EDK II之DXE Core框架简介

本文旨在简单的介绍一下DXE阶段的工作原理：

UDK2015的开源代码下载：https://github.com/tianocore/tianocore.github.io/wiki/EDK-II

DXE阶段是UEFI系统的最主要的组成部分，

1.DXE阶段主要由两部分组成：DXE内核 + 模块；

2.DXE内核提供了最基本的一些功能，比如Protocol的管理，事件的管理等等（DXE内核提供的基本功能称为服务）；

3.通过加载各种模块扩展其他的功能；

4.DXE阶段的核心概念：Service、Protocol、Handle（Handle和Protocol组成一个二维链表，protocol提供的接口类似于内核符号表中的函数；Service类似于linux kernel api）；

5.DXE内核在post过程中会加载各种模块，每个模块会安装不同的Protocol（Protocol类似于面向对象编程里面的类），用来扩展系统支持的功能；

内核提供的基本Service：

 //
 // DXE Core Module Variables
 //
 EFI_BOOT_SERVICES mBootServices = {
   {
     EFI_BOOT_SERVICES_SIGNATURE,                                                          // Signature
     EFI_BOOT_SERVICES_REVISION,                                                           // Revision
     sizeof (EFI_BOOT_SERVICES),                                                           // HeaderSize
     ,                                                                                    // CRC32
                                                                                          // Reserved
   },
   (EFI_CREATE_EVENT)                            CoreCreateEvent,                          // CreateEvent
   (EFI_SET_TIMER)                               CoreSetTimer,                             // SetTimer
   (EFI_WAIT_FOR_EVENT)                          CoreWaitForEvent,                         // WaitForEvent
   (EFI_SIGNAL_EVENT)                            CoreSignalEvent,                          // SignalEvent
   (EFI_CLOSE_EVENT)                             CoreCloseEvent,                           // CloseEvent
   (EFI_CHECK_EVENT)                             CoreCheckEvent,                           // CheckEvent
   (EFI_INSTALL_PROTOCOL_INTERFACE)              CoreInstallProtocolInterface,             // InstallProtocolInterface
   (EFI_REINSTALL_PROTOCOL_INTERFACE)            CoreReinstallProtocolInterface,           // ReinstallProtocolInterface
   (EFI_UNINSTALL_PROTOCOL_INTERFACE)            CoreUninstallProtocolInterface,           // UninstallProtocolInterface
   (EFI_HANDLE_PROTOCOL)                         CoreHandleProtocol,                       // HandleProtocol
   (VOID *)                                      NULL,                                     // Reserved
   (EFI_REGISTER_PROTOCOL_NOTIFY)                CoreRegisterProtocolNotify,               // RegisterProtocolNotify
   ....
 };

上面是DXE内核提供的功能。

但也有些Service，内核没有提供具体的实现，只是声明了接口：

EFI_RUNTIME_SERVICES mEfiRuntimeServicesTableTemplate = {
  {
    EFI_RUNTIME_SERVICES_SIGNATURE,                               // Signature
    EFI_RUNTIME_SERVICES_REVISION,                                // Revision
    sizeof (EFI_RUNTIME_SERVICES),                                // HeaderSize
    ,                                                            // CRC32
                                                                 // Reserved
  },
  (EFI_GET_TIME)                    CoreEfiNotAvailableYetArg2,   // GetTime
  (EFI_SET_TIME)                    CoreEfiNotAvailableYetArg1,   // SetTime
  (EFI_GET_WAKEUP_TIME)             CoreEfiNotAvailableYetArg3,   // GetWakeupTime
  (EFI_SET_WAKEUP_TIME)             CoreEfiNotAvailableYetArg2,   // SetWakeupTime
  (EFI_SET_VIRTUAL_ADDRESS_MAP)     CoreEfiNotAvailableYetArg4,   // SetVirtualAddressMap
  (EFI_CONVERT_POINTER)             CoreEfiNotAvailableYetArg2,   // ConvertPointer
  (EFI_GET_VARIABLE)                CoreEfiNotAvailableYetArg5,   // GetVariable
  (EFI_GET_NEXT_VARIABLE_NAME)      CoreEfiNotAvailableYetArg3,   // GetNextVariableName
  (EFI_SET_VARIABLE)                CoreEfiNotAvailableYetArg5,   // SetVariable
  (EFI_GET_NEXT_HIGH_MONO_COUNT)    CoreEfiNotAvailableYetArg1,   // GetNextHighMonotonicCount
  (EFI_RESET_SYSTEM)                CoreEfiNotAvailableYetArg4,   // ResetSystem
  (EFI_UPDATE_CAPSULE)              CoreEfiNotAvailableYetArg3,   // UpdateCapsule
  (EFI_QUERY_CAPSULE_CAPABILITIES)  CoreEfiNotAvailableYetArg4,   // QueryCapsuleCapabilities
  (EFI_QUERY_VARIABLE_INFO)         CoreEfiNotAvailableYetArg4    // QueryVariableInfo
};

以EFI_RUNTIME_SERVICES->ResetSystem()为例，不同的平台（比如x86与ARM），重启系统的实现方式是不一样的，所以UDK代码里面没有给出具体的实现。在实际项目中，通过平台BSP代码提供的模块来安装这个实现：

  //
  // Hook the runtime service table
  //
  SystemTable->RuntimeServices->ResetSystem = Cf9ResetSystem;

 VOID
 EFIAPI
 Cf9ResetSystem (
   IN EFI_RESET_TYPE   ResetType,
   IN EFI_STATUS       ResetStatus,
   IN UINTN            DataSize,
   IN CHAR16           *ResetData OPTIONAL
   )
 {
     //不同平台的具体实现；
11 }

UDK整个系统的代码框架可描述如下：

1.内核声明了整个系统必须实现的接口（依据UEFI/PI规范）；

2.一部分（最最基本）的接口的实现由内核提供，一部分接口的实现因为跟平台有关，所以由平台代码提供；

3.通过模块安装各种各样的扩展功能（protocol）；

4.整个代码框架是微内核结构，内核只提供基本的功能，模块通过安装protocol来提供其它功能；

5. 内核实现了框架，并提供API，驱动程序调用内核提供的API把自己实现的接口(protocol)安装到系统中，系统使用统一的接口访问不同的实现。

6.DXE最后会把控制权交给BDS：

某个DXE driver会安装下面的protocol，用来提供BDS的入口，DXE到BDS体现了内核通过统一接口访问不同实现的思想。

模块举例：

UDK里面的模块举例：（这里的模块没有follow UEFI Driver Model）

UEFI Spec里面通过EFI_IMAGE_ENTRY_POINT 这个函数指针类型定义了 UEFI Image的入口点的形式（包括返回值和参数）

Linux里面的模块举例：