UEFI Spec 学习笔记---7 - Services — Boot Services(1)

Boot Services是由可能在 UEFI 环境中运行的接口函数的代码定义的。这些代码包括设备管理和扩展性的 protocol，以及在预启动环境中运行的应用和 OS loader 。

服务分为两类：

BootServices---在EFI_BOOT_SERVICES.ExitBootServices(). 调用前可以使用
RuntimeServices---任何时候都可以使用

UEFI application 必须通过 boot service 来访问设备以及内存管理，使用 boot service 时通过一个全局指针（gBS etc）。BootServices 是由 OS loader 加载EFI_BOOT_SERVICES.ExitBootServices() 来结束使用的，而 OSloader 本质上也是一个 UEFI application，调不调用EFI_BOOT_SERVICES.ExitBootServices()是看该 UEFI application 是否继续使用 Boot services 或者 boot service 的环境。

包括如下的 services：

• Event, Timer, and Task Priority Services (Section 7.1)

• Memory Allocation Services (Section 7.2)

• Protocol Handler Services (Section 7.3)

• Image Services (Section 7.4)

• Miscellaneous Services (Section 7.5)

7.1 Event, Timer, and Task Priority Services

引导服务环境中的执行发生在不同的任务优先级级别(tpl)上。引导服务环境只向UEFI应用程序和驱动程序展示了这些级别中的三个:

• TPL_APPLICATION**,** the lowest priority level

• TPL_CALLBACK, an intermediate priority level

• TPL_NOTIFY, the highest priority level

以高优先级执行的任务可能会中断以低优先级执行的任务。例如，在TPL_NOTIFY级别运行的任务可能会中断在TPL_APPLICATION或TPL_CALLBACK级别运行的任务。虽然TPL_NOTIFY是向引导服务应用程序公开的最高级别，但固件可能有它处理的更高任务优先级项。例如，固件可能必须处理更高优先级的任务，如计时器刻度和内部设备。因此，有第四个TPL, TPL_HIGH_LEVEL，专为固件使用而设计。

执行代码可以通过调用EFI_BOOT_SERVICES.RaiseTPL()函数暂时提高其优先级级别。在调用EFI_BOOT_SERVICES.RestoreTPL()函数将优先级降低到低于挂起事件通知的优先级之前，这样做会屏蔽以相同或更低优先级运行的代码的事件通知。在许多UEFI服务功能和协议接口功能可以执行的TPL级别上有限制。限制说明如表7-3所示。

7.2 Memory Allocation Services

主要提供对应的接口用于内存分配和释放内存，以及获取系统的内存信息。

在预启动的过程中，所有固件组成必须使用 BootService 的接口来对内存进行使用和释放，同时 Boot Service 也会动态更新维护内存，防止出现内存泄漏等问题。同时 EFI image 只能使用自己分配的内存，并且在 image 执行完毕之后需要将分配的内存释放，包括这包括所有 memory page、分配的 Pool、打开的 handle 等。

如下函数实例：在 HandleProtocol 调用获取所有安装该 protocol 的 handle 保存到 buffer 之后，需要使用 FreePool 来释放。

for (Index = 0; Index < HandleCount; Index++) {
    Status = EfiTestChildHandle (HandleBuffer[Index], ChildHandle, ProtocolGuid);
    if (!EFI_ERROR (Status)) {
      Status = gBS->HandleProtocol (HandleBuffer[Index], ProtocolGuid, (VOID **)&Interface);
      if (!EFI_ERROR (Status)) {
        gBS->FreePool (HandleBuffer);
        return Interface;
      }
    }
  }

  gBS->FreePool (HandleBuffer);

内存分配时会传入内存类型，不同类型是对于不同的内容。同事根据ExitBootServices() 的调用也会有不同的类型使用：

ExitBootServices 调用前

ExitBootServices 调用后

一个调用ExitBootServices（）的映像（即UEFI OS Loader）首先调用

EFI_BOOT_SERVICES.GetMemoryMap（）获取当前内存映射。在调用 ExitBootServices（）之后，映像隐式地拥有映射中所有未使用的内存。这包括内存类型EfiLoaderCode， EfiLoaderData, EfiBootServicesCode， EfiBootServicesData和eficonconventional memory。UEFI操作系统Loader和操作系统需要保留标记为EfiRuntimeServicesCode和EfiRuntimeServicesData的内存。

AllocatePages 与 FreePages

用于从系统上获取内存区域，和释放内存，单位 k 是 4K，也就是对应是 4K 的也就是一个 Page.

typedef
EFI_STATUS
(EFIAPI *EFI_ALLOCATE_PAGES) (
IN EFI_ALLOCATE_TYPE Type,
IN EFI_MEMORY_TYPE MemoryType,
IN UINTN Pages,
IN OUT EFI_PHYSICAL_ADDRESS *Memory
)

typedef
EFI_STATUS
(EFIAPI *EFI_FREE_PAGES) (
IN EFI_PHYSICAL_ADDRESS Memory,
IN UINTN Pages
);

GetMemoryMap

获取当前内存 map 也就是内存使用情况。

typedef
EFI_STATUS
(EFIAPI *EFI_GET_MEMORY_MAP) (
IN OUT UINTN *MemoryMapSize,
OUT EFI_MEMORY_DESCRIPTOR *MemoryMap,
OUT UINTN *MapKey,
OUT UINTN *DescriptorSize,
OUT UINT32 *DescriptorVersion
)

AllocatePool 与FreePool

分配一个池内存，size 是以 byte 的，可以自己输入大小而不需要对齐。

typedef
EFI_STATUS
(EFIAPI *EFI_ALLOCATE_POOL) (
IN EFI_MEMORY_TYPE PoolType,
IN UINTN Size,
OUT VOID **Buffer
)

typedef
EFI_STATUS
(EFIAPI *EFI_FREE_POOL) (
IN VOID *Buffer
)

7.3 Protocol Handler Services

在 UEFI 抽象出了由一个全局唯一的 GUID 以及 protocol 实体的 protocol 结构体，结构中包含访问 device 的函数以及所需要的数据。

应用程序可以在 device handle 上面安装 protocol，以及通过 Handle service 来对 handle 上的 Protocol 进行操作，以及确认是否支持某个 protocol.

Driver Model Boot Services

解决方案是在句柄数据库本身中跟踪协议接口的使用情况。为此，每个协议接口都包含一个正在使用该协议接口的代理列表。图7-2 显示了一个带有这些新代理列表的句柄数据库示例。代理由一个图像句柄、一个控制器句柄和一些属性组成。图像句柄标识正在使用协议接口的驱动程序或应用程序。控制器句柄标识正在使用协议接口的控制器。由于驱动程序可以管理多个控制器，驱动程序的图像句柄和控制器的控制器句柄的组合唯一地标识正在使用协议接口的代理。这些属性显示了如何使用协议接口。