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在linux中，firmware是指“固件”，是硬件設備自身執(zhí)行的一段程序，一般存放在設備flash內。在Linux系統(tǒng)中，設備驅動程序處于內核態(tài)，而固件文件處于用戶態(tài)，因此需要一個安全穩(wěn)定可靠的機制，用來確保設備驅動程序成功加載固件文件。
linux firmware是什么
固件（firmware）是硬件設備自身執(zhí)行的一段程序。固件一般存放在設備flash內。而出于成本和便利性的考慮，通常是先將硬件設備的運行程序打包為一個特定格式的固件文件，存儲到終端系統(tǒng)內，通過終端系統(tǒng)給硬件設備進行升級。
Linux內核開發(fā)過程中，開發(fā)人員調試外設驅動設備，比如觸控，充電，線性馬達，存儲，WIFI設備等，同樣存在需要更新固件的情況。在Linux系統(tǒng)中，設備驅動程序處于內核態(tài)，而固件文件處于用戶態(tài)，因此需要一個安全穩(wěn)定可靠的機制，用來確保設備驅動程序成功加載固件文件。
為了解決設備驅動程序從內核態(tài)穩(wěn)定加載用戶態(tài)固件文件的問題，Linux系統(tǒng)提供了固件子系統(tǒng)。
Linux固件子系統(tǒng)流程簡介
Linux固件子系統(tǒng)基于sysfs 和uevent機制實現(xiàn)。
驅動程序調用固件系統(tǒng)函數(shù)接口申請固件之后，固件子系統(tǒng)使用固件編譯內核的方式去獲取固件；如果獲取失敗，就使用固件緩存的方式去獲取固件；如果仍然獲取失敗，就使用默認路徑內核直接查找的方式去獲取固件。如果還是獲取失敗，就通過上報uevent消息給init進程。init進程則接收到uevent消息，過濾出subsystem類型為firmware的消息。init進程根據uevent消息內指向的固件信息去查找固件，通過sysfs提供的文件節(jié)點接口，把獲取的固件內容從用戶態(tài)寫入內核態(tài)，從而使驅動程序，獲取到固件文件的數(shù)據。
Linux固件系統(tǒng)提供了多種在不同場景下獲取固件文件的方法。
1）直接編譯到內核的方式；
2）固件緩存的方式；
3）直接根據內核指定路徑的方式：
4）通過init進程來協(xié)助處理的方式；
Linux固件子系統(tǒng)流程框圖
Linux固件子系統(tǒng)主要函數(shù)接口
主要函數(shù)接口：
申請固件接口主要類型分為同步和異步。
通常申請固件的過程比較耗時，以及處理固件升級的過程比較耗時，因此可以采用異步函數(shù)接口實現(xiàn)，或者在驅動程序內先創(chuàng)建工作隊列調用同步函數(shù)接口實現(xiàn)。
其中：
內核申請固件文件調用 request_firmware函數(shù)實現(xiàn)。
內核獲取固件文件后調用release_firmware釋放相關的內存。
其中：
request_firmware_direct接口只在內核指定的路徑內查找固件，不使用uevent機制來獲取固件。
request_firmware_nowait接口是通過異步的工作隊列去獲取固件，可以起到不阻塞驅動probe時間的作用。
Linux固件子系統(tǒng)實現(xiàn)過程
request_firmware實現(xiàn)流程
request_firmware函數(shù)通過調用_request_firmware_prepare函數(shù)，設置不同的標志位，實現(xiàn)不同的差異功能。
_request_firmware_prepare函數(shù):
在打開CONFIG_FW_LOADER宏開關基礎上，首先通過調用fw_get_builtin_firmware函數(shù)的方式，判斷固件文件是否編譯到內核。
接著調用fw_lookup_and_allocate_buf函數(shù)，判斷全局fw_cache結構內鏈表是否記錄過當前請求firmware的name。如果不存在當前請求firmware的name，則動態(tài)分配對應的內存空間并且添加當前請求firmware的name到全局的fw_cache結構內的鏈表。
fw_get_filesystem_firmware函數(shù)
主要是通過內核提供的默認路徑去查找固件文件，調用kernel_read_file_from_path函數(shù)。如果沒有查找到固件文件，則通過標志位FW_OPT_USERHELPER判斷，是否啟用USER_HELPER模式實現(xiàn)。
其中:
Firmware系統(tǒng)內默認路徑如下：
默認路徑可以通過kernel command line的方式來增加一個路徑，通過module_param_string接口傳遞給變量path來客制化新增路徑。
USER_HELPER模式
在內核打開CONFIG_FW_LOADER_USER_HELPER之后，才支持該功能。主要功能就是通過kernel上報uevent消息給到init進程，通過init進程獲取固件信息寫入底層sysfs節(jié)點。
fw_load_from_user_helper函數(shù)：
先調用fw_create_instance函數(shù)創(chuàng)建device設備，class文件和屬性文件，以及分配firmware_priv結構體。
接著在 /sys/class/firmware 下將創(chuàng)建一個目錄，該目錄使用設備名作為它的目錄名。
該目錄包含三個屬性：
loading：
設置為 1：該屬性由負責裝載固件的用戶空間設置1開始；
設置為 0：當裝載過程完畢；
設置為 -1：將終止固件裝載過程。
data：
用來接收固件數(shù)據，在設置完 loading 后，用戶空間進程把固件寫入該屬性。
device：
/sys/devices 下相應入口的符號鏈接。
timeout：
默認申請firmware通過uevent方式最大超時時間為60S，支持上層寫入超時時間。
_request_firmware_load函數(shù)：
首先先禁用uevent上報，通過調用device_add函數(shù)添加設備，觸發(fā)調用firmware_uevent函數(shù)。其中，填充uevent上報的信息格式，包括固件的名稱，超時時間，是否異步。
下一步則啟用uevent上報功能，同時調用kobject_uevent函數(shù)，上報add動作類型給到上層ueventd。
接著調用fw_state_wait_timeout函數(shù)，在預設的超時時間內等待上層ueventd的處理。
若超時時間達到或者收到完成量喚醒，則釋放之前申請的內存，釋放device，class等內存信息。
ueventd相關firmware處理流程
Ueventd是init進程內重要的模塊，它主要處理selinux，dev設備創(chuàng)建，監(jiān)聽kernel上報uevent消息，firmware固件加載等內容。
FirmwareHandler處理流程：
FirmwareHandler內的HandleUevent方法主要是處理firmware固件加載和底層節(jié)點的交互流程。
首先先判斷uevent消息的subsystem類型是firmware字段才進行處理，這個類型只有kernel內firmware模塊才會上報。
HandleUevent主要是通過一個主線程創(chuàng)建不同的子線程，并行分別處理來自kernel的不同驅動的firmware請求。
ProcessFirmwareEvent函數(shù)
首先是循環(huán)判斷ueventd支持的路徑內檢索固件文件是否存在；若存在，則寫入底層loading屬性文件為1，同時拷貝獲取的固件文件，寫入到底層data文件。完成之后則寫入底層loading屬性文件為0。
至此，kernel就獲取到了用戶空間寫入的固件文件信息。
其中:
ueventd 默認支持搜索固件的路徑：
來自 ueventd.rc文件內指定的firmware_directory。
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