:
1072   - At offset 0x0020 (word), "cmd_line_magic", enter the magic
1073     number 0xA33F.
1075   - At offset 0x0022 (word), "cmd_line_offset", enter the offset
1076     of the kernel command line (relative to the start of the
1077     real-mode kernel).
1079   - The kernel command line *must* be within the memory region
1080     covered by setup_move_size, so you may need to adjust this
1081     field.
1084 Memory Layout of The Real-Mode Code
1085 ===================================
1087 The real-mode code requires a stack/heap to be set up, as well as
1088 memory allocated for the kernel command line.  This needs to be done
1089 in the real-mode accessible memory in bottom megabyte.
1091 It should be noted that modern machines often have a sizable Extended
1092 BIOS Data Area (EBDA).  As a result, it is advisable to use as little
1093 of the low megabyte as possible.
1095 Unfortunately, under the following circumstances the 0x90000 memory
1096 segment has to be used:
1098         - When loading a zImage kernel ((loadflags & 0x01) == 0).
1099         - When loading a 2.01 or earlier boot protocol kernel.
1101 .. note::
1102      For the 2.00 and 2.01 boot protocols, the real-mode code
1103      can be loaded at another address, but it is internally
1104      relocated to 0x90000.  For the "old" protocol, the
1105      real-mode code must be loaded at 0x90000.
1107 When loading at 0x90000, avoid using memory above 0x9a000.
1109 For boot protocol 2.02 or higher, the command line does not have to be
1110 located in the same 64K segment as the real-mode setup code; it is
1111 thus permitted to give the stack/heap the full 64K segment and locate
1112 the command line above it.
1114 The kernel command line should not be located below the real-mode
1115 code, nor should it be located in high memory.
1118 Sample Boot Configuration
1119 =========================
1121 As a sample configuration, assume the following layout of the real
1122 mode segment.
1124     When loading below 0x90000, use the entire segment:
1126         =============   ===================
1127         0x0000-0x7fff   Real mode kernel
1128         0x8000-0xdfff   Stack and heap
1129         0xe000-0xffff   Kernel command line
1130         =============   ===================
1132     When loading at 0x90000 OR the protocol version is 2.01 or earlier:
1134         =============   ===================
1135         0x0000-0x7fff   Real mode kernel
1136         0x8000-0x97ff   Stack and heap
1137         0x9800-0x9fff   Kernel command line
1138         =============   ===================
1140 Such a boot loader should enter the following fields in the header::
1142         unsigned long base_ptr; /* base address for real-mode segment */
1144         if ( setup_sects == 0 ) {
1145                 setup_sects = 4;
1146         }
1148         if ( protocol >= 0x0200 ) {
1149                 type_of_loader = <type code>;
1150                 if ( loading_initrd ) {
1151                         ramdisk_image = <initrd_address>;
1152                         ramdisk_size = <initrd_size>;
1153                 }
1155                 if ( protocol >= 0x0202 && loadflags & 0x01 )
1156                         heap_end = 0xe000;
1157                 else
1158                         heap_end = 0x9800;
1160                 if ( protocol >= 0x0201 ) {
1161                         heap_end_ptr = heap_end - 0x200;
1162                         loadflags |= 0x80; /* CAN_USE_HEAP */
1163                 }
1165                 if ( protocol >= 0x0202 ) {
1166                         cmd_line_ptr = base_ptr + heap_end;
1167                         strcpy(cmd_line_ptr, cmdline);
1168                 } else {
1169                         cmd_line_magic  = 0xA33F;
1170                         cmd_line_offset = heap_end;
1171                         setup_move_size = heap_end + strlen(cmdline)+1;
1172                         strcpy(base_ptr+cmd_line_offset, cmdline);
1173                 }
1174         } else {
1175                 /* Very old kernel */
1177                 heap_end = 0x9800;
1179                 cmd_line_magic  = 0xA33F;
1180                 cmd_line_offset = heap_end;
1182                 /* A very old kernel MUST have its real-mode code
1183                    loaded at 0x90000 */
1185                 if ( base_ptr != 0x90000 ) {
1186                         /* Copy the real-mode kernel */
1187                         memcpy(0x90000, base_ptr, (setup_sects+1)*512);
1188                         base_ptr = 0x90000;              /* Relocated */
1189                 }
1191                 strcpy(0x90000+cmd_line_offset, cmdline);
1193                 /* It is recommended to clear memory up to the 32K mark */
1194                 memset(0x90000 + (setup_sects+1)*512, 0,
1195                        (64-(setup_sects+1))*512);
1196         }
1199 Loading The Rest of The Kernel
1200 ==============================
1202 The 32-bit (non-real-mode) kernel starts at offset (setup_sects+1)*512
1203 in the kernel file (again, if setup_sects == 0 the real value is 4.)
1204 It should be loaded at address 0x10000 for Image/zImage kernels and
1205 0x100000 for bzImage kernels.
1207 The kernel is a bzImage kernel if the protocol >= 2.00 and the 0x01
1208 bit (LOAD_HIGH) in the loadflags field is set::
1210         is_bzImage = (protocol >= 0x0200) && (loadflags & 0x01);
1211         load_address = is_bzImage ? 0x100000 : 0x10000;
1213 Note that Image/zImage kernels can be up to 512K in size, and thus use
1214 the entire 0x10000-0x90000 range of memory.  This means it is pretty
1215 much a requirement for these kernels to load the real-mode part at
1216 0x90000.  bzImage kernels allow much more flexibility.
1218 Special Command Line Options
1219 ============================
1221 If the command line provided by the boot loader is entered by the
1222 user, the user may expect the following command line options to work.
1223 They should normally not be deleted from the kernel command line even
1224 though not all of them are actually meaningful to the kernel.  Boot
1225 loader authors who need additional command line options for the boot
1226 loader itself should get them registered in
1227 Documentation/admin-guide/kernel-parameters.rst to make sure they will not
1228 conflict with actual kernel options now or in the future.
1230   vga=<mode>
1231         <mode> here is either an integer (in C notation, either
1232         decimal, octal, or hexadecimal) or one of the strings
1233         "normal" (meaning 0xFFFF), "ext" (meaning 0xFFFE) or "ask"
1234         (meaning 0xFFFD).  This value should be entered into the
1235         vid_mode field, as it is used by the kernel before the command
1236         line is parsed.
1238   mem=<size>
1239         <size> is an integer in C notation optionally followed by
1240         (case insensitive) K, M, G, T, P or E (meaning << 10, << 20,
1241         << 30, << 40, << 50 or << 60).  This specifies the end of
1242         memory to the kernel. This affects the possible placement of
1243         an initrd, since an initrd should be placed near end of
1244         memory.  Note that this is an option to *both* the kernel and
1245         the bootloader!
1247   initrd=<file>
1248         An initrd should be loaded.  The meaning of <file> is
1249         obviously bootloader-dependent, and some boot loaders
1250         (e.g. LILO) do not have such a command.
1252 In addition, some boot loaders add the following options to the
1253 user-specified command line:
1255   BOOT_IMAGE=<file>
1256         The boot image which was loaded.  Again, the meaning of <file>
1257         is obviously bootloader-dependent.
1259   auto
1260         The kernel was booted without explicit user intervention.
1262 If these options are added by the boot loader, it is highly
1263 recommended that they are located *first*, before the user-specified
1264 or configuration-specified command line.  Otherwise, "init=/bin/sh"
1265 gets confused by the "auto" option.
1268 Running the Kernel
1269 ==================
1271 The kernel is started by jumping to the kernel entry point, which is
1272 located at *segment* offset 0x20 from the start of the real mode
1273 kernel.  This means that if you loaded your real-mode kernel code at
1274 0x90000, the kernel entry point is 9020:0000.
1276 At entry, ds = es = ss should point to the start of the real-mode
1277 kernel code (0x9000 if the code is loaded at 0x90000), sp should be
1278 set up properly, normally pointing to the top of the heap, and
1279 interrupts should be disabled.  Furthermore, to guard against bugs in
1280 the kernel, it is recommended that the boot loader sets fs = gs = ds =
1281 es = ss.
1283 In our example from above, we would do::
1285         /* Note: in the case of the "old" kernel protocol, base_ptr must
1286            be == 0x90000 at this point; see the previous sample code */
1288         seg = base_ptr >> 4;
1290         cli();  /* Enter with interrupts disabled! */
1292         /* Set up the real-mode kernel stack */
1293         _SS = seg;
1294         _SP = heap_end;
1296         _DS = _ES = _FS = _GS = seg;
1297         jmp_far(seg+0x20, 0);   /* Run the kernel */
1299 If your boot sector accesses a floppy drive, it is recommended to
1300 switch off the floppy motor before running the kernel, since the
1301 kernel boot leaves interrupts off and thus the motor will not be
1302 switched off, especially if the loaded kernel has the floppy driver as
1303 a demand-loaded module!
1306 Advanced Boot Loader Hooks
1307 ==========================
1309 If the boot loader runs in a particularly hostile environment (such as
1310 LOADLIN, which runs under DOS) it may be impossible to follow the
1311 standard memory location requirements.  Such a boot loader may use the
1312 following hooks that, if set, are invoked by the kernel at the
1313 appropriate time.  The use of these hooks should probably be
1314 considered an absolutely last resort!
1316 IMPORTANT: All the hooks are required to preserve %esp, %ebp, %esi and
1317 %edi across invocation.
1319   realmode_swtch:
1320         A 16-bit real mode far subroutine invoked immediately before
1321         entering protected mode.  The default routine disables NMI, so
1322         your routine should probably do so, too.
1324   code32_start:
1325         A 32-bit flat-mode routine *jumped* to immediately after the
1326         transition to protected mode, but before the kernel is
1327         uncompressed.  No segments, except CS, are guaranteed to be
1328         set up (current kernels do, but older ones do not); you should
1329         set them up to BOOT_DS (0x18) yourself.
1331         After completing your hook, you should jump to the address
1332         that was in this field before your boot loader overwrote it
1333         (relocated, if appropriate.)
1336 32-bit Boot Protocol
1337 ====================
1339 For machine with some new BIOS other than legacy BIOS, such as EFI,
1340 LinuxBIOS, etc, and kexec, the 16-bit real mode setup code in kernel
1341 based on legacy BIOS can not be used, so a 32-bit boot protocol needs
1342 to be defined.
1344 In 32-bit boot protocol, the first step in loading a Linux kernel
1345 should be to setup the boot parameters (struct boot_params,
1346 traditionally known as "zero page"). The memory for struct boot_params
1347 should be allocated and initialized to all zero. Then the setup header
1348 from offset 0x01f1 of kernel image on should be loaded into struct
1349 boot_params and examined. The end of setup header can be calculated as
1350 follow::
1352         0x0202 + byte value at offset 0x0201
1354 In addition to read/modify/write the setup header of the struct
1355 boot_params as that of 16-bit boot protocol, the boot loader should
1356 also fill the additional fields of the struct boot_params as
1357 described in chapter Documentation/arch/x86/zero-page.rst.
1359 After setting up the struct boot_params, the boot loader can load the
1360 32/64-bit kernel in the same way as that of 16-bit boot protocol.
1362 In 32-bit boot protocol, the kernel is started by jumping to the
1363 32-bit kernel entry point, which is the start address of loaded
1364 32/64-bit kernel.
1366 At entry, the CPU must be in 32-bit protected mode with paging
1367 disabled; a GDT must be loaded with the descriptors for selectors
1368 __BOOT_CS(0x10) and __BOOT_DS(0x18); both descriptors must be 4G flat
1369 segment; __BOOT_CS must have execute/read permission, and __BOOT_DS
1370 must have read/write permission; CS must be __BOOT_CS and DS, ES, SS
1371 must be __BOOT_DS; interrupt must be disabled; %esi must hold the base
1372 address of the struct boot_params; %ebp, %edi and %ebx must be zero.
1374 64-bit Boot Protocol
1375 ====================
1377 For machine with 64bit cpus and 64bit kernel, we could use 64bit bootloader
1378 and we need a 64-bit boot protocol.
1380 In 64-bit boot protocol, the first step in loading a Linux kernel
1381 should be to setup the boot parameters (struct boot_params,
1382 traditionally known as "zero page"). The memory for struct boot_params
1383 could be allocated anywhere (even above 4G) and initialized to all zero.
1384 Then, the setup header at offset 0x01f1 of kernel image on should be
1385 loaded into struct boot_params and examined. The end of setup header
1386 can be calculated as follows::
1388         0x0202 + byte value at offset 0x0201
1390 In addition to read/modify/write the setup header of the struct
1391 boot_params as that of 16-bit boot protocol, the boot loader should
1392 also fill the additional fields of the struct boot_params as described
1393 in chapter Documentation/arch/x86/zero-page.rst.
1395 After setting up the struct boot_params, the boot loader can load
1396 64-bit kernel in the same way as that of 16-bit boot protocol, but
1397 kernel could be loaded above 4G.
1399 In 64-bit boot protocol, the kernel is started by jumping to the
1400 64-bit kernel entry point, which is the start address of loaded
1401 64-bit kernel plus 0x200.
1403 At entry, the CPU must be in 64-bit mode with paging enabled.
1404 The range with setup_header.init_size from start address of loaded
1405 kernel and zero page and command line buffer get ident mapping;
1406 a GDT must be loaded with the descriptors for selectors
1407 __BOOT_CS(0x10) and __BOOT_DS(0x18); both descriptors must be 4G flat
1408 segment; __BOOT_CS must have execute/read permission, and __BOOT_DS
1409 must have read/write permission; CS must be __BOOT_CS and DS, ES, SS
1410 must be __BOOT_DS; interrupt must be disabled; %rsi must hold the base
1411 address of the struct boot_params.
1413 EFI Handover Protocol (deprecated)
1414 ==================================
1416 This protocol allows boot loaders to defer initialisation to the EFI
1417 boot stub. The boot loader is required to load the kernel/initrd(s)
1418 from the boot media and jump to the EFI handover protocol entry point
1419 which is hdr->handover_offset bytes from the beginning of
1420 startup_{32,64}.
1422 The boot loader MUST respect the kernel's PE/COFF metadata when it comes
1423 to section alignment, the memory footprint of the executable image beyond
1424 the size of the file itself, and any other aspect of the PE/COFF header
1425 that may affect correct operation of the image as a PE/COFF binary in the
1426 execution context provided by the EFI firmware.
1428 The function prototype for the handover entry point looks like this::
1430     efi_stub_entry(void *handle, efi_system_table_t *table, struct boot_params *bp)
1432 'handle' is the EFI image handle passed to the boot loader by the EFI
1433 firmware, 'table' is the EFI system table - these are the first two
1434 arguments of the "handoff state" as described in section 2.3 of the
1435 UEFI specification. 'bp' is the boot loader-allocated boot params.
1437 The boot loader *must* fill out the following fields in bp::
1439   - hdr.cmd_line_ptr
1440   - hdr.ramdisk_image (if applicable)
1441   - hdr.ramdisk_size  (if applicable)
1443 All other fields should be zero.
1445 NOTE: The EFI Handover Protocol is deprecated in favour of the ordinary PE/COFF
1446       entry point, combined with the LINUX_EFI_INITRD_MEDIA_GUID based initrd
1447       loading protocol (refer to [0] for an example of the bootloader side of
1448       this), which removes the need for any knowledge on the part of the EFI
1449       bootloader regarding the internal representation of boot_params or any
1450       requirements/limitations regarding the placement of the command line
1451       and ramdisk in memory, or the placement of the kernel image itself.
1453 [0] https://github.com/u-boot/u-boot/commit/ec80b4735a593961fe701cc3a5d717d4739b0fd0