UEFI中的Protocol

以下内容为学习《UEFI原理与编程》（戴正华）第四章和第六章的摘要

UEFI是用C语言来实现的，但UEFI中Protocol是作为一种对象来设计和使用。例如：

// 通过这个protocol可以控制块设备

struct _EFI_BLOCK_IO_PROTOCOL{

UINT64 Revision;

EFI_BLOCK_IO_MEDIA *Media;

EFI_BLOCK_RESET Reset;

EFI_BLOCK_READ ReadBlocks;

EFI_BLOCK_ERITE WriteBlocks;

EFI_BLOCK_FLUSH FlushBlocks;

};

extern EFI_GUID gEfiBlockIoProtocolGuid;

每个protocol必须有一个唯一的GUID, 例如：

///
/// Global ID for EFI_PEI_RECOVERY_BLOCK_IO_PPI
///
#define EFI_PEI_RECOVERY_BLOCK_IO_PPI_GUID \
{ \
0x695d8aa1, 0x42ee, 0x4c46, { 0x80, 0x5c, 0x6e, 0xa6, 0xbc, 0xe7, 0x99, 0xe3 } \
}

EFI_BLOCK_IO_PROTOCOL的ReadBlocks服务的函数原型

/*++
Routine Description:
Read BufferSize bytes from Lba into Buffer.

Arguments:
This - Protocol instance pointer.
MediaId - Id of the media, changes every time the media is replaced.
Lba - The starting Logical Block Address to read from
BufferSize - Size of Buffer, must be a multiple of device block size.
Buffer - Buffer containing read data

Returns:
EFI_SUCCESS - The data was read correctly from the device.
EFI_DEVICE_ERROR - The device reported an error while performing the read.
EFI_NO_MEDIA - There is no media in the device.
EFI_MEDIA_CHANGED - The MediaId does not matched the current device.
EFI_BAD_BUFFER_SIZE - The Buffer was not a multiple of the block size of the device.
EFI_INVALID_PARAMETER - The read request contains device addresses that are not valid for the device.
--*/
typedef
EFI_STATUS
(EFIAPI *EFI_BLOCK_READ) (
IN EFI_BLOCK_IO_PROTOCOL * This,
IN UINT32 MediaId,
IN EFI_LBA Lba,
IN UINTN BufferSize,
OUT VOID *Buffer
)

使用Protocol之前，要先弄清楚Protocol在UEFI内核中是怎样表示的。首先来认识EFI_HANDLE.

typedef VOID *EFI_HANDLE;

EFI_HANDLE 是指向某种对象的指针，UEFI用它来表示某个对象。UEFI扫描总线后，会为每个设备建立一个Controller对象，用于控制设备，所有该设备的驱动以Protocol的形式安装到这个Controller中，这个Controller就是一个EFI_HANDLE对象。当我们加载.efi文件到内存中时，UEFI也会为该文件建立一个Image对象，这个对象也是EFI_HANGDLE对象。在UEFI内部，EFI_HANDLE被理解为IHANDLE. 可查看Handle.h

///
/// IHANDLE - contains a list of protocol handles
///
typedef struct {
UINTN Signature;
/// All handles list of IHANDLE
LIST_ENTRY AllHandles;
/// List of PROTOCOL_INTERFACE's for this handle
LIST_ENTRY Protocols;
UINTN LocateRequest;
/// The Handle Database Key value when this handle was last created or modified
UINT64 Key;
} IHANDLE;

所有IHANDLE通过AllHandles链接，而每个IHANDLE的Protocol通过Protocols链接。

IHANDLE的Protocols是一个双向链表，链表中的每一个元素是PROTOCOL_INTERFACE, 通过PROTOCOL_INTERFACE的Protocol指针可以得到这个Protocol的GUID,通过Interface指针可以得到这个Protocol的实例。

///
/// PROTOCOL_INTERFACE - each protocol installed on a handle is tracked
/// with a protocol interface structure
///
typedef struct {
UINTN Signature;
/// Link on IHANDLE.Protocols
LIST_ENTRY Link;
/// Back pointer
IHANDLE *Handle;
/// Link on PROTOCOL_ENTRY.Protocols
LIST_ENTRY ByProtocol;
/// The protocol ID
PROTOCOL_ENTRY *Protocol;
/// The interface value
VOID *Interface;
/// OPEN_PROTOCOL_DATA list
LIST_ENTRY OpenList;
UINTN OpenListCount;

} PROTOCOL_INTERFACE;

///
/// PROTOCOL_ENTRY - each different protocol has 1 entry in the protocol
/// database. Each handler that supports this protocol is listed, along
/// with a list of registered notifies.
///
typedef struct {
UINTN Signature;
/// Link Entry inserted to mProtocolDatabase
LIST_ENTRY AllEntries;
/// ID of the protocol
EFI_GUID ProtocolID;
/// All protocol interfaces
LIST_ENTRY Protocols;
/// Registerd notification handlers
LIST_ENTRY Notify;
} PROTOCOL_ENTRY;

所有的Protocol均放在mProtocolDatabase指向的PROTOCOL_ENTRY链表中。PROTOCOL_ENTRY包含三个链表。

AllEntries是PROTOCOL_ENTRY链。

Protocols指向此Protocol的所有实例。例如：系统中可能有很多块设备，每个块设备都有一个EFI_BLOCK_IO_PROTOCOL实例，所有的EFI_BLOCK_IO_PROTOCOL实例都会插入到PROTOCOL_ENTRY.Protocols链表中。

Notify指向PROTOCOL_NOTIFY链表，当PROTOCOL_ENTRY,ProtocolID对应的Protocol安装时，Notify链表中所有Event都会触发。

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