리눅스 펌웨어가 뭐야?

리눅스에서 펌웨어는 '펌웨어'를 뜻하는데, 하드웨어 장치 자체에서 실행되는 프로그램으로 일반적으로 장치 플래시에 저장됩니다. Linux 시스템에서 장치 드라이버는 커널 상태이고 펌웨어 파일은 사용자 상태입니다. 따라서 장치 드라이버가 펌웨어 파일을 성공적으로 로드하려면 안전하고 안정적이며 신뢰할 수 있는 메커니즘이 필요합니다.

이 튜토리얼의 운영 환경: linux7.3 시스템, Dell G3 컴퓨터.

리눅스 펌웨어란

펌웨어는 하드웨어 장치 자체에서 실행되는 프로그램입니다. 펌웨어는 일반적으로 장치 플래시에 저장됩니다. 비용과 편의상의 이유로 하드웨어 장치의 실행 프로그램은 일반적으로 특정 형식의 펌웨어 파일로 패키지화되어 터미널 시스템에 저장되고, 하드웨어 장치는 터미널 시스템을 통해 업그레이드됩니다.

Linux 커널 개발 과정에서 개발자는 터치, 충전, 선형 모터, 스토리지, WIFI 장치 등과 같은 주변 드라이버 장치를 디버그합니다. 펌웨어를 업데이트해야 하는 상황도 있습니다. Linux 시스템에서 장치 드라이버는 커널 상태이고 펌웨어 파일은 사용자 상태입니다. 따라서 장치 드라이버가 펌웨어 파일을 성공적으로 로드하려면 안전하고 안정적이며 신뢰할 수 있는 메커니즘이 필요합니다.

장치 드라이버가 커널 모드에서 사용자 모드 펌웨어 파일을 안정적으로 로드하는 문제를 해결하기 위해 Linux 시스템에서는 펌웨어 하위 시스템을 제공합니다.

Linux 펌웨어 하위 시스템 프로세스 소개

Linux 펌웨어 하위 시스템은 sysfs 및 uevent 메커니즘을 기반으로 구현됩니다.

드라이버가 펌웨어 시스템 기능 인터페이스를 호출하여 펌웨어를 적용한 후 펌웨어 하위 시스템은 펌웨어 컴파일 커널을 사용하여 획득에 실패하면 펌웨어 캐시를 사용하여 펌웨어를 획득합니다. 기본 경로 커널이 사용됩니다. 펌웨어를 직접 찾으세요. 여전히 획득에 실패하면 uevent 메시지를 init 프로세스에 보고합니다. init 프로세스는 uevent 메시지를 수신하고 하위 시스템 유형이 펌웨어인 메시지를 필터링합니다. init 프로세스는 uevent 메시지에서 가리키는 펌웨어 정보를 기반으로 펌웨어를 검색하고, 사용자 상태에서 얻은 펌웨어 내용을 sysfs에서 제공하는 파일 노드 인터페이스를 통해 커널 상태에 기록하여 드라이버가 데이터를 얻을 수 있도록 합니다. 펌웨어 파일의.

Linux 펌웨어 시스템은 다양한 시나리오에서 펌웨어 파일을 얻을 수 있는 다양한 방법을 제공합니다.

1) 커널에 직접 컴파일하는 방법

2) 펌웨어 캐싱 방법

3) 커널에 따라 직접 경로를 지정하는 방법:

4) init 프로세스를 통해 처리를 지원하는 방법;

Linux 펌웨어 하위 시스템 흐름도

Linux 펌웨어 하위 시스템 주요 기능 인터페이스

주요 기능 인터페이스:

주요 유형의 애플리케이션 펌웨어 인터페이스는 동기식과 비동기식으로 구분됩니다.

일반적으로 펌웨어를 신청하는 과정은 시간이 많이 걸리고 펌웨어 업그레이드 과정도 시간이 많이 걸립니다. 따라서 비동기 함수 인터페이스를 사용하여 구현하거나 먼저 드라이버에서 작업 대기열을 만들고 동기를 호출할 수 있습니다. 이를 구현하기 위한 함수 인터페이스입니다.

그 중:

• 커널은 request_firmware 함수를 호출하여 펌웨어 파일에 적용됩니다.

• 커널은 펌웨어 파일을 얻은 후 release_firmware를 호출하여 관련 메모리를 해제합니다.

그 중:

• request_firmware_direct 인터페이스는 커널이 지정한 경로에서 펌웨어만 검색하고 펌웨어를 얻기 위해 uevent 메커니즘을 사용하지 않습니다.

• request_firmware_nowait 인터페이스는 드라이버 프로브 시간을 차단할 수 없는 비동기 작업 대기열을 통해 펌웨어를 얻습니다.

Linux 펌웨어 하위 시스템 구현 프로세스

request_firmware 구현 프로세스

request_firmware 함수는 _request_firmware_prepare 함수를 호출하여 다양한 차등 기능을 달성하기 위해 다양한 플래그 비트를 설정합니다.

• _request_firmware_prepare 함수:

CONFIG_FW_LOADER 매크로 스위치를 켠 것에 따라 먼저 fw_get_builtin_firmware 함수를 호출하여 펌웨어 파일이 커널에 컴파일되었는지 확인합니다.

그런 다음 fw_lookup_and_allocate_buf 함수를 호출하여 전역 fw_cache 구조의 연결 목록이 현재 요청된 펌웨어의 이름을 기록했는지 확인합니다. 현재 요청한 펌웨어의 이름이 존재하지 않는 경우 해당 메모리 공간을 동적으로 할당하고 현재 요청한 펌웨어의 이름을 전역 fw_cache 구조의 연결 목록에 추가합니다.

• fw_get_filesystem_firmware 함수

주로 커널이 제공하는 기본 경로를 통해 펌웨어 파일을 검색하고 kernel_read_file_from_path 함수를 호출합니다. 펌웨어 파일을 찾을 수 없으면 FW_OPT_USERHELPER 플래그 비트를 사용하여 USER_HELPER 모드가 활성화되었는지 여부를 결정합니다.

그 중:

펌웨어 시스템의 기본 경로는 다음과 같습니다.

기본 경로는 커널 명령줄을 통해 추가할 수 있으며, module_param_string 인터페이스를 통해 변수 경로에 전달되어 새 경로를 사용자 정의할 수 있습니다. .

USER_HELPER 모드

이 기능은 커널이 CONFIG_FW_LOADER_USER_HELPER를 켠 후에만 지원됩니다. 주요 기능은 커널을 통해 uevent 메시지를 init 프로세스에 보고하고, init 프로세스를 통해 펌웨어 정보를 얻고, 이를 기본 sysfs 노드에 쓰는 것입니다.

fw_load_from_user_helper 함수:

먼저 fw_create_instance 함수를 호출하여 장치 장치, 클래스 파일 및 속성 파일을 생성하고 펌웨어_priv 구조를 할당합니다.

그러면 /sys/class/firmware 아래에 장치 이름을 디렉터리 이름으로 사용하는 디렉터리가 생성됩니다.

이 디렉토리에는 세 가지 속성이 포함되어 있습니다.

• loading:

  은 1로 설정됩니다. 이 속성은 1부터 시작하는 펌웨어 로딩을 담당하는 사용자 공간에 의해 설정됩니다.

  은 0으로 설정됩니다. 로딩 프로세스가 완료될 때 ;

  이 - 1로 설정되면 펌웨어 로딩 프로세스가 종료됩니다.

• data:

  는 펌웨어 데이터를 수신하는 데 사용됩니다. 로드가 설정된 후 사용자 공간 프로세스는 이 속성에 펌웨어를 기록합니다.

• device:

  /sys/devices 아래의 해당 항목에 대한 심볼릭 링크입니다.

• timeout:

  uevent를 통한 펌웨어 적용의 기본 최대 제한 시간은 60S이며, 상위 계층 쓰기 제한 시간을 지원합니다.

_request_firmware_load 함수:

먼저 uevent 보고를 비활성화하고, device_add 함수를 호출하여 장치를 추가한 다음, 펌웨어_uevent 함수 호출을 트리거합니다. 그중 펌웨어 이름, 시간 초과 기간, 비동기 여부 등 uevent가 보고하는 정보 형식을 입력합니다.

다음 단계는 uevent 보고 기능을 활성화하는 동시에 kobject_uevent 함수를 호출하여 상위 계층 ueventd에 추가 작업 유형을 보고하는 것입니다.

그런 다음 fw_state_wait_timeout 함수를 호출하고 미리 설정된 제한 시간 내에 상위 계층 ueventd의 처리를 기다립니다.

완료량을 받은 후 타임아웃에 도달하거나 깨어날 경우 기존에 적용되었던 메모리가 해제되며, 디바이스, 클래스 등 메모리 정보도 해제됩니다.

ueventd 관련 펌웨어 처리 흐름

Ueventd는 init 프로세스에서 중요한 모듈이며 주로 selinux, 개발 장치 생성, uevent 메시지의 커널 보고 모니터링, 펌웨어 로딩 등을 처리합니다.

FirmwareHandler 처리 흐름:

FirmwareHandler의 HandleUevent 메서드는 주로 펌웨어 로딩과 기본 노드 간의 상호 작용 프로세스를 처리합니다.

처리하기 전에 먼저 uevent 메시지의 하위 시스템 유형이 펌웨어 필드인지 확인하세요. 이 유형은 커널의 펌웨어 모듈에 의해서만 보고될 수 있습니다.

HandleUevent는 주로 메인 스레드를 통해 다양한 하위 스레드를 생성하여 커널과 다른 드라이버의 펌웨어 요청을 병렬로 처리합니다.

ProcessFirmwareEvent 함수

먼저 ueventd가 지원하는 경로에 검색된 펌웨어 파일이 존재하는지 확인하기 위해 루프를 돌고, 존재한다면 기본 로딩 속성 파일을 1에 쓰고, 얻은 펌웨어 파일을 복사하여 씁니다. 기본 데이터 파일에 . 완료 후 기본 로딩 속성 파일에 0이 기록됩니다.

이 시점에서 커널은 사용자 공간에서 작성한 펌웨어 파일 정보를 얻었습니다.

그 중:

ueventd는 기본적으로 펌웨어 검색 경로를 지원합니다:

ueventd.rc 파일에 지정된 펌웨어 디렉토리에서.

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