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摘要:計算機系統(tǒng)的備份與還原技術是保護計算機系統(tǒng)的重要方法。文章結合聯想品牌機上使用的一鍵恢復系統(tǒng)的原理,重點介紹了一鍵恢復技術的實現方法,深入剖析系統(tǒng)的引導過程,給出一種更易用的多系統(tǒng)引導方案,并用Windows PE+Ghost方式來替換聯想的一鍵恢復系統(tǒng),從而提高系統(tǒng)備份和還原的效率。
關鍵詞:一鍵恢復系統(tǒng);多系統(tǒng)引導;系統(tǒng)備份;Windows PE;LEOS
中圖分類號:TP316文獻標識碼:A文章編號:1009-3044(2010)21-5824-03
A Multi-system Boot Solution Based on Lenovo OneKey Rescue Technology
LIU Ting1, ZHOU Ya-yuan2
(1.East China Normal University, Shanghai 200062, China; 2.Shangrao Normal School, Shangrao 334000, China)
Abstract: Computer systems of backup and restore technology is an important solution to protect the computer system. Combined with the use of a brand of Lenovo OneKey Rescue System,the paper gives more description about onekey rescue technology,further analysis the system boot, given an easier multi-system boot plan,using Windows PE and Ghost mode to replace Lenovo OneKey Rescue System, thus improve the efficiency of backup and restore system.
Key words: onekey rescue system; multi-system boot; system backup; Windows PE; Ghost
隨著計算機網絡時代的到來,病毒傳播可利用的途徑越來越復雜,計算機感染病毒的幾率越來越大,對于普通用戶而言,解決病毒讓電腦恢復正常的最快途徑就是重新安裝操作系統(tǒng)。
近幾年,便攜式上網本逐漸流行,但上網本沒有光驅、系統(tǒng)安裝維護不便的缺點困擾著許多用戶。一些電腦生產商為了提高自身產品的競爭力紛紛推出各類系統(tǒng)備份還原功能以提升產品的附加價值,其中,以聯想一鍵恢復功能最具代表性。
聯想一鍵恢復功能所采用的技術是聯想獨有的Recovery Easy專利技術,本文以聯想一鍵恢復技術為例,通過分析聯想一鍵恢復引導操作系統(tǒng)的實現原理,提出一種更易行、便捷的系統(tǒng)備份還原方法。
1 聯想一鍵恢復技術
1.1 LEOS簡介
聯想一鍵恢復技術是聯想Legend Embedded Operation System(聯想嵌入式操作系統(tǒng),下文簡稱LEOS)平臺的一個功能模塊。LEOS是基于Redhat 7.2 kenerl 4.2.18基礎上開發(fā)的系統(tǒng),它是聯想實現家電化模塊操作、數據備份及一鍵恢復功能的基礎,具有體積小、支持多任務等特點,可以根據實際需求定制開發(fā)各種功能模塊。
LEOS通過固化在硬盤的一個采用獨特的保護技術的隱藏分區(qū)中,達到防止文件誤刪和防范病毒的功能,從而在一定程度上保證了它的獨立性和可靠性。
1.2 系統(tǒng)引導過程分析
開機后,首先執(zhí)行加電自檢(Power On Self Test,簡稱POST),自檢正常后BIOS讀取BIOS設置,得到引導驅動器的順序并依次檢查直到找到可用于引導的驅動器;然后BIOS引導程序將該驅動器的第一個扇區(qū) (即0面0道1扇區(qū)) 存放的主引導記錄讀入內存。主引導程序首先進行一系列初始化操作,再根據分區(qū)表中的活動分區(qū)標志,計算活動分區(qū)指向的操作系統(tǒng)引導區(qū)的位置,并轉到活動分區(qū)指示的Boot 區(qū)中,讀入相應的分區(qū)引導記錄,最后將系統(tǒng)控制權交給引導記錄中的引導程序,而后完成操作系統(tǒng)的引導過程。
其中,硬盤的第一個扇區(qū)稱為Boot Sector,它一共有512個字節(jié),由MBR、DPT和Boot Record ID三部分組成:
MBR(Main/Master Boot Record),即主引導記錄,占用Boot Sector的前446個字節(jié)。MBR中包含了硬盤的一系列參數和主引導程序,主引導程序負責從具有激活標志的活動分區(qū)中裝載并且運行操作系統(tǒng)引導程序(執(zhí)行JMP指令跳到操作系統(tǒng)的引導程序)。
DPT(Disk Partition Table),即主分區(qū)表,占用64個字節(jié)。DPT記錄磁盤的基本分區(qū)信息。主分區(qū)表分為四個分區(qū)項,每項16個字節(jié),分別記錄每個主分區(qū)的信息(因此最多可以有四個主分區(qū))。
Boot Record ID又稱引導區(qū)標記,占2兩個字節(jié),它是判別引導區(qū)是否合法的標志(值等于0x55AA表示是合法引導區(qū))。
整個過程由MBR通過檢查DPT分區(qū)信息引導系統(tǒng)跳轉至DBR。DBR(Dos Boot Record)稱為操作系統(tǒng)引導記錄區(qū),通常位于硬盤的0磁道1柱面1扇區(qū),是操作系統(tǒng)可直接訪問的第一個引導程序。每個邏輯分區(qū)都有一個DBR。啟動過程見圖1。
1.3 一鍵恢復技術實現原理
一鍵恢復作為聯想LEOS平臺的一個功能模塊,包含三個子模塊:分區(qū)隱藏模塊、硬盤保護模塊和一鍵恢復模塊。其中,分區(qū)隱藏模塊可以有效的對存儲備份文件的分區(qū)進行有效的隱藏,常規(guī)硬盤分區(qū)軟件是無法查看或刪除該分區(qū)的;硬盤保護模塊保證備份分區(qū)不會被病毒等因素破壞;一鍵恢復模塊作為整個恢復軟件的主體,用于具體實現系統(tǒng)的恢復備份功能。
一鍵恢復使用的是一種基于硬盤ATA指令支持的HPA技術。Host Protected Area(以下簡稱HPA)是硬盤領域標準規(guī)范ATA對硬盤數據保護提出的一類標準。HPA利用硬盤的ATA指令,在硬盤后部建立一塊對用戶透明的區(qū)域用來保存重要的和數據,這一塊區(qū)域在BIOS和操作系統(tǒng)中均是不可見的,操作系統(tǒng)也無法破壞保護在HPA中的數據。
在關機狀態(tài)下,只要按下NOVO鍵,電腦就會開機加電自檢,LEOS將標準主引導記錄替換成自己的引導程序,BIOS引導程序將修改后的主引導記錄讀入內存,并利用ATA協(xié)議的Int13H指令對HPA進行訪問即可進入LEOS系統(tǒng)。
使用一鍵恢復功能的硬盤分區(qū)情況如圖2。
2 替換方案
2.1 Windows PE和Ghost簡介
Windows PE(Windows Preinstallation Environment,下文簡稱WinPE)即Windows預安裝環(huán)境,它是帶有限服務的最小Win32子系統(tǒng),基于以保護模式運行的Windows XP Professional內核。由于WinPE可以自定義制作自身的可啟動副本,可以運行Windows安裝程序及腳本、連接網絡共享以及執(zhí)行硬件驗證等功能,所以它目前被廣泛應用于系統(tǒng)維護領域。使用WinPE作為平臺,用戶可以很便利地定制或新增各類系統(tǒng)維護軟件和磁盤工具,而且WinPE作為標準的32位視窗API的系統(tǒng)平臺,用戶可以像在Windows XP中一樣使用資源管理器對文件和文件夾進行管理。 Ghost(General Hardware Oriented Software Transfer),又稱面向通用型硬件系統(tǒng)傳送器,是Symantec公司推出的一款優(yōu)秀的磁盤備份還原工具,它可以實現FAT16、FAT32、NTFS等多種硬盤分區(qū)格式的分區(qū)及磁盤的備份還原。Ghost不僅備份還原速度快,而且支持局域網操作,目前Ghost已經成為使用最廣泛的系統(tǒng)備份還原軟件。
2.2 具體實現
聯想LEOS內置的一鍵恢復技術的確給電腦的日常維護工作帶來了極大的便利,新版的LEOS雖然也是基于Windows PE 2.0設計,但它存在著功能簡單、沒有窗體軟件、備份還原速度一般等缺點,因此本文使用GRUB作為多系統(tǒng)引導管理工具,采用WinPE+ Ghost方案來替代聯想的一鍵恢復。
GNU GRUB是一個來自GNU項目的多操作系統(tǒng)啟動程序,它支持多種操作系統(tǒng)引導,如Windows、Linux、FreeBSD、NetBSD、OpenBSD、DOS等,GRUB允許用戶在計算機啟動時選擇操作系統(tǒng)分區(qū)上的不同內核,也可用于向這些內核傳遞啟動參數。GRUB for DOS(以下簡稱GRUB4DOS)是一個基于 GNU GRUB 的二次開發(fā)版本,它內置了功能完善的 BIOS級磁盤仿真,可以在DOS、LINUX或其他引導器下運行,也可以作為MBR運行。
根據聯想LEOS引導系統(tǒng)啟動的實現原理,替代方案保留聯想的NOVO快捷鍵功能和HPA,使用NTLDR+GRUB作引導,通過Windows NT的啟動菜單進入grub4dos,不需要修改MBR。以下給出簡化步驟:
1)使用聯想一鍵恢復工程師版安裝盤取消隱藏分區(qū)以便對分區(qū)進行寫操作(具體操作步驟請參看工程師版手冊);
2)提取Grub4Dos中的GRLDR到隱藏分區(qū)根目錄;
3)復制NTLDR,NTDETECT.COM、BOOT.INI到隱藏分區(qū)根目錄下,并改寫boot.ini中以下的字段為:
[boot loader]
default=c:\grldr
4)選擇合適的WinPE系統(tǒng)或鏡像文件,將WinPE系統(tǒng)目錄或鏡像文件復制到隱藏分區(qū),將WinPE啟動文件SETUPLDR.BIN改名后放入隱藏分區(qū);
5)提取menu.lst到隱藏分區(qū)根目錄下,寫入命令行以啟動系統(tǒng)或鏡像,例如:
#以下內容為啟動本機操作系統(tǒng)示例
rootnoverify (hd0,0) //啟動第一硬盤第一主分區(qū)上的操作系統(tǒng)
makeactive//將該設備設為活動分區(qū)
chainloader +1 //裝入指定分區(qū)第一扇區(qū)內的文件
#以下內容為加載WinPE示例
find --set-root [path]/* //查找第一個包含*文件的分區(qū),并將此分區(qū)設為根分區(qū)
chainloader [path]/* //將WinPE啟動文件*作為鏈式裝載程序載入
#以下內容為加載img鏡像文件示例
map (hd0,0) [path]/*.img (fd0) //通過map命令加載本地硬盤上的img鏡像
map –hook//激活磁盤仿真
chainloader (fd0)+1
rootnoverify (fd0)
#以下為常用命令
reboot //重新啟動計算機
halt //關閉計算機
6)使用聯想一鍵恢復工程師版安裝盤將分區(qū)重新隱藏。
3 結束語
一鍵還原軟件有很多,聯想的一鍵恢復技術基于LEOS平臺開發(fā),具有很高的易用性和安全性,但它備份還原速度慢、功能簡單,而Ghost軟件不僅速度快、功能強大,還衍生出許多新的使用方式,例如使用Ghost將系統(tǒng)安裝盤封裝為Ghost安裝鏡像等。
近年來隨著半導體技術、計算機技術及其他相關技術的發(fā)展,使用可移動存儲設備作為載體的WinPE+Ghost方式廣泛流行,這種方式不僅可用于數據的備份還原,還可配合Ghost安裝鏡像用于系統(tǒng)的維護、安裝等方面。這類方式拋棄了傳統(tǒng)的光盤安裝,有著安裝速度快、簡便快捷、易于定制等諸多優(yōu)點,足以滿足普通用戶的日常需求。
參考文獻:
[1] 王恒青.微機硬盤管理實用詳解[M].北京:清華大學出版社,2002.
[2] 姜靈敏.微機硬盤管理技術[M].北京:人民郵電出版社,2003.
[3] 舒貞權,任偉利.微型計算機原理[M].西安:西安交通大學出版社,1998.
[4] 陳文欽.BIOS研發(fā)技術剖析[M].北京:清華大學出版社,2001.
注:本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內容請以PDF格式閱讀原文 |
