当linux kernel从UEFI启动之后尽管boot service退出了但是仍然可以使用runtime service。这就引发了一个问题：存在于uefi内存空间的code如何被kernel调用。
首先找一个调用efi runtime service的例子：
static void efi_call_rts(struct work_struct *work) { ... switch (efi_rts_work.efi_rts_id) { case EFI_GET_TIME: status = efi_call_virt(get_time, (efi_time_t *)arg1, (efi_time_cap_t *)arg2); ...
这个函数算是调用runtime service的一个入口。在里面有所有可用的runtime service。调用入口是一个宏：
/* * Wrap around the new efi_call_virt_generic() macros so that the * code doesn't get too cluttered: */ #define efi_call_virt(f, args...) \ efi_call_virt_pointer(efi.runtime, f, args)
efi.runtime是一个包含efi runtime service相关的全局变量,
#define efi_call_virt_pointer(p, f, args...) \
({ \
efi_status_t __s; \
unsigned long __flags; \
\
arch_efi_call_virt_setup(); \
\
__flags = efi_call_virt_save_flags(); \
__s = arch_efi_call_virt(p, f, args); \
efi_call_virt_check_flags(__flags, __stringify(f)); \
\
arch_efi_call_virt_teardown(); \
\
__s; \
})
arch_efi_call_virt_setup() 负责efi 内存上下文的切换。
#define arch_efi_call_virt_setup() \
({ \
efi_virtmap_load(); \
__efi_fpsimd_begin(); \
raw_spin_lock(&efi_rt_lock); \
})
efi_virtmap_load最重要的操作就是switch_mm
void efi_virtmap_load(void)
{
preempt_disable();
efi_set_pgd(&efi_mm);
}
static inline void efi_set_pgd(struct mm_struct *mm)
{
__switch_mm(mm);
__switch_mm最重要的事就是切换页表也就是设置pgd，一旦pgd切换成功，当前的内存执行环境就切换成功了。那么页表创建是在什么时候完成的呢？
通过搜索efi_mm.pgd找到efi_virtmap_init。
static bool __init efi_virtmap_init(void)
{
efi_memory_desc_t *md;
efi_mm.pgd = pgd_alloc(&efi_mm);
。。。
for_each_efi_memory_desc(md) {
。。。
ret = efi_create_mapping(&efi_mm, md);
if (ret) {
这里分配了pgd的内存。看看efi_create_mapping做了什么：
int __init efi_create_mapping(struct mm_struct *mm, efi_memory_desc_t *md)
{
。。。
create_pgd_mapping(mm, md->phys_addr, md->virt_addr,
md->num_pages << EFI_PAGE_SHIFT,
__pgprot(prot_val | PTE_NG), page_mappings_only);
可以看到，页表的创建依赖于从for_each_efi_memory_desc得到的md。md是efi内存映射的描述符：
typedef struct {
u32 type;
u32 pad;
u64 phys_addr;
u64 virt_addr;
u64 num_pages;
u64 attribute;
} efi_memory_desc_t;
它描述了一个从虚拟内存到物理内存的连续映射的内存段。
看看md是如何赋值的：
#define for_each_efi_memory_desc(md) \ for_each_efi_memory_desc_in_map(&efi.memmap, md) #define for_each_efi_memory_desc_in_map(m, md) \ for ((md) = (m)->map; \ (md) && ((void *)(md) + (m)->desc_size) <= (m)->map_end; \ (md) = (void *)(md) + (m)->desc_size)
可知，efi.memmap是md的来源。继续探索它是如何设置的。通过搜索我们找到这里：
static int __init arm_enable_runtime_services(void)
{
...
if (efi_memmap_init_late(efi.memmap.phys_map, mapsize)) { //phys_map保存efi 内存描述符表的物理地址
pr_err("Failed to remap EFI memory map\n");
return 0;
}
...
}
int __init efi_memmap_init_late(phys_addr_t addr, unsigned long size)
{
struct efi_memory_map_data data = {
.phys_map = addr,
.size = size,
.flags = EFI_MEMMAP_LATE,
};
...
return __efi_memmap_init(&data);
}
int __init __efi_memmap_init(struct efi_memory_map_data *data)
{
...
phys_map = data->phys_map;
if (data->flags & EFI_MEMMAP_LATE)
map.map = memremap(phys_map, data->size, MEMREMAP_WB);
else
map.map = early_memremap(phys_map, data->size);
...
set_bit(EFI_MEMMAP, &efi.flags);
efi.memmap = map;
这里稍微复杂一点，__efi_memmap_init函数负责赋值efi.memmap，这个map从phys_map起始的一段内存，这就是所有efi内存描述符表的存储地址。那么这个地址的来源又是哪里？
从source的搜索中发现，初始化efi.memmap的地方只有__efi_memmap_init一处。找到调用__efi_memmap_init的另一函数：efi_memmap_init_early
int __init efi_memmap_init_early(struct efi_memory_map_data *data)
{
/* Cannot go backwards */
WARN_ON(efi.memmap.flags & EFI_MEMMAP_LATE);
data->flags = 0;
return __efi_memmap_init(data);
}
引用该函数的只有一处：
void __init efi_init(void)
{
struct efi_memory_map_data data;
u64 efi_system_table;
/* Grab UEFI information placed in FDT by stub */
efi_system_table = efi_get_fdt_params(&data);
if (!efi_system_table)
return;
if (efi_memmap_init_early(&data) < 0) {
。。。
现在接近真相了，这些原始数据是从fdt里面获取的。似乎非常合理，但是等等，我好像知道一点fdt的秘密，那就是传给kernel的fdt也许根本就是空的，如果是这样，后续的操作还有什么意义？
其实fdt还有另一种途径生成，那就是在真正的kernel代码执行前的efi初始化阶段。
static
efi_status_t allocate_new_fdt_and_exit_boot(void *handle,
efi_loaded_image_t *image,
unsigned long *new_fdt_addr,
char *cmdline_ptr)
{
。。。
status = efi_exit_boot_services(handle, &priv, exit_boot_func);
。。
}
efi_status_t efi_exit_boot_services(void *handle, void *priv,
efi_exit_boot_map_processing priv_func)
{
struct efi_boot_memmap *map;
efi_status_t status;
if (efi_disable_pci_dma)
efi_pci_disable_bridge_busmaster();
status = efi_get_memory_map(&map, true);
if (status != EFI_SUCCESS)
return status;
status = priv_func(map, priv);
。。
}
static efi_status_t exit_boot_func(struct efi_boot_memmap *map, void *priv)
{
。。。
efi_get_virtmap(map->map, map->map_size, map->desc_size,
p->runtime_map, &p->runtime_entry_count);
return update_fdt_memmap(p->new_fdt_addr, map);
}
可以看到得到内存映射的关键函数是efi_get_memory_map
efi_status_t efi_get_memory_map(struct efi_boot_memmap **map,
bool install_cfg_tbl)
{
...
status = efi_bs_call(get_memory_map, &tmp.map_size, NULL, &tmp.map_key,
&tmp.desc_size, &tmp.desc_ver);
该函数通过get_memory_map这个efi的boot time service去获取内存映射的描述符表。至此我们算是从kernel层面清楚了efi runtime service调用所需内存上下文的设置。如果想了解uefi是怎么生成memory map的可以去看firmware的源码。
总结一下：
efi runtime service内存页表的切换流程：
1. 在efi初始化阶段通过调用get_memory_map boot time service将efi memory map信息放到fdt中；
2. efi_init中从fdt获取efi memory map其实地址信息，并存储到efi.memmap中；
3. arm_enable_runtime_services->efi_memmap_init_late->__efi_memmap_init将memory map信息remap并设置到efi.memmap中；
4. 在efi_virtmap_init中创建页表；
4. 通过efi_call_virt调用efi runtime service的时候切换页表执行service call；
总体来看，流程有点绕但是并不复杂，记录下来，留作以后回看。