В статье «Добавление Windows PE к системе Windows 7», опубликованной в предыдущем номере журнала, я рассказывал об установке «бортового аварийного комплекта» для восстановления системы, которая не загружается. Однако иногда стирание и развертывание образа не решает проблемы: возможно, сама операционная система исправна, но не может загрузиться. В этом случае спасти положение поможет знание процесса загрузки Windows и некоторых инструментов восстановления загрузки. Это также отличный способ построения загрузочных систем «с нуля», потому я и продолжаю тему SteadyState
После запуска система вначале проверяет данные BIOS, чтобы узнать порядок устройств загрузки, поэтому при возникновении проблемы начните с проверки указанного в BIOS порядка загрузки. На загрузочном диске также имеется сектор, называемый «основной загрузочной записью» Master Boot Record (MBR), состоящей из кода (об этом чуть позже) и таблицы, где указаны местоположения разделов диска. BIOS загружает код и таблицу в оперативную память, затем выполняет код. Если код поврежден (или обнулен), то система «виснет» либо выдает синий экран.
Восстановить «кодовую» часть записи MBR можно с помощью утилиты Bootsect (bootsect.exe), имеющейся только в Windows PE и отсутствующей в Windows 7/R2. Синтаксис Bootsect выглядит следующим образом:
Синтаксис кажется несколько странным, поскольку запись MBR существует не у букв дисков (то есть разделов и томов), а у физических дисков. Однако вместо прямого указания номера физического диска Bootsect по букве определяет соответствующий физический диск и восстанавливает на нем код MBR. Предположим, например, что мы загрузили WinPE и имеем внешний диск, подключенный к системе, который отображается как диск G. Предположим также, что этот внешний диск является физическим диском под номером 5. Для восстановления записи MBR этого диска вводим следующую команду:
Ответ Bootsect будет выглядеть примерно так:
Таким образом, Bootsect определила, что G — это диск номер 5, и восстановила его код MBR. Мы здесь говорим о «коде MBR», поскольку в 512-байтовой записи MBR с 446-го байта начинается таблица разделов. Вот почему Bootsect перезаписывает только «кодовую» часть, поскольку, если бы ваш диск «забыл», где находятся его разделы, то, по сути, это оказалось бы равносильно стиранию вашего жесткого диска (а ваш клиент, вероятно, стер бы выставленный вами счет).
За загрузкой записи MBR следует исполнение кода MBR. Этот код выполняет три функции: выясняет, какой раздел является «активным» (то есть загружаемым), загружает первый сектор данного раздела в оперативную память и дает процессору указание исполнить содержимое в оперативной памяти.
Назовем этот первый сектор активного раздела загрузочной записью Windows Boot Record (WBR). Подобно MBR, это небольшое пространство на диске в 512 байт. Код данной записи находит, загружает и исполняет файл Ntldr (с Windows NT 3.1 по Windows Server 2003 R2) или Bootmgr (в Windows Server 2008, Windows 7 и Windows Vista). Работа простая, но, если запись WBR повреждена, система «виснет» или выдает синий экран. В этом случае Bootsect поможет восстановить поврежденную запись WBR. Снова загрузите WinPE и введите следующую команду:
Для большинства систем при загрузке из WinPE буквой диска является C. Если у вас есть USB-устройство, которое должно загружаться, но не загружается, Bootsect/nt60 часто спасает положение. Кстати, странный синтаксис команды связан с тем, что Bootsect существует со времени появления Windows XP, и параметр /mbr у нее появился лишь недавно. Очевидно, проводя модернизацию, разработчик решил немного сэкономить на программировании — отсюда эта иносказательная форма, когда на номер диска указывает буква тома.
Далее WBR загружает Bootmgr, переходя к следующему вопросу контрольного списка: существует ли на C файл по имени Bootmgr? Находясь в WinPE, выясните это и не забудьте дать указание показывать скрытые файлы:
Если этого файла нет, просто создайте его копию с загрузочного устройства WinPE или из любой копии Windows 7/R2.
В следующий раз мы продолжим эту тему, а именно перейдем к данным конфигурации загрузки BCD.
Возможно некоторые читатели помнят мою самую первую статью на ресурсе, посвященную загрузке Windows с VHD-образа. Возможно я бы и не вернулся к этой теме, если бы не нашлись люди, попытавшиеся повторить данную технологию на своих домашних машинах. Естественно, с реализацией этого решения возникли проблемы, касающиеся в основном тех ошибок, которые выплевывает bootmgr в тех случаях, когда ему что либо не нравится. Попытки интерпретации ошибок загрузки вроде 0xc03a0003 путем гугления к особо ценным результатам не приводят, а документация Microsoft на этот счет хранит многозначительное молчание. Возникла идея изучить процесс обработки VHD-образов, получив информацию из первых рук, то есть от самого загрузчика.
Если обратится к уже имеющейся в сети информации, то существует замечательный блог "Записки эникейщика о Windows" на страницах которого (раз, два и три) размещены, на мой взгляд, самые ценные сведения, по вопросам устройства bootmgr. Автор подробно рассмотрел процесс загрузки, включая исследования кода MBR и PBR, остановившись на структуре bootmbr, кратко описав происходящие при его работе процессы.
Мы же пойдем дальше — опишем инструментарий, который можно использовать для изучения устройства загрузчика и попытаемся разобраться с некоторыми, интересующими нас алгоритмами. Если такое предложение показалось кому-то интересным, милости прошу под кат
Загрузчик Bootmgr появился в операционных системах семейства Windows начиная с Windows Vista. Причиной его разработки послужило то, что старый добрый ntldr, использовавшийся в линейке NT не мог загружать систему, на компьютерах с материнскими платами оснащенными UEFI, в те времена (2005 год) мало распространенными среди широкого круга рядовых пользователей.
По умолчанию, при штатной установке, этот загрузчик помещается в отдельный раздел, расположенный в начале HDD, с размером, достаточным для размещения самого bootmgr а так же файлов его конфигурации. Данный раздел не монтируется в обычном режиме работы системы и буква диска ему не присваивается. В системах с MBR создания этого раздела можно избежать, устанавливая Windows на предварительно размеченный и отформатированный HDD. В этом случае загрузчик помещается в тот же раздел, что и файлы ОС. Системы с EFI + GPT изначально требуют наличия такого раздела, имеющего тип 0xef и отформатированного в FAT.
Таким образом, первая наша задача — добыть bootmgr. Желательно взять его из системы, которая будет выступать в роли подопытной. Для этого установим ОС Windows на виртуальную машину. Это может быть и VirtualBox, и VMware, и QEMU — всё зависит от того, каким инструментарием виртуализации вы располагаете. Я преимущественно работаю в ОС Linux, буду в основном ориентироваться на инструменты применяемые там, хотя уделю внимание и Windows.
Итак, предположим у нас есть виртуальная машина (ВМ) с установленной на ней Windows 7 (x86). Разметка диска выполнена на основе MBR, система установлена в один раздел. Допустим это QEMU, диск на котором установлена подопытная имеет формат raw. то есть обыкновенный двоичный образ. Монтируем этот образ
На смонтированном разделе мы увидим следующее содержимое
Для нас представляет интерес файл bootmgr. Однако, прежде нам нужен не совсем он, а 32-разрядный образ загрузчика bootmgr.exe, который находится в bootmgr в упакованном виде. Для его распаковки необходимо использовать утилиту bmzip, которая написана в общем-то для Windows (с наскока собрать её под Linux не вышло), поэтому распаковку выполним на виртуальной машине. Бинарную сборку этой утилиты, которая бы работала нормально оказалось довольно трудно найти, несмотря что тут дана ссылка на неё. В итоге, пакет был найден на каком-то из сайтов, посвященных кастомизации bootmgr. Для работы bmzip оказалась необходима библиотека MSCompression.dll. Готовый к работе пакет теперь можно скачать тут.
Создадим на диске ВМ папку utils и скопируем туда bmzip.exe вместе с MSCompression.dll. Отмонтируем образ и запустим ВМ. Запустим командную строку от имени администратора. Чтобы случайно не попортить загрузчик сделаем его копию
Файл загрузчика является скрытым и системным, поэтому снимем с него эти атрибуты
В итоге получаем распакованный образ bootmgr.exe
Выключаем ВМ и снова монтируем её диск в линуксе. Создадим какую-нибудь папку, где будем потрошить загрузчик дизассемблером и скопируем туда распакованный образ
Теперь скормим полученный "экзешник" дизассемблеру. Например IDA Pro. Запустим "иду" и откроем в ней добытый файл.
IDA верно идентифицирует файл как 32-разрядный исполняемый файл формата PE. Жмем ОК. Теперь, если в IDA Pro установлен плагин для работы с pdb-файлами, по ходу дизасеммблирования нам предложат загрузить отладочные символы, и не откуда нибудь, а сайта Microsoft.
Соглашаемся и получаем такую картину
Ага, слева мы видим прототипы функций, содержащихся в исследуемом файле, благодаря тому что согласились загрузить отладочные символы. Это очень сильно облегчит нам последующую работу. А пока определим точку входа в код загрузчика, и нетрудно догадаться что это будет функция BmMain(). Однако, не принимая это на веру жмем Ctrl + E
убеждаясь что наша догадка верна — BmMain() является точкой входа, расположенной по адресу 0x401000. Жмем ОК и перемещаемся на начало кода
Видим мы заголовок функции BmMain() с внушительным списком локальных переменных, и чуть ниже и сам код функции
Разобраться в мешанине ассемблерного кода довольно трудно, да и не зачем этого делать. Прежде всего определимся с тем, какие функции загрузчика мы хотим изучить. Я что-то там говорил о VHD? Ну так поищем среди кода что-нибудь, касающееся виртуальных дисков. Щелкаем правой кнопкой по списку функций слева и в вывалившемся контекстном меню выбираем "Quick filter" (или перейдя в окно с прототипами жмем Ctrl + F). В строке поиска набираем "vhd" и…
да, таковые функции имеются в количестве 33 штук. Среди них VhdOpen() очевидно будет отвечать за открытие виртуального диска, а вот например VhdiVerifyVhdFooter() как пить дать отвечает за проверку футера VHD-диска на корректность. То есть мы примерно представляем себе, куда будем ставить точки останова в отладчике. Кстати, поговорить об отладке самое время
Запускаем виртуальную машину с ключами -s -S — это включает режим отладки
ВМ запускается и сразу же становится на паузу, ожидая подключения отладчика
Важно! Ни в коем разе не используйте ключ -enable-kvm применяющий аппаратную виртуализацию. При её использовании отладка в QEMU не работает.
Теперь на панели инструментов в IDA выбираем отладчик "Remote GDB debugger"
Ответив "Да" на несколько заданных нам вопросов получим окошко
где вобьем параметры соединения с ВМ: localhost на порту 1234. Жмем ОК. Нам сообщат, что некоторый процесс уже запущен и ожидает подключения отладчика — не хотим ли мы присоединится к нему? Конечно же ходим!
Поэтому отвечаем "Да" и.
мы встаем на паузу где-то в начала bios виртуальной машины. Великолепно, но теперь мы должны добраться до того места, где начинает выполнятся bootmgr. Ставим точку останова на функции BmMain(). Нажимаем на панели инструментов список точек останова, жмем Insert на клавиатуре и указываем на каком адресе мы хотим прервать выполнение кода и перейти в отладку
Вбиваем адрес 0x401000. Если же мы хотим поставить бряк на нужную нам функцию, то идем в главное меню и открываем в сеансе отладки список функций: View -> Open subviews -> Functions. В появившемся списке правой кнопкой мыши вызываем контекстное меню и выбираем Add breakpoint. Теперь жмем F9 и после недолгого ожидания попадаем в самое начало кода загрузчика
Теперь мы можем проходить код по шагам, смотреть значения регистров и стека, отслеживать стек вызовов и так далее. В какой-то степени отладчик, встроенный в IDA удобен и интуитивно понятен.
Возможно меня спросят — а можно ли использовать GDB? Можно, запускаем ВМ в режиме отладки, запускаем gdb в консоли
Подключаемся к удаленной сессии ВМ
Включаем отображение дизассемблированных инструкций
Если вас не устраивает синтаксис AT&T переключаемся на интел
Ставим точку останова на BmMain() и запускаем исполнение
Пожалуйста, мы видим почти тоже самое, что видели в IDA, располагая при этом всей мощью GDB. Почти, потому что тут мы не сумеем использовать отладочные символы от Microsoft, ибо GDB их не понимает. Но возможности GDB не в пример более широки, чем возможности IDA именно в плане процесса отладки и его автоматизации.
Однако, существует ещё одна возможность отладки, мимо которой пройти нельзя
Те, кто занимается разработкой драйверов для ОС Windows безусловно знакомы с этим замечательным отладчиком. Замечателен он тем, что имеет возможности сравнимые с возможностями линуксового GDB. Единственным его недостатком является жуткий способ настройки его интерфейса. Но мы опустим эти моменты, а обратимся к возможностям данного отладчика для решаемой нами задачи.
Итак, пускай на у нас имеется ВМ на основе VirtualBox. Создадим для этой ВМ COM-порт со следующими параметрами
Это виртуальный COM-порт, пробрасываемый в именованый канал. Для отладки через последовательный порт виртуальную машину следует настроить соответствующим образом. Загружаем её и запускаем консоль с административными правами. С ней вводим команды настройки загрузчика для отладки
Эта команда включит возможность отладки загрузчика. Далее настроим порт для отладки
Указываем, что мы используем COM1 со скоростью 115200 бод. Отлично, выключаем ВМ и запускаем отладчик.
Отладчик WinDbg можно скачать официально с сайта Microsoft вместе с комплектом для разработки драйверов. Однако у этой сборки отладчика есть проблема — глюк с отображением значений регистров. Поэтому я использую сборку, которая качается с того же сайта редмодовцев, на которую ведет ссылка из твитера некоего Доминика Вонга. В этой сборке данный баг отсутствует. Запускаем WinDbg следующей командой
Откроем настройки интерфейса (File -> Open Workspace in File) в который среди прочих параметров сохранен путь http://msdl.microsoft.com/download/symbols для загрузки отладочных символов с серверов Microsoft. У меня этот путь заранее вбит в настройки (File -> Symbol File Path) и сохранен в теме для WinDbg. Такая настройка позволит нам автоматически получить отладочную информацию для загрузчика.
Теперь запустим ВМ. Практически сразу она встанет на паузу, а в окне отладчика мы увидим следующую картину
Ага, отладчик подключился к ВМ и встал на точке, любезно предоставленной нам майкрософтом. Ну что же, теперь нам доступны все возможности отладки с использованием windbg.
Однако мы останавливаемся не в самом начале кода загрузчика, а чуть дальше. Как показывает пошаговая отладка мы находимся как раз за функцией BlInitializeLibrary() которая обеспечивает начальную инициализацию оборудования
и, при отладке при помощи IDA мы сюда просто не попадаем. Таким образом, при отладке с WinDbg от нас ускользает часть действий bootmgr сразу после его запуска. В этом заключается недостаток использования стандартных средств отладки, предоставленных Microsoft. Однако, недоступный код мы всегда сможем исследовать отдельно с помощью IDA.
Теперь, в качестве примера, посмотрим на то, как bootmgr работает с образами VHD фиксированного размера.
Всё ниже следующее рассматривается на отладчике WinDbg, подключенном к ВМ на VirtualBox, но в равной степени справедливо и для других методов отладки, с учетом их особенностей. ВМ, используемая в данном примере содержит две системы: одна установлена на HDD, другая на VHD образ. Поставим точку останова на функции VhdOpen()
и нажмем F5. Отладчик встанет на указанной функции
Причем, внимание — мы ещё вообще не заходили в меню загрузки и не выбирали загрузку из VHD. А это означает, что проверка VHD происходит задолго до появления меню. Такое же поведение мы и наблюдаем, например если подсунем bootmgr пустой VHD. Меню загрузки нам вообще не покажут, а покажут ошибку с кодом 0xc000000F.
Проходим чуть дальше, нажимая F10 или вводя в комадной строке p и дойдем до вызова VhdiAllocateVhdData() — очевидно это создание в памяти некоторых структур для работы с образом
Чуть ниже расположен вызов VhdiVerifyAndInitializeVhd() — очевидно проверка корректности образа. Это показалось мне интересным и я пошел внутрь (F11)
Ниже, после некоторых подготовительных операций загрузчик читает последние 512 байт образа, в которых содержится так называемый "футер" образа, вызывая функцию VhdiReadVhdInformation(). Не надо ходить к гадалке, чтобы понять — функция возвратит указатель на структуру, содержащую данные футера. Как мне удалось выяснить, этот указатель, после вызова VhdiReadVhdInformation() оказывается в регистре ecx. Его значение равно 0x110098. Посмотрим на память по тому адресу
Команда читает память по указанному адресу, выводя её в окно отладчика в виде последовательности байт
Ага, мы видим знакомое слово — conectix. Это поле предваряет футер VHD образа, носит название cookie и хранит память о том, что Microsoft купила технологию VHD у фирмы Conectix, которая разработала данный формат виртуальных дисков для старых компьютеров Macintosh, Это несомненно футер VHD, мы можем видеть тут сигнатуру операционной системы в которой он был создан (Wi2k) а так же последовательность win указывает на то, что VHD создан средствами Windows. Да, все так и было. Пройдя чуть дальше мы натыкаемся на вызов VhdiVerifyVhdFooter() проверяющий формат футера. В качестве параметра он получает указатель на вышеописанную структуру, почему-то через регистр esi (. )
Этот участок кода интересовал меня больше всего, поэтому где-то с помощью IDA Pro, где-то руками, я преобразовал его в псевдокод на C
Футер VHD можно представить в виде следующей структуры (в комментариях указаны смещения от её начала).
Пользуясь этими данными можно сделать вывод о том, какие поля футера проверяет bootmgr и какие ошибки он выбрасывает. При корректном VHD образе данная функция возвращает ноль, в иных случаях расклад таков
Полученная мной информация решила спор возникший с коллегой по форуму, на котором обсуждалась методика загрузки Windows с VHD. Я его проиграл, считая что образы, созданные VirtualBox не будут грузится с помощью bootmgr. VirtualBox, создавая такие образы пишет все поля в соответствии со спецификацией Microsoft, кроме поля creator_application, куда записано win в оригинальном образе и vbox в случае с виртуалбоксом. Но это поле не проверяется bootmgr-ом, так что диски работают, а у меня они не работали по совсем другой причине, которая является предметом совсем другой истории.
Возможно, статья несколько сумбурна. Но, она говорит о том, что горшки обжигают не боги, а отладка низкоуровневого кода Windows лишь дело техники. Интересующую вас информацию всегда можно получить, приложив к этому голову и руки. В этом тексте я попытался обобщить разрозненную информацию, собранную мной в сети по вопросам отладки bootmgr. Надеюсь что у меня это получилось, благодарю всех читателей за внимание и.
Я решил удалить раздел Vista и Диспетчер загрузки Windows, чтобы получить свободный доступ к XP и использовать весь жесткий диск. Сначала я собирался просто отформатировать винчестер и установить XP заново, но потом подумал, что с этим будет слишком много возни. Я уже было решил совсем забросить этот жесткий диск и поискать какой-нибудь другой, как вдруг вспомнил о команде Bootsect.
Порывшись в Интернете, я нашел то, что искал — инструкцию по использованию команды Bootsect для удаления Диспетчера загрузки Windows и хранилища данных конфигурации загрузки с загрузочного раздела и восстановления системы управления загрузкой NTLDR от Windows XP. Как оказалось, этим же способом можно удалить и бета-версию Windows 7 из конфигурации с альтернативной загрузкой XP.
В этой статье я расскажу, как пользоваться командой Bootsect для удаления Windows Vista и бета-версии Windows 7 из конфигурации с двойной загрузкой.
Команда Bootsect хранится на установочном DVD-диске Windows Vista или бета-версии Windows 7 в папке «Boot», так что для успешного выполнения поставленной задачи нам понадобится, прежде всего, соответствующий DVD.
Загрузите исходную операционную систему с первого раздела. Вставьте DVD-диск в привод, а затем нажмите и удерживайте клавишу [Shift], чтобы предотвратить запуск заставки. Как только диск раскрутится, можете отпускать [Shift] и переходить к следующему этапу.
Bootsect можно запустить из командной строки (Command Prompt) или с помощью средства «Выполнить» (Run). Последнее быстрее: нажмите [Windows]+[R], чтобы вызвать диалоговое окно «Выполнить» и введите в поле «Открыть» (Open) следующую команду:
где X — метка тома DVD-привода.
Если приводу присвоена литера «D:», диалоговое окно «Выполнить» будет выглядеть, как на рис. A.
Как только вы нажмете «OK», на мгновение откроется окно командной строки и команда тут же удалит Диспетчер загрузки Windows и хранилище данных конфигурации загрузки с загрузочного раздела. После этого извлеките DVD-диск из привода и перезагрузите систему.
После перезагрузки меню Диспетчера загрузки Windows исчезнет — XP будет загружаться напрямую.
Не забудьте вынести мусор
Чтобы окончательно избавиться от второй ОС, нужно удалить резервные файлы Boot.BAK и Bootsect.BAK из корневого каталога (рис. B) и файлы Vista или Windows 7 со второго раздела. Резервные файлы являются системными, поэтому Windows запросит подтверждения их удаления.
Теперь можно переформатировать второй раздел, на котором была установлена Vista или бета-версия Windows 7, и присоединить его к исходному разделу XP или создать какую-нибудь другую конфигурацию с альтернативной загрузкой — в общем, делайте с ним, что хотите.
А что думаете вы?
Приходилось ли вам устанавливать Windows Vista или бета-версию Windows 7 в конфигурации с альтернативной загрузкой Windows XP? Собираетесь ли вы воспользоваться описанным способом для удаления второй системы? Каким приложением для разбивки жесткого диска на разделы вы пользуетесь? Поделитесь с нами своим мнением в комментариях!
Автор: Greg Shultz
Перевод: SVET
Оцените статью:
