secure boot (一)fit image

前言

secure boot 和FIT Image是前段時(shí)間接觸到的，其實(shí)早就該總結(jié)下了，奈何懶癌犯了，拖了好久才寫出來。

成都創(chuàng)新互聯(lián)自2013年創(chuàng)立以來，先為陽江等服務(wù)建站，陽江等地企業(yè)，進(jìn)行企業(yè)商務(wù)咨詢服務(wù)。為陽江企業(yè)網(wǎng)站制作PC+手機(jī)+微官網(wǎng)三網(wǎng)同步一站式服務(wù)解決您的所有建站問題。

之前也有人問我，工作后最大的感受是什么？我的回答是：“快速學(xué)習(xí)”。

就嵌入式來講，大多數(shù)應(yīng)屆生在校期間可能都沒做過完整的項(xiàng)目，僅憑在校期間學(xué)習(xí)的內(nèi)容很難勝任公司的要求。

就底層驅(qū)動(dòng)來講，雖然我之前也學(xué)習(xí)過韋東山老師的上s3c2440的課程，但是到了公司才發(fā)現(xiàn)，這些內(nèi)容其實(shí)都已經(jīng)過時(shí)了。

但并不是說這些內(nèi)容都沒有必要去學(xué)習(xí)了。在學(xué)習(xí)的過程中，認(rèn)為最重要的是培養(yǎng)我們的自學(xué)能力。

很多初學(xué)者在剛開始學(xué)習(xí)時(shí)，可能就敗在了搭建環(huán)境上。搭建環(huán)境時(shí)遇到問題不知道怎么辦？

我們?nèi)粘ｉ_發(fā)中遇到的90%的問題，在網(wǎng)上都有人遇到過，也有相應(yīng)的解決辦法。學(xué)會(huì)利用bing，google，stackoverflow等搜索工具是一項(xiàng)很重要的技能。

如果遇到了網(wǎng)上沒有的問題怎么辦？軟件問題要先搞清楚原理，再去看代碼邏輯。硬件問題看官方手冊(cè)。像Linux kernel，ARM等都提供了完善的手冊(cè)，大部分問題在手冊(cè)中都有相應(yīng)說明。

好了，扯遠(yuǎn)了。下面回歸正題。

本文主要介紹了FIT Image起源，制作方法，its的語法結(jié)構(gòu)，bootm 啟動(dòng)FIT Image的方式。

本文這篇文章是對(duì)后面介紹的secure boot做鋪墊。ARMv8 secure boot一種實(shí)現(xiàn)的方式就是利用了FIT Image的特性。

zImage，uImage， Legacy uImage 和 FIT uImage

內(nèi)核經(jīng)過編譯后，會(huì)生成一個(gè)elf的可執(zhí)行程序，叫vmlinux，這個(gè)就是原始的未經(jīng)任何處理加工的原版內(nèi)核elf文件。不過，最終燒寫在嵌入式設(shè)備上的并不是這個(gè)文件。而是經(jīng)過objcopy工具加工后的專門用于燒錄的鏡像格式Image。

原則上Image就可以直接被燒錄到Flash上進(jìn)行啟動(dòng)執(zhí)行，但linux的內(nèi)核開發(fā)者覺得Image還是太大了，因此對(duì)Image進(jìn)行了壓縮，并且在Image壓縮后的文件的前端附加了一部分解壓縮代碼，構(gòu)成了一個(gè)壓縮格式的鏡像文件就叫zImage。

解壓的時(shí)候，通過zImage鏡像頭部的解壓縮代碼進(jìn)行自解壓，然后執(zhí)行解壓出來的內(nèi)核鏡像。

Uboot要正確啟動(dòng)Linux內(nèi)核，就需要知道內(nèi)核的一些信息，比如鏡像的類型（kernel image，dtb，ramdisk image），鏡像在內(nèi)存的位置，鏡像的鏈接地址，鏡像文件是否有壓縮等等。

Uboot為了拿到這些信息，發(fā)明了一種內(nèi)核格式叫uImage，也叫Legacy uImage。uImage是由zImage加工得到的，uboot中有一個(gè)工具mkimage，該工具會(huì)給zImage加一個(gè)64字節(jié)的header，將啟動(dòng)內(nèi)核所需的信息存儲(chǔ)在header中。uboot啟動(dòng)后，從header中讀取所需的信息，按照指示，進(jìn)行相應(yīng)的動(dòng)作即可。

header格式可以參考：include/image.h。mkimage源碼在tools/mkimage

FIT image的來源

有了Legacy uImage后，為什么又搞出來一個(gè)FIT uImage呢？

在Linus Torvalds 看來，內(nèi)核中arch/arm/mach-xxx充斥著大量的垃圾代碼。因?yàn)閮?nèi)核并不關(guān)心板級(jí)細(xì)節(jié)，比如板上的platform設(shè)備、resource、i2c_board_info、spi_board_info等等。大家有興趣可以看下s3c2410的板級(jí)目錄，代碼量在數(shù)萬行。

因此，ARM社區(qū)引入了Device Tree，使用Device Tree后，許多硬件的細(xì)節(jié)可以直接透過它傳遞給Linux，而不再需要在kernel中進(jìn)行大量的冗余編碼。

為了更好的支持單個(gè)固件的通用性，Uboot也需要對(duì)這種uImage固件進(jìn)行支持。FIT uImage中加入多個(gè)dtb文件和ramdisk文件，當(dāng)然如果需要的話，同樣可以支持多個(gè)kernel文件。

內(nèi)核中的FDT全程為flattened device tree，F(xiàn)IT全稱叫flattened image tree。FIT利用了Device Tree Source files（DTS）的語法，生成的Image文件也和dtb文件類似（稱作itb）。

這樣的目的就是能夠使同一個(gè)uImage能夠在Uboot中選擇特定的kernel/dtb和ramdisk進(jìn)行啟動(dòng)了，達(dá)成一個(gè)uImage可以通用多個(gè)板型的目的。

制作FIT Image

制作FIT Image需要用到兩個(gè)工具，mkimage和的dtc。dtc要導(dǎo)入到環(huán)境變量$PATH中，mkimage會(huì)調(diào)用dtc。

mkimage的輸入為 image source file,它定義了啟動(dòng)過程中image的各種屬性，擴(kuò)展名為.its。its只是描述了Image的屬性，實(shí)際的Image data 是在uImage中，具體路徑由its指定。

如下是kernel 的its文件,后面會(huì)介紹各項(xiàng)內(nèi)容的含義。

/*
 * Simple U-Boot uImage source file containing a single kernel
 */

/dts-v1/;

/ {
	description = "Simple image with single Linux kernel";
	#address-cells = <1>;

	images {
		kernel@1 {
			description = "Vanilla Linux kernel";
			data = /incbin/("./vmlinux.bin.gz");	# Image data 具體路徑
			type = "kernel";
			arch = "ppc";
			os = "linux";
			compression = "gzip";
			load = <00000000>;
			entry = <00000000>;
			hash@1 {
				algo = "crc32";
			};
			hash@2 {
				algo = "sha1";
			};
		};
	};

	configurations {
		default = "config@1";
		config@1 {
			description = "Boot Linux kernel";
			kernel = "kernel@1";
		};
	};
};

mkimage的輸出是一個(gè)后綴為.itb的二進(jìn)制文件，包含了所有需要的數(shù)據(jù)（kernel，dtb，ramdisk）。itb文件制作好之后，就可以直接加載到嵌入式設(shè)備上，通過bootm命令啟動(dòng)。

總結(jié)下制作FIT Image的4個(gè)必要文件：

mkimage，
dtc
its（image source file (*.its)）
image data file(s)。

its語法結(jié)構(gòu)

uImage Tree 的根節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)

/ o image-tree
    |- description = "image description"
    |- timestamp = <>
    |- #address-cells = <1>
    |
    o images
    | |
    | o image@1 {...}
    | o image@2 {...}
    | ...
    |
    o configurations
      |- default = "conf@1"
      |
      o conf@1 {...}
      o conf@2 {...}
      ...

description：描述uImage的文本。
timestamp：修改Image鏡像的時(shí)間，由mkimage工具自動(dòng)生成。在security boot中，timestamp不同也會(huì)被認(rèn)為是不同的Image。
images：子鏡像，如kernel Image，ramdisk Image。
configurations：配置項(xiàng)節(jié)點(diǎn)，可以將不同類型的二進(jìn)制文件，根據(jù)不同的場(chǎng)景，組合起來，形成一個(gè)個(gè)的配置項(xiàng)。u-boot在boot的時(shí)候，以配置項(xiàng)為單位加載、執(zhí)行，這樣就可以根據(jù)不同的場(chǎng)景，方便的選擇不同的配置。

'/images' node

該節(jié)點(diǎn)中描述了Image鏡像必要的信息.

 o image@1
   |- description = "component sub-image description"
   |- data = /incbin/("path/to/data/file.bin")
   |- type = "sub-image type name"
   |- arch = "ARCH name"
   |- os = "OS name"
   |- compression = "compression name"
   |- load = <00000000>
   |- entry = <00000000>
   |
   o hash@1 {...}
   o hash@2 {...}
   ...

description：子鏡像的文本描述，可以隨便寫。
type：子鏡像的類型，比如standalone，kernel，ramdisk，firmware等等。
data：包含該節(jié)點(diǎn)二進(jìn)制文件的路徑。
compression：壓縮方式，比如none，gzip，bzip2。
os：操作系統(tǒng)的名稱，如solaris，uboot，qnx等。
arch：平臺(tái)架構(gòu)，如arm，mips，i386等。
entry：二進(jìn)制文件入口地址，即鏈接地址。
load：二進(jìn)制文件的加載位置。
hash@1：鏡像使用的校驗(yàn)算法，如sha256，crc32等。

Hash nodes

o hash@1
  |- algo = "hash or checksum algorithm name"
  |- value = [hash or checksum value]

algo：算法名稱，如crc32，md5，sha256等。
value：算法校驗(yàn)值，即algo計(jì)算后的數(shù)值。

'/configurations' node

o configurations
  |- default = "default configuration sub-node unit name"
  |
  o config@1 {...}
  o config@2 {...}
  ...

default：默認(rèn)的子節(jié)點(diǎn)的配置
config@1: 該配置具體使用那些kernel Image，ramdisk Image等。

Configuration nodes

o config@1
  |- description = "configuration description"
  |- kernel = "kernel sub-node unit name"
  |- ramdisk = "ramdisk sub-node unit name"
  |- fdt = "fdt sub-node unit-name" [, "fdt overlay sub-node unit-name", ...]
  |- fpga = "fpga sub-node unit-name"
  |- loadables = "loadables sub-node unit-name"

description：該配置的名稱。
kernel：鏡像類型為kernel的單元的名稱。
ramdisk：鏡像類型為ramdisk的單元的名稱。
fdt：鏡像類型為fdt的單元的名稱。
loadables：額外的可加載的二進(jìn)制文件的列表，U-Boot將在給定的起始地址加載每個(gè)二進(jìn)制文件。

舉例

如下是一個(gè)有多種kernels, ramdisks and FDT blobs鏡像多套配置的its文件。它包含了3種配置，每種配置使用了不同的kernel、ramdisk和fdt，默認(rèn)配置項(xiàng)由“default”指定，當(dāng)然也可以在運(yùn)行時(shí)指定。

/*
 * U-Boot uImage source file with multiple kernels, ramdisks and FDT blobs
 */

/dts-v1/;

/ {
	description = "Various kernels, ramdisks and FDT blobs";
	#address-cells = <1>;

	images {
		kernel@1 {
			description = "vanilla-2.6.23";
			data = /incbin/("./vmlinux.bin.gz");
			type = "kernel";
			arch = "ppc";
			os = "linux";
			compression = "gzip";
			load = <00000000>;
			entry = <00000000>;
			hash@1 {
				algo = "md5";
			};
			hash@2 {
				algo = "sha1";
			};
		};

		kernel@2 {
			description = "2.6.23-denx";
			data = /incbin/("./2.6.23-denx.bin.gz");
			type = "kernel";
			arch = "ppc";
			os = "linux";
			compression = "gzip";
			load = <00000000>;
			entry = <00000000>;
			hash@1 {
				algo = "sha1";
			};
		};

		kernel@3 {
			description = "2.4.25-denx";
			data = /incbin/("./2.4.25-denx.bin.gz");
			type = "kernel";
			arch = "ppc";
			os = "linux";
			compression = "gzip";
			load = <00000000>;
			entry = <00000000>;
			hash@1 {
				algo = "md5";
			};
		};

		ramdisk@1 {
			description = "eldk-4.2-ramdisk";
			data = /incbin/("./eldk-4.2-ramdisk");
			type = "ramdisk";
			arch = "ppc";
			os = "linux";
			compression = "gzip";
			load = <00000000>;
			entry = <00000000>;
			hash@1 {
				algo = "sha1";
			};
		};

		ramdisk@2 {
			description = "eldk-3.1-ramdisk";
			data = /incbin/("./eldk-3.1-ramdisk");
			type = "ramdisk";
			arch = "ppc";
			os = "linux";
			compression = "gzip";
			load = <00000000>;
			entry = <00000000>;
			hash@1 {
				algo = "crc32";
			};
		};

		fdt@1 {
			description = "tqm5200-fdt";
			data = /incbin/("./tqm5200.dtb");
			type = "flat_dt";
			arch = "ppc";
			compression = "none";
			hash@1 {
				algo = "crc32";
			};
		};

		fdt@2 {
			description = "tqm5200s-fdt";
			data = /incbin/("./tqm5200s.dtb");
			type = "flat_dt";
			arch = "ppc";
			compression = "none";
			load = <00>;
			hash@1 {
				algo = "sha1";
			};
		};

	};

	configurations {
		default = "config@1";

		config@1 {
			description = "tqm5200 vanilla-2.6.23 configuration";
			kernel = "kernel@1";
			ramdisk = "ramdisk@1";
			fdt = "fdt@1";
		};

		config@2 {
			description = "tqm5200s denx-2.6.23 configuration";
			kernel = "kernel@2";
			ramdisk = "ramdisk@1";
			fdt = "fdt@2";
		};

		config@3 {
			description = "tqm5200s denx-2.4.25 configuration";
			kernel = "kernel@3";
			ramdisk = "ramdisk@2";
		};
	};
};

FIT Image的編譯和啟動(dòng)

在服務(wù)器上，可以使用mkimage工具制作 FIT Image。

如下是kernel_fdt.its，下面將使用該文件制作itb。

/*
 * Simple U-Boot uImage source file containing a single kernel and FDT blob
 */

/dts-v1/;

/ {
	description = "Simple image with single Linux kernel and FDT blob";
	#address-cells = <1>;

	images {
		kernel@1 {
			description = "Vanilla Linux kernel";
			data = /incbin/("./vmlinux.bin.gz");
			type = "kernel";
			arch = "ppc";
			os = "linux";
			compression = "gzip";
			load = <00000000>;
			entry = <00000000>;
			hash@1 {
				algo = "crc32";
			};
			hash@2 {
				algo = "sha1";
			};
		};
		fdt@1 {
			description = "Flattened Device Tree blob";
			data = /incbin/("./target.dtb");
			type = "flat_dt";
			arch = "ppc";
			compression = "none";
			hash@1 {
				algo = "crc32";
			};
			hash@2 {
				algo = "sha1";
			};
		};
	};

	configurations {
		default = "conf@1";
		conf@1 {
			description = "Boot Linux kernel with FDT blob";
			kernel = "kernel@1";
			fdt = "fdt@1";
		};
	};
};

$ mkimage -f kernel_fdt.its kernel_fdt.itb
DTC: dts->dtb  on file "kernel_fdt.its"
$
$ mkimage -l kernel_fdt.itb
FIT description: Simple image with single Linux kernel and FDT blob
Created:	 Tue Mar 11 16:29:22 2008
 Image 0 (kernel@1)
  Description:	Vanilla Linux kernel
  Type:		Kernel Image
  Compression:	gzip compressed
  Data Size:	 Bytes = 1066.44 kB = 1.04 MB
  Architecture: PowerPC
  OS:		Linux
  Load Address: 0x00000000
  Entry Point:	0x00000000
  Hash algo:	crc32
  Hash value:	2c0cc807
  Hash algo:	sha1
  Hash value:	264be42cfd44cdf59a3bb
 Image 1 (fdt@1)
  Description:	Flattened Device Tree blob
  Type:		Flat Device Tree
  Compression:	uncompressed
  Data Size:	 Bytes = 16.00 kB = 0.02 MB
  Architecture: PowerPC
  Hash algo:	crc32
  Hash value:	0d655d71
  Hash algo:	sha1
  Hash value:	25ab4e15cd4b8ad9c318ce52def
 Default Configuration: 'conf@1'
 Configuration 0 (conf@1)
  Description:	Boot Linux kernel with FDT blob
  Kernel:	kernel@1
  FDT:		fdt@1

在當(dāng)前目錄下就可以找到kernel_fdt.itb，itb文件就可以加載到設(shè)備上啟動(dòng)。

> tftp  /path/to/tftp/location/kernel_fdt.itb
Using FEC device
TFTP from server 192.168.1.1; our IP address is 192.168.160.5
Filename '/path/to/tftp/location/kernel_fdt.itb'.
Load address: 0x
Loading: #################################################################
	 ###########
done
Bytes transferred =  (10ef10 hex)
=> iminfo

## Checking Image at 00 ...
   FIT image found
   FIT description: Simple image with single Linux kernel and FDT blob
   Created:	    2008-03-11	15:29:22 UTC
    Image 0 (kernel@1)
     Description:  Vanilla Linux kernel
     Type:	   Kernel Image
     Compression:  gzip compressed
     Data Start:   0x009000ec
     Data Size:     Bytes =  1 MB
     Architecture: PowerPC
     OS:	   Linux
     Load Address: 0x00000000
     Entry Point:  0x00000000
     Hash algo:    crc32
     Hash value:   2c0cc807
     Hash algo:    sha1
     Hash value:   264be42cfd44cdf59a3bb
    Image 1 (fdt@1)
     Description:  Flattened Device Tree blob
     Type:	   Flat Device Tree
     Compression:  uncompressed
     Data Start:   0x00a0abdc
     Data Size:     Bytes = 16 kB
     Architecture: PowerPC
     Hash algo:    crc32
     Hash value:   0d655d71
     Hash algo:    sha1
     Hash value:   25ab4e15cd4b8ad9c318ce52def
    Default Configuration: 'conf@1'
    Configuration 0 (conf@1)
     Description:  Boot Linux kernel with FDT blob
     Kernel:	   kernel@1
     FDT:	   fdt@1
=> bootm
## Booting kernel from FIT Image at 00 ...
   Using 'conf@1' configuration
   Trying 'kernel@1' kernel subimage
     Description:  Vanilla Linux kernel
     Type:	   Kernel Image
     Compression:  gzip compressed
     Data Start:   0x009000ec
     Data Size:     Bytes =  1 MB
     Architecture: PowerPC
     OS:	   Linux
     Load Address: 0x00000000
     Entry Point:  0x00000000
     Hash algo:    crc32
     Hash value:   2c0cc807
     Hash algo:    sha1
     Hash value:   264be42cfd44cdf59a3bb
   Verifying Hash Integrity ... crc32+ sha1+ OK
   Uncompressing Kernel Image ... OK
## Flattened Device Tree from FIT Image at 00
   Using 'conf@1' configuration
   Trying 'fdt@1' FDT blob subimage
     Description:  Flattened Device Tree blob
     Type:	   Flat Device Tree
     Compression:  uncompressed
     Data Start:   0x00a0abdc
     Data Size:     Bytes = 16 kB
     Architecture: PowerPC
     Hash algo:    crc32
     Hash value:   0d655d71
     Hash algo:    sha1
     Hash value:   25ab4e15cd4b8ad9c318ce52def
   Verifying Hash Integrity ... crc32+ sha1+ OK
   Booting using the fdt blob at 0xa0abdc
   Loading Device Tree to 007fc000, end 007fffff ... OK
[    0.000000] Using lite5200 machine description
[    0.000000] Linux version 2.6.24-rc6-gaebecdfc (m8@hekate) (gcc version 4.0.0 (DENX ELDK 4.1 4.0.0)) #1 Sat Jan 12 15:38:48 CET 2008

bootm啟動(dòng)不同的配置

對(duì)于FIT Image，bootm有多種啟動(dòng)方式。

1. bootm 
2. bootm []:
3. bootm []#[#]: []:
5. bootm []: []: []:
6. bootm []: []: 
7. bootm []: -			  []:
8. bootm []: -

對(duì)于有多種鏡像，多套配置的itb，都是以configurations 中default 指定的配置啟動(dòng)。

bootm

也可以手動(dòng)指定使用那套配置

bootm #cfg@1

也可以手動(dòng)搭配不同的鏡像節(jié)點(diǎn)啟動(dòng)

bootm :kernel@1 :ramdisk@2
bootm :kernel@1 :ramdisk@1 :fdt@1
bootm :kernel@2 :ramdisk@2 
bootm :kernel@2 - :fdt@1

如果bootm的時(shí)候不指定地址，則會(huì)使用CONFIG_SYS_LOAD_ADDR配置的地址。

總結(jié)

本文對(duì)FIT Image作了簡(jiǎn)單的介紹，更詳細(xì)的內(nèi)容可以參考官方文檔。后面有時(shí)間會(huì)動(dòng)手制作一個(gè)FIT Image在板子上跑下。

FIT Image可以兼容于多種板子，而無需重新進(jìn)行編譯燒寫。對(duì)于有多個(gè)kernel節(jié)點(diǎn)或者fdt節(jié)點(diǎn)等等，兼容性更強(qiáng)。同時(shí)，可以有多種configurations，來對(duì)kernel、fdt、ramdisk來進(jìn)行組合。

本文參考

https://www.elecfans.com/emb/.html

http://www.wowotech.net/u-boot/fit_image_overview.html

howto.txt

command_syntax_extensions.txt

source_file_format.txt

本文標(biāo)題：secure boot (一)fit image
地址分享：http://weahome.cn/article/dsoiepo.html

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secure boot (一)fit image

前言

zImage，uImage， Legacy uImage 和 FIT uImage

FIT image的來源

制作FIT Image

its語法結(jié)構(gòu)

uImage Tree 的根節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)

'/images' node

Hash nodes

'/configurations' node

Configuration nodes

舉例

FIT Image的編譯和啟動(dòng)

bootm啟動(dòng)不同的配置

總結(jié)

本文參考

其他資訊

網(wǎng)站制作

企業(yè)服務(wù)

網(wǎng)站建設(shè)

服務(wù)器托管

真实的国产乱ⅩXXX66竹夫人,五月香六月婷婷激情综合,亚洲日本VA一区二区三区,亚洲精品一区二区三区麻豆

secure boot (一)fit image

前言

zImage，uImage， Legacy uImage 和 FIT uImage

FIT image的來源

制作FIT Image

its語法結(jié)構(gòu)

uImage Tree 的根節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)

'/images' node

Hash nodes

'/configurations' node

Configuration nodes

舉例

FIT Image的編譯和啟動(dòng)

bootm啟動(dòng)不同的配置

總結(jié)

本文參考

其他資訊

網(wǎng)站制作

企業(yè)服務(wù)

網(wǎng)站建設(shè)

服務(wù)器托管

zImage，uImage， Legacy uImage 和 FIT uImage