More docs
bzt
3 years ago
parent
5a93c75d2a
commit
59d09b4308
@ -0,0 +1,341 @@
|
||||
POSIX-UEFI
|
||||
==========
|
||||
|
||||
<blockquote>Hányunk attól az ocsmány UEFI API-tól, a megszokott POSIX-ot akarjuk!</blockquote>
|
||||
|
||||
Ez egy nagyon minimális fordító környezet, ami segít UEFI-re fejleszteni Linux (vagy más POSIX kompatíbilis) rendszer alatt.
|
||||
Nagy hatással volt rá a [gnu-efi](https://sourceforge.net/projects/gnu-efi) (minden elismerésem nekik), de annál kissebb,
|
||||
egyszerűbb és könnyebben integrálható (működik LLVM Clang és GNU gcc környezettel is), valamint könnyebben is használható,
|
||||
mivel POSIX-szerű API-t biztosít az UEFI alkalmazásod felé.
|
||||
|
||||
Az UEFI környezet két komponensből áll: a GUID protokoll interfészű firmverből és egy felhasználói könyvtárból. Az előbbit
|
||||
nem tudjuk lecserélni, de az utóbbit barátságosabbá tehetjük. És pont ez az, amit a POSIX-UEFI csinál. Egy vékony
|
||||
függvénykönyvtár ami becsomagolja a GUID protokollos API-t, nem több, nem kevesebb, nem egy teljes értékű libc implementáció.
|
||||
|
||||
Kétféleképp tudod integrálni a projektedbe:
|
||||
|
||||
Statikus Függvénykönyvtárként
|
||||
-----------------------------
|
||||
|
||||
Az `uefi` könyvtárban futtasd a következő parancsot
|
||||
```sh
|
||||
$ USE_GCC=1 make
|
||||
```
|
||||
Ez létrehozza az `build/uefi` mappát, minden szükséges fájllal együtt. Ezek:
|
||||
|
||||
- **crt0.o**, futásidejű kód, ami elind0tja a POSIX-UEFI-t
|
||||
- **link.ld**, linkelő szkript, amit a POSIX-UEFI-vel használni kell (ugyanaz, mint gnu-efi esetén)
|
||||
- **libuefi.a**, a függvénykönyvtár maga
|
||||
- **uefi.h**, minden az egyben C / C++ fejlécfájl
|
||||
|
||||
Ezzel összeszerkesztheted a programodat, de nem fogod tudni újrafordítani, és a linkeléssel és konvertálással is magadra
|
||||
maradtsz.
|
||||
|
||||
Szigorúan véve csak a **crt0.o** és a **link.ld** fájlokra van szükség, ez elég ahhoz, hogy elindítsa és meghívja az alkalmazásod
|
||||
"main()" eljárását. Viszont ahhoz, hogy a libc funkciókat (mint pl. memcmp, strcpy, malloc vagy fopen) is használhasd, linkelned
|
||||
kell a **libuefi.a** fájllal.
|
||||
|
||||
Egyenlőre ez csak gcc-vel működik, mivel a Clang úgy van beállítva, hogy direktben PE fájlokat hoz létre, ezért nem tud statikus
|
||||
ELF .a fájlokat generálni, sem linkelni velük.
|
||||
|
||||
Forrásként terjesztve
|
||||
---------------------
|
||||
|
||||
Ez a javasolt mód, mivel ez biztosít egy Makefile-t is ami megfelelően beállítja a fordítókörnyezetedet.
|
||||
|
||||
1. másold be a `uefi` könyvtárat a forrásfádba (vagy állíts be egy git submodule-t). Egy tucat fájl, kb. 132K összesen.
|
||||
2. csinálj egy hihetetlenül egyszerű **Makefile**-t, mint például az alábbi
|
||||
3. fordítsd le a programodat UEFI-re egy `make` hívással
|
||||
|
||||
```
|
||||
TARGET = helloworld.efi
|
||||
include uefi/Makefile
|
||||
```
|
||||
Egy minta **helloworld.c** így néz ki:
|
||||
```c
|
||||
#include <uefi.h>
|
||||
|
||||
int main(int argc, char **argv)
|
||||
{
|
||||
printf("Hello World!\n");
|
||||
return 0;
|
||||
}
|
||||
```
|
||||
Alapértelmezetten Clang + lld környezetet keres és állít be, ami direktben PE fájlt hoz létre konvertálás nélkül. Ha a `USE_GCC`
|
||||
környezeti változó be van állítva, akkor a hoszt natív GNU gcc + ld használatával egy megosztott függvénykönyvtárat fordít, amit
|
||||
aztán átkonvertál .efi fájllá.
|
||||
|
||||
Ha kikommentezed az `USE_UTF8` opciót az uefi.h fájl elején, akkor minden karakter `wchar_t` típusú lesz, és nem fogja konvertálni
|
||||
a sztringeket a programod és az UEFI interfészek között. Ez azt is jelenti, hogy minden konstansnál `L""` és `L''` előtagot kell
|
||||
használni, valamint hogy a main függvényed `wchar_t **argv` paramétert fog kapni.
|
||||
|
||||
### Elérhető Makefile opciók
|
||||
|
||||
| Változó | Leírás |
|
||||
|------------|------------------------------------------------------------------------------------------------------|
|
||||
| `TARGET` | a cél program (szükséges megadni) |
|
||||
| `SRCS` | források listája, amiket fordítani kell (alapértelmezetten minden \*.c \*.S fájl) |
|
||||
| `CFLAGS` | további fordító opciók (alapértelmezetten üres, pl. "-Wall -pedantic -std=c99") |
|
||||
| `LDFLAGS` | további linkelő opciók (nem hiszem, hogy valaha is szökség lesz erre, csak a teljesség kedvéért) |
|
||||
| `LIBS` | további függvénykönyvtárak, amikkel linkelni szeretnél (pl "-lm", csak statikus .a jöhet szóba) |
|
||||
| `USE_GCC` | ha beállítod, akkor natív GNU gcc + ld + objccopy környzetet használ LLVM Clang + Lld helyett |
|
||||
| `ARCH` | a cél architektúra |
|
||||
|
||||
Itt van egy teljesebb **Makefile** példa:
|
||||
```
|
||||
ARCH = x86_64
|
||||
TARGET = helloworld.efi
|
||||
SRCS = $(wildcard *.c)
|
||||
CFLAGS = -pedantic -Wall -Wextra -Werror --std=c11 -O2
|
||||
LDFLAGS =
|
||||
LIBS = -lm
|
||||
|
||||
USE_GCC = 1
|
||||
include uefi/Makefile
|
||||
```
|
||||
A fordítási környezet konfiguráló úgy lett kialakítva, hogy akárhány architektúrával elboldogul, azonban eddig csak
|
||||
az `x86_64` crt0 lett alaposan letesztelve. Van egy `aarch64` crt0 is, de mivel nekem nincs ARM UEFI-s gépem, teszteletlen.
|
||||
Elvileg kéne működnie.
|
||||
|
||||
Lényeges eltérések a POSIX libc-től
|
||||
-----------------------------------
|
||||
|
||||
Ez a függvénykönyvtár korántsem annyira teljes, mint a glibc vagy a musl például. Csakis a legszükségesebb libc funkciókat
|
||||
biztosítja, mivel egyszerűségre törekszik. A legjobb talán UEFI API burkolóként tekinteni rá, és nem pedig egy teljes POSIX
|
||||
kompatíbilis libc-ként.
|
||||
|
||||
UEFI alatt minden sztring 16 bit széles karakterekkel van tárolva. A függvénykönyvtár biztosít egy `wchar_t` típust ehhez,
|
||||
és egy `USE_UTF8` define opciót a transzparens `char` és `wchar_t` közötti konvertáláshoz. Ha kikommentezed a `USE_UTF8`-at,
|
||||
akkor például a main() függvényed NEM `main(int argc, char **argv)` lesz, hanem `main(int argc, wchar_t **argv)`. Az összes
|
||||
többi sztring függvény (mint például az strlen() is) ezt a széles karaktertípust fogja használni. Emiatt az összes sztring
|
||||
konstansot `L""`-el, a karakterkonstansokat pedig `L''`-el kell definiálni. Hogy mindkét konfigurációt kezelni lehessen,
|
||||
adott egy `char_t` típus, ami vagy `char` vagy `wchar_t`, és a `CL()` makró, ami `L` előtagot ad a konstansokhoz, amikor kell.
|
||||
Azok a funkciók, amik a karaktereket int típusként kezelik (pl. `getchar`, `putchar`), nem unsigned char-ra csonkítanak, hanem
|
||||
wchar_t-re.
|
||||
|
||||
A fájl típusok a dirent-ben nagyon limitáltak, csak könyvtár és fájl megengedett (DT_DIR, DT_REG), de a stat pluszban az
|
||||
S_IFDIR és S_IFREG típusokhoz, S_IFIFO (konzol folyamok: stdin, stdout, stderr), S_IFBLK (Block IO esetén) és S_IFCHR
|
||||
(Serial IO esetén) típusokat is visszaadhat.
|
||||
|
||||
Továbbá a `getenv` és `setenv` sem POSIX sztandard, mivel az UEFI környezeti változók bináris bitkolbászok.
|
||||
|
||||
Nagyjából ennyi, minden más a megszokott.
|
||||
|
||||
Az elérhető POSIX funkciók listája
|
||||
----------------------------------
|
||||
|
||||
### dirent.h
|
||||
|
||||
| Funkció | Leírás |
|
||||
|---------------|----------------------------------------------------------------------------|
|
||||
| opendir | megszokott, de széles karakterű sztringet is elfogadhat |
|
||||
| readdir | megszokott |
|
||||
| rewinddir | megszokott |
|
||||
| closedir | megszokott |
|
||||
|
||||
Mivel az UEFI számára ismeretlen az eszközfájl és a szimbólikus link, a dirent mezők eléggé limitáltak, és csak DT_DIR
|
||||
valamint DT_REF típusok támogatottak.
|
||||
|
||||
### stdlib.h
|
||||
|
||||
| Funkció | Leírás |
|
||||
|---------------|----------------------------------------------------------------------------|
|
||||
| atoi | megszokott, de széles karakterű sztringet is elfogadhat és "0x" prefix |
|
||||
| atol | megszokott, de széles karakterű sztringet is elfogadhat és "0x" prefix |
|
||||
| strtol | megszokott, de széles karakterű sztringet is elfogadhat |
|
||||
| malloc | megszokott |
|
||||
| calloc | megszokott |
|
||||
| realloc | megszokott |
|
||||
| free | megszokott |
|
||||
| abort | megszokott |
|
||||
| exit | megszokott |
|
||||
| exit_bs | az egész UEFI szörnyűség elhagyása (exit Boot Services) |
|
||||
| mbtowc | megszokott (UTF-8 karakter wchar_t-á) |
|
||||
| wctomb | megszokott (wchar_t-ról UTF-8 karakterré) |
|
||||
| mbstowcs | megszokott (UTF-8 sztringről wchar_t sztringé) |
|
||||
| wcstombs | megszokott (wchar_t sztringről UTF-8 sztringé) |
|
||||
| srand | megszokott |
|
||||
| rand | megszokott, de EFI_RNG_PROTOCOL-t használ, ha lehetséges |
|
||||
| getenv | eléggé UEFI specifikus |
|
||||
| setenv | eléggé UEFI specifikus |
|
||||
|
||||
```c
|
||||
int exit_bs();
|
||||
```
|
||||
Exit Boot Services, az UEFI sárkánylakta vidékének elhagyása. Siker esetén 0-át ad vissza.
|
||||
|
||||
```c
|
||||
uint8_t *getenv(char_t *name, uintn_t *len);
|
||||
```
|
||||
A `name` környezeti változó értékének lekérdezése. Siker esetén `len` be lesz állítva, és egy frissen allokált buffert
|
||||
ad vissza. A hívó felelőssége a visszaadott buffer felszabadítása, ha már nem kell. Hiba esetén NULL-t ad vissza.
|
||||
|
||||
```c
|
||||
int setenv(char_t *name, uintn_t len, uint8_t *data);
|
||||
```
|
||||
A `name` környezeti változó beállítása `len` hosszú `data` értékkel. Siker esetén 1-el tér vissza, hibánál 0-val.
|
||||
|
||||
### stdio.h
|
||||
|
||||
| Funkció | Leírás |
|
||||
|---------------|----------------------------------------------------------------------------|
|
||||
| fopen | megszokott, de széles karakterű sztringet is elfogadhat, mode esetén is |
|
||||
| fclose | megszokott |
|
||||
| fflush | megszokott |
|
||||
| fread | megszokott, csak igazi fájlok és blk io (nem stdin) |
|
||||
| fwrite | megszokott, csak igazi fájlok és blk io (nem lehet stdout se stderr) |
|
||||
| fseek | megszokott, csak igazi fájlok és blk io (nem stdin, stdout, stderr) |
|
||||
| ftell | megszokott, csak igazi fájlok és blk io (nem stdin, stdout, stderr) |
|
||||
| feof | megszokott, csak igazi fájlok és blk io (nem stdin, stdout, stderr) |
|
||||
| fprintf | megszokott, de széles sztring is lehet, BUFSIZ, fájl, ser, stdout, stderr |
|
||||
| printf | megszokott, de széles sztring is lehet, max BUFSIZ, csak stdout |
|
||||
| sprintf | megszokott, de széles sztring is lehet, max BUFSIZ |
|
||||
| vfprintf | megszokott, de széles sztring is lehet, BUFSIZ, fájl, ser, stdout, stderr |
|
||||
| vprintf | megszokott, de széles sztring is lehet, max BUFSIZ, csak stdout |
|
||||
| vsprintf | megszokott, de széles sztring is lehet, max BUFSIZ |
|
||||
| snprintf | megszokott, de széles sztring is lehet |
|
||||
| vsnprintf | megszokott, de széles sztring is lehet |
|
||||
| getchar | megszokott, blokkol, csak stdin (nincs átirányítás), UNICODE-ot ad vissza |
|
||||
| getchar_ifany | nem blokkoló, 0-át ad vissza ha nem volt billentyű, egyébként UNICODE-ot |
|
||||
| putchar | megszokott, csak stdout (nincs átriányítás) |
|
||||
|
||||
Fájl megnyitási módok: `"r"` olvasás, `"w"` írás, `"a"` hozzáfűzés. UEFI sajátosságok miatt, `"wd"` könyvtárat hoz létre.
|
||||
|
||||
A sztring formázás limitált: csak számokat fogad el prefixnek, `%d`, `%x`, `%X`, `%c`, `%s`, `%q` és `%p`. Ha `USE_UTF8` nincs
|
||||
definiálva, akkor a formázás wchar_t-t használ, ezért ilyenkor támogatott a nem szabványos `%S` (UTF-8 sztring kiírás), `%Q`
|
||||
(eszképelt UTF-8 sztring kiírás). Ezek a funkciók nem foglalnak le memóriát, cserébe a teljes hossz `BUFSIZ` lehet (8k ha nem
|
||||
definiálták másképp), kivéve azokat a variánsokat, amik elfogadnak maxlen hossz paramétert. Kényelmi okokból támogatott a `%D`
|
||||
aminek `efi_physical_address_t` paramétert kell adni, és a memóriát dumpolja, 16 bájtos sorokban. A szám módosítókkal lehet
|
||||
több sort is dumpoltatni, például `%5D` 5 sort fog dumpolni (80 bájt).
|
||||
|
||||
Speciális "eszköz fájlok", amiket meg lehet nyitni:
|
||||
|
||||
| Név | Leírás |
|
||||
|---------------------|----------------------------------------------------------------------|
|
||||
| `/dev/stdin` | ST->ConIn |
|
||||
| `/dev/stdout` | ST->ConOut, fprintf |
|
||||
| `/dev/stderr` | ST->StdErr, fprintf |
|
||||
| `/dev/serial(baud)` | Serial IO protokoll, fread, fwrite, fprintf |
|
||||
| `/dev/disk(n)` | Block IO protokoll, fseek, ftell, fread, fwrite, feof |
|
||||
|
||||
Block IO esetén az fseek és a buffer méret fread és fwritenál az eszköz blokméretére lesz igazítva. Például fseek(513)
|
||||
az 512. bájtra pozicionál szabvány blokkméretnél, de 0-ra nagy 4096-os blokkoknál. A blokkméret detektálásához az fstat-ot
|
||||
lehet használni.
|
||||
```c
|
||||
if(!fstat(f, &st))
|
||||
block_size = st.st_size / st.st_blocks;
|
||||
```
|
||||
A partíciós GPT tábla értelmezéséhez típusdefiníciók állnak a rendelkezésre, mint `efi_partition_table_header_t` és
|
||||
`efi_partition_entry_t`, amikkel a beolvasott adatokra lehet mutatni.
|
||||
|
||||
### string.h
|
||||
|
||||
| Funkció | Leírás |
|
||||
|---------------|----------------------------------------------------------------------------|
|
||||
| memcpy | megszokott, mindenképp bájt |
|
||||
| memmove | megszokott, mindenképp bájt |
|
||||
| memset | megszokott, mindenképp bájt |
|
||||
| memcmp | megszokott, mindenképp bájt |
|
||||
| memchr | megszokott, mindenképp bájt |
|
||||
| memrchr | megszokott, mindenképp bájt |
|
||||
| memmem | megszokott, mindenképp bájt |
|
||||
| memrmem | megszokott, mindenképp bájt |
|
||||
| strcpy | széles karakterű sztringet is elfogadhat |
|
||||
| strncpy | széles karakterű sztringet is elfogadhat |
|
||||
| strcat | széles karakterű sztringet is elfogadhat |
|
||||
| strncat | széles karakterű sztringet is elfogadhat |
|
||||
| strcmp | széles karakterű sztringet is elfogadhat |
|
||||
| strncmp | széles karakterű sztringet is elfogadhat |
|
||||
| strdup | széles karakterű sztringet is elfogadhat |
|
||||
| strchr | széles karakterű sztringet is elfogadhat |
|
||||
| strrchr | széles karakterű sztringet is elfogadhat |
|
||||
| strstr | széles karakterű sztringet is elfogadhat |
|
||||
| strtok | széles karakterű sztringet is elfogadhat |
|
||||
| strtok_r | széles karakterű sztringet is elfogadhat |
|
||||
| strlen | széles karakterű sztringet is elfogadhat |
|
||||
|
||||
### sys/stat.h
|
||||
|
||||
| Funkció | Leírás |
|
||||
|---------------|----------------------------------------------------------------------------|
|
||||
| stat | megszokott, de széles karakterű sztringet is elfogadhat |
|
||||
| fstat | UEFI alatt nincs fd, ezért FILE\*-ot használ |
|
||||
| mkdir | megszokott, de széles karakterű sztringet is elfogadhat, mode nem használt |
|
||||
|
||||
Mivel az UEFI számára ismeretlen az eszköz major és minor valamint az inode szám, a struct stat mezői limitáltak.
|
||||
Az `fstat` implementációja az stdio.c-ben található, mivel el kell érnie bizonyos ott definiált statikus változókat.
|
||||
|
||||
### time.h
|
||||
|
||||
| Funkció | Leírás |
|
||||
|---------------|----------------------------------------------------------------------------|
|
||||
| localtime | paraméterek nem használtak, mindig a pontos időt adja vissza struct tm-ben |
|
||||
| mktime | megszokott |
|
||||
| time | megszokott |
|
||||
|
||||
### unistd.h
|
||||
|
||||
| Funkció | Leírás |
|
||||
|---------------|----------------------------------------------------------------------------|
|
||||
| usleep | megszokott (BS->Stall hívást használ) |
|
||||
| sleep | megszokott |
|
||||
| unlink | megszokott, de széles karakterű sztringet is elfogadhat |
|
||||
| rmdir | megszokott, de széles karakterű sztringet is elfogadhat |
|
||||
|
||||
UEFI szolgáltatások elérése
|
||||
---------------------------
|
||||
|
||||
Elég valószínű, hogy direktben UEFI szolgáltatást kell majd hívni. Ehhez a POSIX-UEFI néhány globális változót biztosít
|
||||
az `uefi.h`-ban definiálva:
|
||||
|
||||
| Globális változó | Leírás |
|
||||
|------------------|----------------------------------------------------------|
|
||||
| `*BS`, `gBS` | *efi_boot_services_t*, mutató a Boot Time Services-ra |
|
||||
| `*RT`, `gRT` | *efi_runtime_t*, mutató a Runtime Services-ra |
|
||||
| `*ST`, `gST` | *efi_system_table_t*, mutató az UEFI System Table-re |
|
||||
| `IM` | a betöltött fájlod *efi_handle_t*-je (loaded image) |
|
||||
|
||||
Az EFI struktúrák, enumok, típusdefiníciók, defineok mind ANSI C szabványos POSIX stílusúra lettek konvertálva, például
|
||||
BOOLEAN -> boolean_t, UINTN -> uintn_t, EFI_MEMORY_DESCRIPTOR -> efi_memory_descriptor_t, és persze
|
||||
EFI_BOOT_SERVICES -> efi_boot_services_t.
|
||||
|
||||
UEFI funkciók hívása pont olyan egyszerű, mint EDK II esetén, csak meg kell hívni, nincs szükség "uefi_call_wrapper"-re:
|
||||
```c
|
||||
ST->ConOut->OutputString(ST->ConOut, L"Hello World!\r\n");
|
||||
```
|
||||
(Megjegyzés: a printf-el ellentétben az OutputString-nél mindig kell `L""` és ki kell írni `L"\r"`-t a `L"\n"` előtt. Ezek
|
||||
azok az apróságok, amikkel a POSIX-UEFI kényelmesebbé teszi az életedet.)
|
||||
|
||||
Van továbbá két, nem POSIX szabványos függvény a könyvtárban. Az egyik az `exit_bs()` az UEFI elhagyására, a másik a nem
|
||||
blokkoló `getchar_ifany()`.
|
||||
|
||||
A gnu-efi-vel ellentétben a POSIX-UEFI nem szennyezi a névteret nemhasznált GUID változókkal. Csak define-okat biztosít,
|
||||
ezért mindig neked kell létrehozni a GUID példányt, ha és amikor szükséged van rá.
|
||||
|
||||
Példa:
|
||||
```c
|
||||
efi_guid_t gopGuid = EFI_GRAPHICS_OUTPUT_PROTOCOL_GUID;
|
||||
efi_gop_t *gop = NULL;
|
||||
|
||||
status = BS->LocateProtocol(&gopGuid, NULL, (void**)&gop);
|
||||
```
|
||||
|
||||
Szintén a gnu-efi-vel ellentétben a POSIX-UEFI nem biztosítja a szabványos UEFI fejlécfájlokat. Úgy veszi, hogy azokat
|
||||
vagy az EDk II-ből vagy a gnu.efi-ből átmásoltad az /usr/include/efi alá, és biztosítja, hogy be legyenek húzva névtér
|
||||
ütközés nélkül. Maga a POSIX-UEFI csak egy nagyon minimális mennyiségű típusdefiniciót biztosít (és azokat is POSIX-osított
|
||||
névvel).
|
||||
```c
|
||||
#include <efi.h>
|
||||
#include <uefi.h> /* ez működik! Mind a POSIX-UEFI és az EDK II / gnu-efi typedef-ek elérhetők */
|
||||
```
|
||||
Ennek az az előnye, hogy használhatod a POSIX-UEFI egyszerű könyvtárát és fordító környezetét, ugyanakkor hozzáférhetsz
|
||||
a legfrissebb protokoll és interfész definíciókoz egyaránt.
|
||||
|
||||
Licensz
|
||||
-------
|
||||
|
||||
POSIX_UEFI az MIT licensz alatt kerül terjesztésre.
|
||||
|
||||
Ez minden,
|
||||
|
||||
bzt
|
||||
Loading…
Reference in New Issue