本小节从代码的角度去看下，代码环境准备还是参考之前的文章：XXX。镜像加载的时候进行校验，这里参考之前的文章：XXX 2.4.3中bl2镜像加载章节，bl1_load_bl2（）函数为例进行说明。
本篇文章从代码角度，深挖到底，进行分析bl2的加载流程，纯干货实操分享，欢迎下载代码进行加log打印调试，上手试一试，还是那句：“纸上得来终觉浅，须知此事需躬行”。
1 使用fip.bin代码修改
make arm-tf DEBUG=1
make -f qemu_v8.mk run-only
修改atf的代码后，执行上面的命令就可以运行起来。但是里面有这个打印：
如之前文章XXX中说的，BL2的镜像直接使用的bl2.bin而不是从fip包里面获取的，这里的原因就是fip包的内容读取失败了，fip包的头校验也失败了，最后直接从文件获取了。
首先我们来看下是否有fip.bin在目录
说明我们编译已经生成了fip.bin，既然bl2.bin都可以从文件里面读。那么我们仿照bl2.bin也搞一下。首先是在out目录里面建立软连接：
ln -s /home/XXX/optee/build/../trusted-firmware-a/build/qemu/debug/fip.bin fip.bin
我们使用hexdump看下这个fip.bin的内容：
上面我们说报错"Firmware Image Package header check failed.\n"：的地方校验代码如下：
/* This is used as a signature to validate the blob header */
#define TOC_HEADER_NAME 0xAA640001
static inline int is_valid_header(fip_toc_header_t *header)
{
if ((header->name == TOC_HEADER_NAME) && (header->serial_number != 0)) {
return 1;
} else {
return 0;
}
}
可见我们找到的fip.bin的文件头标识是对的。
那么怎么才能可以使用fip.bin，我们修改修改代码：
int plat_get_image_source(unsigned int image_id, uintptr_t *dev_handle,
uintptr_t *image_spec)
{
const struct plat_io_policy *policy = get_io_policy(image_id);
int result;
if (image_id == 0) {
return get_alt_image_source(image_id, dev_handle, image_spec);
}
result = policy->check(policy->image_spec);
if (result == 0) {
INFO("$$$$ plat_get_image_source check success\n");
*image_spec = policy->image_spec;
*dev_handle = *(policy->dev_handle);
} else {
INFO("Trying alternative IO\n");
result = get_alt_image_source(image_id, dev_handle, image_spec);
}
return result;
}
get_alt_image_source就是从文件里面直接去读取fip.bin的。 get_alt_image_source--》open_semihosting--》get_alt_image_source--》get_io_file_spec--》sh_file_spec
#define FIP_IMAGE_NAME "fip.bin"
static const io_file_spec_t sh_file_spec[] = {
[FIP_IMAGE_ID] = {
.path = FIP_IMAGE_NAME,
.mode = FOPEN_MODE_RB
},
2. bl1_load_bl2过程函数解析
2.1 bl1_load_bl2
bl1_load_bl2
bl1_plat_get_image_desc
bl1_plat_handle_pre_image_load
load_auth_image
bl1_plat_handle_post_image_load
主要就是load_auth_image去loadbl2的bin文件。 load_auth_image--》load_image
load_image
plat_get_image_source
io_open
io_read
io_close
去获取镜像的资源在哪里，plat_get_image_source在qemu平台上在plat/qemu/common/qemu_io_storage.c中定义：
plat_get_image_source
get_io_policy
policy->check()
get_alt_image_source
get_io_policy获取策略，入参是BL2的image id就是1，策略的定义如下：
/* Firmware Image Package */
#define FIP_IMAGE_ID U(0)
/* Trusted Boot Firmware BL2 */
#define BL2_IMAGE_ID U(1)
/* By default, ARM platforms load images from the FIP */
static const struct plat_io_policy policies[] = {
[FIP_IMAGE_ID] = {
&memmap_dev_handle,
(uintptr_t)&fip_block_spec,
open_memmap
},
[BL2_IMAGE_ID] = {
&fip_dev_handle,
(uintptr_t)&bl2_uuid_spec,
open_fip
},
policy->check()对于BL2_IMAGE_ID来说就是open_fip()函数： open_fip--》io_dev_init--》fip_dev_init
2.2 fip_dev_init读取fip
fip_dev_init
plat_get_image_source
io_open
io_read
io_close
plat_get_image_source()在plat/qemu/common/qemu_io_storage.c中实现,这时候是第二次进入这个函数了,这次的image id是0,对应的policy是
[FIP_IMAGE_ID] = {
&memmap_dev_handle,
(uintptr_t)&fip_block_spec,
open_memmap
},
这个policy有问题读不出来fip的内容，因为对于头文件校验失败fip_dev_init--》io_read--》is_valid_header
typedef struct fip_toc_header {
uint32_t name;
uint32_t serial_number;
uint64_t flags;
} fip_toc_header_t;
static inline int is_valid_header(fip_toc_header_t *header)
{
if ((header->name == TOC_HEADER_NAME) && (header->serial_number != 0)) {
return 1;
} else {
return 0;
}
}
我们直接使用get_alt_image_source来在plat_get_image_source()函数里面添加：
int plat_get_image_source(unsigned int image_id, uintptr_t *dev_handle,
uintptr_t *image_spec)
{
const struct plat_io_policy *policy = get_io_policy(image_id);
int result;
if (image_id == 0) {
return get_alt_image_source(image_id, dev_handle, image_spec);
}
这样读出来fip.bin再回到load_image（）函数里面，执行io_open/io_read/io_close操作，把bl2.bin从fip.bin里面成功加载到内存中。
2.3 从fip读取bl2.bin
io_open--》fip_file_open，
static int fip_file_open(io_dev_info_t *dev_info, const uintptr_t spec,
io_entity_t *entity)
{
const io_uuid_spec_t *uuid_spec = (io_uuid_spec_t *)spec;
result = io_open(backend_dev_handle, backend_image_spec,
&backend_handle);
/* Seek past the FIP header into the Table of Contents */
result = io_seek(backend_handle, IO_SEEK_SET,
(signed long long)sizeof(fip_toc_header_t));
do {
result = io_read(backend_handle,
(uintptr_t)¤t_fip_file.entry,
sizeof(current_fip_file.entry),
&bytes_read);
if (result == 0) {
if (compare_uuids(¤t_fip_file.entry.uuid,
&uuid_spec->uuid) == 0) {
found_file = 1;
}
} else {
WARN("Failed to read FIP (%i)\n", result);
goto fip_file_open_close;
}
} while ((found_file == 0) &&
(compare_uuids(¤t_fip_file.entry.uuid,
&uuid_null) != 0));
spec是从policy里面获取到的，从上面代码里面看从fip包里面找bl2.bin是需要借助这个变量进行比对的，bl2_uuid_spec，定义为：
static const io_uuid_spec_t bl2_uuid_spec = {
.uuid = UUID_TRUSTED_BOOT_FIRMWARE_BL2,
};
#define UUID_TRUSTED_BOOT_FIRMWARE_BL2 \
{{0x5f, 0xf9, 0xec, 0x0b}, {0x4d, 0x22}, {0x3e, 0x4d}, 0xa5, 0x44, {0xc3, 0x9d, 0x81, 0xc7, 0x3f, 0x0a} }
关于fip包的操作都在drivers/io/io_fip.c文件里面。fip包的格式如下：
------------------
| ToC Header |
|----------------|
| ToC Entry 0 |
|----------------|
| ToC Entry 1 |
|----------------|
| ToC End Marker |
|----------------|
| |
| Data 0 |
| |
|----------------|
| |
| Data 1 |
| |
------------------
下面我们详细看下怎么读取里面的内容：
首先就是获取fip.bin的内存地址到backend_handle。backend_dev_handle和backend_image_spec是在打开fip.bin的时候调用fip_dev_init函数的时候拿到的全局变量，这里直接使用。
result = io_open(backend_dev_handle, backend_image_spec,
&backend_handle);
然后定位去掉fip文件的头ToC Header 也就是结构体fip_toc_header_t
result = io_seek(backend_handle, IO_SEEK_SET,
(signed long long)sizeof(fip_toc_header_t));
typedef struct fip_toc_header {
uint32_t name;
uint32_t serial_number;
uint64_t flags;
} fip_toc_header_t;
之后就是ToC Entry 0，这里我们循环读取到current_fip_file.entry变量中
result = io_read(backend_handle,
(uintptr_t)¤t_fip_file.entry,
sizeof(current_fip_file.entry),
&bytes_read);
然后跟我们传入的bl2的uuid_spec->uuid进行比较：
if (compare_uuids(¤t_fip_file.entry.uuid,
&uuid_spec->uuid) == 0) {
found_file = 1;
}
typedef struct fip_toc_entry {
uuid_t uuid;
uint64_t offset_address;
uint64_t size;
uint64_t flags;
} fip_toc_entry_t;
typedef struct uuid uuid_t;
struct uuid {
uint8_t time_low[4];
uint8_t time_mid[2];
uint8_t time_hi_and_version[2];
uint8_t clock_seq_hi_and_reserved;
uint8_t clock_seq_low;
uint8_t node[_UUID_NODE_LEN];
};
可见uuid是一个有6个元素的结构体，跟include/tools_share/firmware_image_package.h中的定义一致
#define UUID_TRUSTED_BOOT_FIRMWARE_BL2 \
{{0x5f, 0xf9, 0xec, 0x0b}, {0x4d, 0x22}, {0x3e, 0x4d}, 0xa5, 0x44, {0xc3, 0x9d, 0x81, 0xc7, 0x3f, 0x0a} }
对比好uuid，就可以拿到struct fip_toc_entry结构体的第二个元素offset_address的值和size的值。 这里只是找到fip.bin中bl2.bin的位置了，读是发生在：load_image--》plat_get_image_source--》io_read--》fip_file_read
static int fip_file_read(io_entity_t *entity, uintptr_t buffer, size_t length,
size_t *length_read)
{
fip_file_state_t *fp;
fp = (fip_file_state_t *)entity->info;
/* Seek to the position in the FIP where the payload lives */
file_offset = fp->entry.offset_address + fp->file_pos;
result = io_seek(backend_handle, IO_SEEK_SET,
(signed long long)file_offset);
传入是是结构体io_entity_t，里面entity->info才是fip_file_state_t，嵌套关系如下：
typedef struct io_entity {
struct io_dev_info *dev_handle;
uintptr_t info;
} io_entity_t;
typedef struct {
unsigned int file_pos;
fip_toc_entry_t entry;
} fip_file_state_t;
typedef struct fip_toc_entry {
uuid_t uuid;
uint64_t offset_address;
uint64_t size;
uint64_t flags;
} fip_toc_entry_t;
那么这个是怎么获取的，load_image--》plat_get_image_source--》io_open--》fip_file_open
static int load_image(unsigned int image_id, image_info_t *image_data)
{
uintptr_t image_handle;
io_result = io_open(dev_handle, image_spec, &image_handle);
static int fip_file_open(io_dev_info_t *dev_info, const uintptr_t spec,
io_entity_t *entity)
{
if (found_file == 1) {
/* All fine. Update entity info with file state and return. Set
* the file position to 0. The 'current_fip_file.entry' holds
* the base and size of the file.
*/
current_fip_file.file_pos = 0;
entity->info = (uintptr_t)¤t_fip_file;
}
可见fip_file_open中找到uuid对应的bl2.bin后就把entity的info赋值了。下图是笔者调试的一些打印：
调试的时候，如果一下启动到linux里面，打印非常的多，我们可以让起到我们想研究的地方就停下来，调用如下代码就可以了：
void __dead2 plat_error_handler(int err)
{
while (1)
wfi();
}
后记：
上面的分析是从fip包里面读取bl2.bin镜像，对于secure boot来说有两点：1.信任链2.加解密。这里bl1加载bl2有了信任链，但是这里缺少一个流程那就是加解密。下一个文章我们再详细介绍，这里先把fip包搞明白。
最近一忙起来点，抽空看这个代码就比较费劲，老是看了一会就忘记之前看到那个流程了。后来感觉需要画一个流程图，帮助记忆，这样下一次再看的时候很快就能顺起来，就这样断断续续看了一周才看完。帮助记忆和梳理逻辑还是多画图比较好。