BL2 image descriptor와 순차 적재

QUESTION

BL2 image descriptor와 순차 적재 단계에서 실제로 바뀌는 상태는 무엇인가?

STRUCTURE

객체와 주소가 놓이는 구조

CALL PATH

실행 흐름

STATE LEDGER

단계별 입력과 출력

각 단계의 입력과 처리 후 바뀌는 상태를 정리한 표다. 사용 중인 소스 버전에서 다른 필드를 변경한다면 그에 맞춰 표도 수정한다.

분석 범위의 전제와 비교해, 다음 단계에 잘못된 입력을 넘긴 부분부터 조사한다.

VISUAL WALKTHROUGH

주소와 객체의 이동을 그림으로 읽기

아래 그림은 주소, 객체를 사용하는 기간, 제어권을 넘기는 시점을 중심으로 정리했다. 실제 주소와 크기는 사용 중인 보드의 bdinfo, 맵 파일과 링커 심벌로 확인한다.

UPSTREAM SOURCE

원본 코드

아래 코드는 Trusted Firmware-A LTS 2.14.3의 bl2/bl2_main.c에서 18-106줄을 그대로 가져온 것이다. 설명을 위해 실제 코드를 가짜 의사 코드로 바꾸지 않았다.

18#include <drivers/console.h>
19#include <drivers/fwu/fwu.h>
20#include <lib/bootmarker_capture.h>
21#include <lib/extensions/pauth.h>
22#include <lib/pmf/pmf.h>
23#include <plat/common/platform.h>
24
25#include "bl2_private.h"
26
27#ifdef __aarch64__
28#define NEXT_IMAGE	"BL31"
29#else
30#define NEXT_IMAGE	"BL32"
31#endif
32
33#if ENABLE_RUNTIME_INSTRUMENTATION
34	PMF_REGISTER_SERVICE(bl_svc, PMF_RT_INSTR_SVC_ID,
35		BL_TOTAL_IDS, PMF_DUMP_ENABLE);
36#endif
37
38/*******************************************************************************
39 * The only thing to do in BL2 is to load further images and pass control to
40 * next BL. The memory occupied by BL2 will be reclaimed by BL3x stages.
41 ******************************************************************************/
42void __no_pauth bl2_main(u_register_t arg0, u_register_t arg1, u_register_t arg2,
43	       u_register_t arg3)
44{
45	entry_point_info_t *next_bl_ep_info;
46
47	/* Enable early console if EARLY_CONSOLE flag is enabled */
48	plat_setup_early_console();
49#if RESET_TO_BL2
50
51	/* Perform early platform-specific setup */
52	bl2_el3_early_platform_setup(arg0, arg1, arg2, arg3);
53
54	/* Perform late platform-specific setup */
55	bl2_el3_plat_arch_setup();
56#else /* RESET_TO_BL2 */
57	/* Perform early platform-specific setup */
58	bl2_early_platform_setup2(arg0, arg1, arg2, arg3);
59
60	/* Perform late platform-specific setup */
61	bl2_plat_arch_setup();
62#endif /* RESET_TO_BL2 */
63
64	if (is_feat_pauth_supported()) {
65#if BL2_RUNS_AT_EL3
66		pauth_init_enable_el3();
67#else
68		pauth_init_enable_el1();
69#endif
70	}
71
72#if ENABLE_RUNTIME_INSTRUMENTATION
73	PMF_CAPTURE_TIMESTAMP(bl_svc, BL2_ENTRY, PMF_CACHE_MAINT);
74#endif
75
76	NOTICE("BL2: %s\n", build_version_string);
77	NOTICE("BL2: %s\n", build_message);
78
79	/* Perform remaining generic architectural setup in S-EL1 */
80	bl2_arch_setup();
81
82#if PSA_FWU_SUPPORT
83	fwu_init();
84#endif /* PSA_FWU_SUPPORT */
85
86	crypto_mod_init();
87
88	/* Initialize authentication module */
89	auth_mod_init();
90
91	/* Initialize the Measured Boot backend */
92	bl2_plat_mboot_init();
93
94	/* Initialize boot source */
95	bl2_plat_preload_setup();
96
97	/* Load the subsequent bootloader images. */
98	next_bl_ep_info = bl2_load_images();
99
100	/* Teardown the Measured Boot backend */
101	bl2_plat_mboot_finish();
102
103	crypto_mod_finish();
104
105#if !BL2_RUNS_AT_EL3
106#ifndef __aarch64__

READING CONTRACT

발췌 범위와 읽기 기준

원문 18-106줄에는 앞뒤 문맥이 포함됩니다. 기준 구문 void __no_pauth bl2_main(은 L42에 있습니다. 발췌 첫 줄을 함수 정의의 시작으로 해석하지 않습니다.

BL2는 단순 복사기가 아니다. parent certificate, image ID, load region, executable 여부와 다음 image parameter list를 한꺼번에 관리한다.

RELATED SOURCE

함께 읽어야 하는 원본 코드

첫 코드 조각만으로 동작이 완성되지 않는 경우 호출 매크로, 객체 정의와 실제 실행 목록을 같은 페이지에 묶었다. 각 조각은 같은 기준 commit에서 가져왔다.

205#endif
206
207	return load_image(image_id, image_data);
208}
209
210/*******************************************************************************
211 * Generic function to load and authenticate an image. The image is actually
212 * loaded by calling the 'load_image()' function. Therefore, it returns the
213 * same error codes if the loading operation failed, or -EAUTH if the
214 * authentication failed. In addition, this function uses recursion to
215 * authenticate the parent images up to the root of trust (if TBB is enabled).
216 ******************************************************************************/
217int load_auth_image(unsigned int image_id, image_info_t *image_data)
218{
219	int err;
220
221	if ((plat_try_img_ops == NULL) || (plat_try_img_ops->next_instance == NULL)) {
222		err = load_auth_image_internal(image_id, image_data);
223	} else {
224		do {
225			err = load_auth_image_internal(image_id, image_data);
226			if (err != 0) {
227				if (plat_try_img_ops->next_instance(image_id) != 0) {
228					return err;
229				}
230			}
231		} while (err != 0);
232	}
233
234	if (err == 0) {
235		/*
236		 * If loading of the image gets passed (along with its
237		 * authentication in case of Trusted-Boot flow) then measure
238		 * it (if MEASURED_BOOT flag is enabled).
239		 */
240		err = plat_mboot_measure_image(image_id, image_data);
241		if (err != 0) {
242			return err;
243		}
244
245		/*
246		 * Flush the image to main memory so that it can be executed
247		 * later by any CPU, regardless of cache and MMU state.
248		 */
249		flush_dcache_range(image_data->image_base,
250				   image_data->image_size);
251	}
252
253	return err;
254}
255
256/*******************************************************************************
257 * Print the content of an entry_point_info_t structure.
258 ******************************************************************************/
259void print_entry_point_info(const entry_point_info_t *ep_info)
260{
261	INFO("Entry point address = 0x%lx\n", ep_info->pc);
262	INFO("SPSR = 0x%x\n", ep_info->spsr);
263
264#define PRINT_IMAGE_ARG(n)					\
265	VERBOSE("Argument #" #n " = 0x%llx\n",			\
266		(unsigned long long) ep_info->args.arg##n)
267
268	PRINT_IMAGE_ARG(0);
269	PRINT_IMAGE_ARG(1);
270	PRINT_IMAGE_ARG(2);
271	PRINT_IMAGE_ARG(3);
272#ifdef __aarch64__
273	PRINT_IMAGE_ARG(4);
274	PRINT_IMAGE_ARG(5);
275	PRINT_IMAGE_ARG(6);

122	return &bl_load_info;
123}
124
125/*******************************************************************************
126 * This function creates the list of executable images, by populating and
127 * linking each `bl_params_node_t` type node, using the internal array of
128 * image descriptor provided by bl_mem_params_desc_ptr. It also populates
129 * and returns `bl_params_t` type structure that contains head of the list
130 * of executable images.
131 ******************************************************************************/
132bl_params_t *get_next_bl_params_from_mem_params_desc(void)
133{
134	unsigned int count;
135	unsigned int img_id = 0U;
136	unsigned int link_index = 0U;
137	bl_params_node_t *bl_current_exec_node = NULL;
138	bl_params_node_t *bl_last_exec_node = NULL;
139	bl_mem_params_node_t *desc_ptr;
140
141	/* If there is no image to start with, return NULL */
142	if (bl_mem_params_desc_num == 0U)
143		return NULL;
144
145	/* Get the list HEAD */
146	for (count = 0U; count < bl_mem_params_desc_num; count++) {
147
148		desc_ptr = &bl_mem_params_desc_ptr[count];
149
150		if ((EP_GET_EXE(desc_ptr->ep_info.h.attr) == EXECUTABLE) &&
151			(EP_GET_FIRST_EXE(desc_ptr->ep_info.h.attr) == EP_FIRST_EXE)) {
152			next_bl_params.head = &desc_ptr->params_node_mem;
153			link_index = count;
154			break;
155		}
156	}
157
158	/* Make sure we have a HEAD node */
159	assert(next_bl_params.head != NULL);
160
161	/* Populate the HEAD information */
162	SET_PARAM_HEAD(&next_bl_params, PARAM_BL_PARAMS, VERSION_2, 0U);
163
164	/*
165	 * Go through the image descriptor array and create the list.
166	 * This bounded loop is to make sure that we are not looping forever.
167	 */
168	for (count = 0U; count < bl_mem_params_desc_num; count++) {
169
170		desc_ptr = &bl_mem_params_desc_ptr[link_index];
171
172		/* Make sure the image is executable */
173		assert(EP_GET_EXE(desc_ptr->ep_info.h.attr) == EXECUTABLE);
174
175		/* Get the memory for current node */
176		bl_current_exec_node = &desc_ptr->params_node_mem;
177
178		/* Populate the image information */
179		bl_current_exec_node->image_id = desc_ptr->image_id;
180		bl_current_exec_node->image_info = &desc_ptr->image_info;
181		bl_current_exec_node->ep_info = &desc_ptr->ep_info;
182
183		if (bl_last_exec_node != NULL) {
184			/* Assert if loop detected */
185			assert(bl_last_exec_node->next_params_info == NULL);
186
187			/* Link the previous node to the current one */
188			bl_last_exec_node->next_params_info = bl_current_exec_node;
189		}
190
191		/* Update the last node */
192		bl_last_exec_node = bl_current_exec_node;
193
194		/* If no next hand-off image then break out */
195		img_id = desc_ptr->next_handoff_image_id;
196		if (img_id == INVALID_IMAGE_ID)
197			break;
198
199		/* Get the index for the next hand-off image */
200		link_index = get_bl_params_node_index(img_id);
201		assert((link_index > 0U) &&
202			(link_index < bl_mem_params_desc_num));
203	}
204
205	/* Invalid image is expected to terminate the loop */
206	assert(img_id == INVALID_IMAGE_ID);
207
208	return &next_bl_params;
209}
210
211/*******************************************************************************
212 * This function populates the entry point information with the corresponding
213 * config file for all executable BL images described in bl_params.
214 ******************************************************************************/
215void populate_next_bl_params_config(bl_params_t *bl2_to_next_bl_params)
216{
217	/*
218	 * With Firmware Handoff configuration data is shared dynamically, most of
219	 * the *_CONFIG files will be deprecated. Avoid populating the entry point
220	 * arguments with their information as they're discarded anyway.
221	 */
222#if !TRANSFER_LIST
223	bl_params_node_t *params_node;
224	unsigned int fw_config_id;
225	uintptr_t fw_config_base;
226	bl_mem_params_node_t *mem_params;

DETAILS

내부 동작을 더 깊게 읽기

IMPLEMENTATION NOTES

구현을 읽을 때 놓치기 쉬운 부분

OBJECT LIFETIME

객체와 수명

FAILURE PATH

실패 지점과 증상

로그가 끊긴 함수뿐 아니라 그 함수에 주소, 크기, 플래그를 전달한 앞 단계도 조사한다. 오류 처리 후 등록된 객체나 하드웨어 설정이 그대로 남아 있는지도 확인한다.

EVIDENCE

소스 밖에서 확인할 증거

소스에서 파악한 동작을 실제 빌드 결과와 대상 보드의 로그로 확인한다. 아래 명령의 보드 이름과 툴체인 접두사는 사용 중인 빌드 환경에 맞게 바꾼다.

LAB

직접 확인할 실험

1. 01
   descriptor list와 FIP ToC 대조

   BL2 platform setup 진입 전후에 bl_mem_params_node_t의 주소·크기·반환값과 timestamp를 함께 남긴다.

2. 02
   BL32 크기를 늘려 bounds 실패 확인

   image descriptor walk 진입 전후에 image_info_t의 주소·크기·반환값과 timestamp를 함께 남긴다.

3. 03
   bl_params list를 BL31 진입 로그와 비교

   load/auth images 진입 전후에 entry_point_info_t의 주소·크기·반환값과 timestamp를 함께 남긴다.

PRIMARY REFERENCES

원문과 다음 글