UEFI Spec 学习笔记---4 - EFI System Table(1)

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4 - EFI System Table

本章节主要介绍的是 UEFI Image 的 Entry point（在 UEFI 固件执行的时候，都是直接调用入口函数并且执行从而调用其他的 driver）。

UEFI Image 主要是有三类：UEFI boot service driver、UEFI runtime driver 以及 UEFI application.三种 UEFI image 的 entry point 没有什么区别。

4.1 UEFI Image Entry Point

传递给映像的最重要的参数是指向系统表的指针。这个指针是EFI_IMAGE_ENTRY_POINT（见下面的定义），是UEFI映像的主要Entry Point。系统表包含指向活动控制台设备的指针、指向引导服务表的指针、指向运行时服务表的指针，以及指向系统配置表（如ACPI、SMBIOS和SAL系统表）列表的指针。

EFI_IMAGE_ENTRY_POINT ：这是UEFI映像的主要入口点。这个入口点对于UEFI应用程序和UEFI驱动程序是相同的。

typedef
EFI_STATUS
(EFIAPI *EFI_IMAGE_ENTRY_POINT) (
IN EFI_HANDLE ImageHandle,
IN EFI_SYSTEM_TABLE *SystemTable
);

参数:

ImageHandle：image 的 Hanle，是由固件分配的
SystemTable：指向 system table 的指针

这个函数是一个EFl图像的入口点。EFI映像通过EFI引导服务EFI_BOOT_SERVICES.LoadImage()加载并重新定位到系统内存中。。EFI映像是通过EFI引导服务EFI_BOOT_SERVICES.StartImage（）调用的。系统表包含标准输出和输入句柄，以及指向EFI_BOOT_SERVICES和EFI_RUNTIME_SERVICES表的指针。服务表包含固件中的入口点，用于访问核心EFI系统功能。

系统表中的句柄用于获得对控制台的基本访问。此外，系统表中还包含了指向其他标准表的指针，如果相关指针被初始化为非零值，则加载映像可以使用这些指针。这些表的例子有ACPI、SMBIOS、SAL系统表等。

ImageHandle 可以看作是一个 driver 的标识符，每个 driver 的 handle 是唯一的，我们可以通过 EFI_INSTALL_PROTOCOL_INTERFACE 在 handle 上安装多个该 driver 需要调用的 protocol .

4.2 EFI Table Header

EFI_TABLE_HEADER数据类型是位于所有标准EFI表类型之前的数据结构。它包括每个表类型的唯一签名，table 的修订版，可以在向EFI表类型添加扩展时更新，以及一个32位的CRC，以便EFI表类型的使用者可以验证EFI表的内容，确认 table 是否被修改。

typedef struct {
    ///
    /// A 64-bit signature that identifies the type of table that follows.
    /// Unique signatures have been generated for the EFI System Table,
    /// the EFI Boot Services Table, and the EFI Runtime Services Table.
    ///
    UINT64    Signature;
    ///
    /// The revision of the EFI Specification to which this table
    /// conforms. The upper 16 bits of this field contain the major
    /// revision value, and the lower 16 bits contain the minor revision
    /// value. The minor revision values are limited to the range of 00..99.
    ///
    UINT32    Revision;
    ///
    /// The size, in bytes, of the entire table including the EFI_TABLE_HEADER.
    ///
    UINT32    HeaderSize;
    ///
    /// The 32-bit CRC for the entire table. This value is computed by
    /// setting this field to 0, and computing the 32-bit CRC for HeaderSize bytes.
    ///
    UINT32    CRC32;
    ///
    /// Reserved field that must be set to 0.
    ///
    UINT32    Reserved;
} EFI_TABLE_HEADER;

4.3 EFI System Table

UEFI使用EFI系统表，其中包含指向运行时和启动服务表的指针。

ExitBootServices（）调用之前 EFI系统表的所有字段都有效。在操作系统通过调用ExitBootServices（）控制平台之后，只有Hdr， FirmwareVendor, FirmwareRevision, RuntimeServices， NumberOfTableEntries和ConfigurationTable字段有效。

typedef struct {
  ///
  /// The table header for the EFI System Table.
  ///
  EFI_TABLE_HEADER                   Hdr;
  ///
  /// A pointer to a null terminated string that identifies the vendor
  /// that produces the system firmware for the platform.
  ///
  CHAR16                             *FirmwareVendor;
  ///
  /// A firmware vendor specific value that identifies the revision
  /// of the system firmware for the platform.
  ///
  UINT32                             FirmwareRevision;
  ///
  /// The handle for the active console input device. This handle must support
  /// EFI_SIMPLE_TEXT_INPUT_PROTOCOL and EFI_SIMPLE_TEXT_INPUT_EX_PROTOCOL.
  ///
  EFI_HANDLE                         ConsoleInHandle;
  ///
  /// A pointer to the EFI_SIMPLE_TEXT_INPUT_PROTOCOL interface that is
  /// associated with ConsoleInHandle.
  ///
  EFI_SIMPLE_TEXT_INPUT_PROTOCOL     *ConIn;
  ///
  /// The handle for the active console output device.
  ///
  EFI_HANDLE                         ConsoleOutHandle;
  ///
  /// A pointer to the EFI_SIMPLE_TEXT_OUTPUT_PROTOCOL interface
  /// that is associated with ConsoleOutHandle.
  ///
  EFI_SIMPLE_TEXT_OUTPUT_PROTOCOL    *ConOut;
  ///
  /// The handle for the active standard error console device.
  /// This handle must support the EFI_SIMPLE_TEXT_OUTPUT_PROTOCOL.
  ///
  EFI_HANDLE                         StandardErrorHandle;
  ///
  /// A pointer to the EFI_SIMPLE_TEXT_OUTPUT_PROTOCOL interface
  /// that is associated with StandardErrorHandle.
  ///
  EFI_SIMPLE_TEXT_OUTPUT_PROTOCOL    *StdErr;
  ///
  /// A pointer to the EFI Runtime Services Table.
  ///
  EFI_RUNTIME_SERVICES               *RuntimeServices;
  ///
  /// A pointer to the EFI Boot Services Table.
  ///
  EFI_BOOT_SERVICES                  *BootServices;
  ///
  /// The number of system configuration tables in the buffer ConfigurationTable.
  ///
  UINTN                              NumberOfTableEntries;
  ///
  /// A pointer to the system configuration tables.
  /// The number of entries in the table is NumberOfTableEntries.
  ///
  EFI_CONFIGURATION_TABLE            *ConfigurationTable;
} EFI_SYSTEM_TABLE;

4.4 EFI Boot Services Table

UEFI使用EFI引导服务表，其中包含表头和指向所有引导服务的指针。这个表的定义如下面的代码片段所示。除了表头之外，EFI引导服务表中的所有元素都是函数指针的原型，指向第7节中定义的函数。在操作系统通过调用EFI_BOOT_SERVICES.ExitBootServices（）控制平台之后，该表中的函数指针将失效。

///
/// EFI Boot Services Table.
///
typedef struct {
  ///
  /// The table header for the EFI Boot Services Table.
  ///
  EFI_TABLE_HEADER                              Hdr;

  //
  // Task Priority Services
  //
  EFI_RAISE_TPL                                 RaiseTPL;
  EFI_RESTORE_TPL                               RestoreTPL;

  //
  // Memory Services
  //
  EFI_ALLOCATE_PAGES                            AllocatePages;
  EFI_FREE_PAGES                                FreePages;
  EFI_GET_MEMORY_MAP                            GetMemoryMap;
  EFI_ALLOCATE_POOL                             AllocatePool;
  EFI_FREE_POOL                                 FreePool;

  //
  // Event & Timer Services
  //
  EFI_CREATE_EVENT                              CreateEvent;
  EFI_SET_TIMER                                 SetTimer;
  EFI_WAIT_FOR_EVENT                            WaitForEvent;
  EFI_SIGNAL_EVENT                              SignalEvent;
  EFI_CLOSE_EVENT                               CloseEvent;
  EFI_CHECK_EVENT                               CheckEvent;

  //
  // Protocol Handler Services
  //
  EFI_INSTALL_PROTOCOL_INTERFACE                InstallProtocolInterface;
  EFI_REINSTALL_PROTOCOL_INTERFACE              ReinstallProtocolInterface;
  EFI_UNINSTALL_PROTOCOL_INTERFACE              UninstallProtocolInterface;
  EFI_HANDLE_PROTOCOL                           HandleProtocol;
  VOID                                          *Reserved;
  EFI_REGISTER_PROTOCOL_NOTIFY                  RegisterProtocolNotify;
  EFI_LOCATE_HANDLE                             LocateHandle;
  EFI_LOCATE_DEVICE_PATH                        LocateDevicePath;
  EFI_INSTALL_CONFIGURATION_TABLE               InstallConfigurationTable;

  //
  // Image Services
  //
  EFI_IMAGE_LOAD                                LoadImage;
  EFI_IMAGE_START                               StartImage;
  EFI_EXIT                                      Exit;
  EFI_IMAGE_UNLOAD                              UnloadImage;
  EFI_EXIT_BOOT_SERVICES                        ExitBootServices;

  //
  // Miscellaneous Services
  //
  EFI_GET_NEXT_MONOTONIC_COUNT                  GetNextMonotonicCount;
  EFI_STALL                                     Stall;
  EFI_SET_WATCHDOG_TIMER                        SetWatchdogTimer;

  //
  // DriverSupport Services
  //
  EFI_CONNECT_CONTROLLER                        ConnectController;
  EFI_DISCONNECT_CONTROLLER                     DisconnectController;

  //
  // Open and Close Protocol Services
  //
  EFI_OPEN_PROTOCOL                             OpenProtocol;
  EFI_CLOSE_PROTOCOL                            CloseProtocol;
  EFI_OPEN_PROTOCOL_INFORMATION                 OpenProtocolInformation;

  //
  // Library Services
  //
  EFI_PROTOCOLS_PER_HANDLE                      ProtocolsPerHandle;
  EFI_LOCATE_HANDLE_BUFFER                      LocateHandleBuffer;
  EFI_LOCATE_PROTOCOL                           LocateProtocol;
  EFI_INSTALL_MULTIPLE_PROTOCOL_INTERFACES      InstallMultipleProtocolInterfaces;
  EFI_UNINSTALL_MULTIPLE_PROTOCOL_INTERFACES    UninstallMultipleProtocolInterfaces;

  //
  // 32-bit CRC Services
  //
  EFI_CALCULATE_CRC32                           CalculateCrc32;

  //
  // Miscellaneous Services
  //
  EFI_COPY_MEM                                  CopyMem;
  EFI_SET_MEM                                   SetMem;
  EFI_CREATE_EVENT_EX                           CreateEventEx;
} EFI_BOOT_SERVICES;

4.5 EFI Runtime Services Table

UEFI使用EFI运行时服务表，它包含一个表头和指向所有运行时服务的指针。这个表的定义如下面的代码片段所示。除了表头之外，EFI Runtime Services Tables中的所有元素都是函数指针的原型，指向第8节中定义的函数。与EFI启动服务表不同，这个表和它包含的函数指针在UEFI操作系统加载程序和操作系统通过调用EFI_BOOT_SERVICES.ExitBootServices（）控制平台后有效。如果操作系统调用SetVirtualAddressMap()，则该表中的函数指针将固定到指向新的虚拟映射入口点。

///
/// EFI Runtime Services Table.
///
typedef struct {
  ///
  /// The table header for the EFI Runtime Services Table.
  ///
  EFI_TABLE_HEADER                  Hdr;

  //
  // Time Services
  //
  EFI_GET_TIME                      GetTime;
  EFI_SET_TIME                      SetTime;
  EFI_GET_WAKEUP_TIME               GetWakeupTime;
  EFI_SET_WAKEUP_TIME               SetWakeupTime;

  //
  // Virtual Memory Services
  //
  EFI_SET_VIRTUAL_ADDRESS_MAP       SetVirtualAddressMap;
  EFI_CONVERT_POINTER               ConvertPointer;

  //
  // Variable Services
  //
  EFI_GET_VARIABLE                  GetVariable;
  EFI_GET_NEXT_VARIABLE_NAME        GetNextVariableName;
  EFI_SET_VARIABLE                  SetVariable;

  //
  // Miscellaneous Services
  //
  EFI_GET_NEXT_HIGH_MONO_COUNT      GetNextHighMonotonicCount;
  EFI_RESET_SYSTEM                  ResetSystem;

  //
  // UEFI 2.0 Capsule Services
  //
  EFI_UPDATE_CAPSULE                UpdateCapsule;
  EFI_QUERY_CAPSULE_CAPABILITIES    QueryCapsuleCapabilities;

  //
  // Miscellaneous UEFI 2.0 Service
  //
  EFI_QUERY_VARIABLE_INFO           QueryVariableInfo;
} EFI_RUNTIME_SERVICES;

4.6 EFI Configuration Table & Properties Table

EFI配置表是EFI系统表中的ConfigurationTable字段。该表包含一组GUID/指针对。该表的每个元素都由下面的EFI_CONFIGURATION_TABLE结构描述。配置表类型的数量预计会随着时间的推移而增加。这就是为什么使用GUID来标识配置表类型的原因。EFI配置表每种表类型最多只能包含一个实例。

///
/// Contains a set of GUID/pointer pairs comprised of the ConfigurationTable field in the
/// EFI System Table.
///
typedef struct {
  ///
  /// The 128-bit GUID value that uniquely identifies the system configuration table.
  ///
  EFI_GUID    VendorGuid;
  ///
  /// A pointer to the table associated with VendorGuid.
  ///
  VOID        *VendorTable;
} EFI_CONFIGURATION_TABLE;