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    nopassany    Hide all real drives (floppy and hard disk)
 143
 144 i) The following standard Linux option will mark memory as reserved.
 145    Please note that the Syslinux core already loads MEMDISK and its
 146    initrd below this point:
 147
 148    mem=size     Mark available memory above this point as Reserved.
 149
 150
 151 Some interesting things to note:
 152
 153 If you're using MEMDISK to boot DOS from a CD-ROM (using ISOLINUX),
 154 you might find the generic El Torito CD-ROM driver by Gary Tong and
 155 Bart Lagerweij useful.  It is now included with the Syslinux
 156 distribution, in the dosutil directory.  See the file
 157 dosutil/eltorito.txt for more information.
 158
 159 Similarly, if you're booting DOS over the network using PXELINUX, you
 160 can use the "keeppxe" option and use the generic PXE (UNDI) NDIS
 161 network driver, which is part of the PROBOOT.EXE distribution from
 162 Intel:
 163
 164         http://www.intel.com/support/network/adapter/1000/software.htm
 165
 166
 167 Additional technical information:
 168
 169 Starting with version 2.08, MEMDISK now supports an installation check
 170 API.  This works as follows:
 171
 172         EAX = 454D08xxh ("ME") (08h = parameter query)
 173         ECX = 444Dxxxxh ("MD")
 174         EDX = 5349xxnnh ("IS") (nn = drive #)
 175         EBX = 3F4Bxxxxh ("K?")
 176         INT 13h
 177
 178 If drive nn is a MEMDISK, the registers will contain:
 179
 180         EAX = 4D21xxxxh ("!M")
 181         ECX = 4D45xxxxh ("EM")
 182         EDX = 4944xxxxh ("DI")
 183         EBX = 4B53xxxxh ("SK")
 184
 185         ES:DI -> MEMDISK info structures
 186
 187 The low parts of EAX/ECX/EDX/EBX have the normal return values for INT
 188 13h, AH=08h, i.e. information of the disk geometry etc.
 189
 190 See Ralf Brown's interrupt list,
 191 http://www.cs.cmu.edu/afs/cs.cmu.edu/user/ralf/pub/WWW/files.html or
 192 http://www.ctyme.com/rbrown.htm, for a detailed description.
 193
 194 The MEMDISK info structure currently contains:
 195
 196         [ES:DI]         word    Total size of structure (currently 30 bytes)
 197         [ES:DI+2]       byte    MEMDISK minor version
 198         [ES:DI+3]       byte    MEMDISK major version
 199         [ES:DI+4]       dword   Pointer to MEMDISK data in high memory
 200         [ES:DI+8]       dword   Size of MEMDISK data in sectors
 201         [ES:DI+12]      16:16   Far pointer to command line
 202         [ES:DI+16]      16:16   Old INT 13h pointer
 203         [ES:DI+20]      16:16   Old INT 15h pointer
 204         [ES:DI+24]      word    Amount of DOS memory before MEMDISK loaded
 205         [ES:DI+26]      byte    Boot loader ID
 206         [ES:DI+27]      byte    Sector size as a power of 2
 207                                 (If zero, assume 512-byte sectors)
 208         [ES:DI+28]      word    If nonzero, offset (vs ES) to installed DPT
 209                                 This pointer+16 contains the original INT 1Eh
 210
 211 Sizes of this structure:
 212
 213 3.71+           30 bytes        Added DPT pointer
 214 3.00-3.70       27 bytes        Added boot loader ID
 215 pre-3.00        26 bytes
 216
 217 In addition, the following fields are available at [ES:0]:
 218
 219         [ES:0]          word    Offset of INT 13h routine (segment == ES)
 220         [ES:2]          word    Offset of INT 15h routine (segment == ES)
 221
 222 The program mdiskchk.c in the sample directory is an example on how
 223 this API can be used.
 224
 225 The following code can be used to "disable" MEMDISK.  Note that it
 226 does not free the handler in DOS memory, and that running this from
 227 DOS will probably crash your machine (DOS doesn't like drives suddenly
 228 disappearing from underneath.)  This is also not necessarily the best
 229 method for this.
 230
 231         mov eax, 454D0800h
 232         mov ecx, 444D0000h
 233         mov edx, 53490000h
 234         mov dl,drive_number
 235         mov ebx, 3F4B0000h
 236         int 13h
 237
 238         shr eax, 16
 239         cmp ax, 4D21h
 240         jne not_memdisk
 241         shr ecx, 16
 242         cmp cx, 4D45h
 243         jne not_memdisk
 244         shr edx, 16
 245         cmp dx, 4944h
 246         jne not_memdisk
 247         shr ebx, 16
 248         cmp bx, 4B53h
 249         jne not_memdisk
 250
 251         cli
 252         mov bx,[es:0]           ; INT 13h handler offset
 253         mov eax,[es:di+16]      ; Old INT 13h handler
 254         mov byte [es:bx], 0EAh  ; FAR JMP
 255         mov [es:bx+1], eax
 256
 257         mov bx,[es:2]           ; INT 15h handler offset
 258         mov eax,[es:di+20]      ; Old INT 15h handler
 259         mov byte [es:bx], 0EAh  ; FAR JMP
 260         mov [es:bx+1], eax
 261         sti
 262
 263 MEMDISK supports the Win9x "safe hook" structure for OS detection.
 264 (See "Safe Master Boot Record INT 13h Hook Routines," available at
 265 http://www.osronline.com/ddkx/w98ddk/storage_5l6g.htm as of
 266 December 7th, 2009.)  An OS driver can take a look at the INTerrupt table
 267 and try to walk along the chain of those hooks that implement the "safe hook"
 268 structure.  For each hook discovered, a vendor can be identified and the OS
 269 driver can take appropriate action.  The OS driver can mark the "flags" field
 270 of the "safe hook" to indicate that the driver has reviewed it already.  This
 271 prevents accidental re-detection, for example.
 272
 273 MEMDISK adds one additional extension field to the "safe hook" structure, a
 274 pointer to a special MEMDISK structure called the "mBFT."  The mBFT is the
 275 "MEMDISK Boot Firmware Table" (akin to the iSCSI iBFT and the AoE aBFT).  An
 276 OS driver looking at MEMDISK's "safe hook" should know that this field will
 277 be present based on the fact that MEMDISK is the vendor identifier.
 278
 279 The mBFT is little more than an ACPI table to prefix MEMDISK's traditional
 280 MEMDISK info structure (the "MDI").  The ACPI table's details are:
 281
 282   OEM ID. . . .: MEMDSK
 283   OEM Table ID : Syslinux
 284
 285 There is a 1-byte checksum field which covers the length of the mBFT all
 286 the way through to the end of the MEMDISK info structure.
 287
 288 There is also a physical pointer to the "safe hook" structure associated
 289 with the MEMDISK instance.  An OS driver might use the following logic:
 290
 291   1. Walk INT 13h "safe hook" chain as far as possible, marking hooks as
 292      having been reviewed.  For MEMDISK hooks, the driver then follows the
 293      pointer to the mBFT and gathers the RAM disk details from the included
 294      MDI.
 295   2. The OS driver scans low memory for valid mBFTs.  MEMDISK instances that
 296      have been "disconnected" from the INT 13h "safe hook" chain can be thus
 297      discovered.  Looking at their associated "safe hook" structure will
 298      reveal if they were indeed reviewed by the previous stage.