简谈高通Trustzone的实现

FROM：http://blog.csdn.net/hovan/article/details/42674055

从trust zone之我见知道，支持trustzone的芯片会跑在两个世界。

普通世界、安全世界，对应高通这边是HLOS,QSEE。

如下图：

如下是HLOS与QSEE的软件架构图

HLOS这两分为kernel层,user层。user层的通过qseecom提供的API起动trustzone那边的app。

qseecom driver 除了提供API，还调用scm函数做世界切换。

scm driver 那边接到qseecom的调用后，会把HLOS相关数据（包括指令参数）放入指它buffer，然后执行scm调用。

qsapp通过qsee提供的api接受来自HLOS那边的请求，并把执行结果返回HLOS。

qsee除了提供API，还与从monitor把来自HLOS的数据传给qsapp，然后把qsapp的数据返回给HLOS。

monitor就不用说了，切换世界用的，还处理shared buffer的内容。

是大概的架构图，细节比较复杂，没有开元。

下面通过一个简单的qseecom_security_test代码来说明整个调用流程。

如下图：

qseecom_security_test.c

[cpp] view plain copy

1. int main( int argc, char *argv[] )  
2. {  
3. ....  
4.   
5.   /* Initialize the global/statics to zero */  
6.   memset( g_qseeCommHandles, 0, sizeof(g_qseeCommHandles) );  
7.   memset( g_xors, 0, sizeof(g_xors) );  

先初始化全局变量g_qseeCommHandles

[cpp] view plain copy

 

1. for( j = 0; j < NUM_CLIENTS; j++ ) {  
2.       /* Initialize the barriers to ensure that commands aren't sent before the listeners 
3.        * have been started.  Otherwise, errors will be generated. 
4.        */  
5.       ret = sem_init( &barrier[j], 0, 0 );//初始化一个信号量  
6.       if( ret ) {  
7.         LOGD( "barrier init failed %i, %i", ret, errno );  
8.         g_err = -1;  
9.         break;  
10.       }  
11.   
12.       ret = pthread_create( &threads[j], NULL, &test_thread, (void*)j );//创建test_thread线程  
13.     }  

初始化一个barrier信号变量，用于线程创建时的同步

然后调用pthread_create()函数创建test_thread线程，该线程将会起动QSApp。

[cpp] view plain copy

 

1. void *test_thread( void* threadid )  
2. {  
3.   ...  
4.   do {  
5. .....  
6.     LOGD( "T%#X: Starting QSApp...", (uint32_t)threadid );  
7.     ret = QSEECom_start_app( &g_qseeCommHandles[tid][0], "/firmware/image",//起动名为securitytest的QSApp  
8.             "securitytest", sizeof(qseecom_req_res_t)*2 );  
9.     LOGD( "T%#X: Started QSApp...", (uint32_t)threadid );  
10.     CHECK_RETURN( ret, __LINE__ );  

跟着来到test_thread线程

调用QSEECom_start_app()函数起动QSApp。

这个函数在kernel实现 如下：

qseecom.c

[cpp] view plain copy

 

1. static int qseecom_load_app(struct qseecom_dev_handle *data, void __user *argp)  
2. {  
3. ...  
4. /* Get the handle of the shared fd */  
5.         ihandle = ion_import_dma_buf(qseecom.ion_clnt,  
6.                     load_img_req.ifd_data_fd);  
7. ...  
8. /*  SCM_CALL  to load the app and get the app_id back */  
9.         ret = scm_call(SCM_SVC_TZSCHEDULER, 1,  &load_req,  
10.             sizeof(struct qseecom_load_app_ireq),  
11.             &resp, sizeof(resp));  

Get shared buf fd,用于与安全世界通信

调用scm_call()来陷入安全世界。

scm_call()实现如下：

arch/arm/mach-msm/scm.c

[cpp] view plain copy

 

1. int scm_call(u32 svc_id, u32 cmd_id, const void *cmd_buf, size_t cmd_len,  
2.         void *resp_buf, size_t resp_len)  
3. {  
4.     ...  
5.   
6.     ret = scm_call_common(svc_id, cmd_id, cmd_buf, cmd_len, resp_buf,  
7.                 resp_len, cmd, len);  
8.     kfree(cmd);  
9.     return ret;  
10. }  

scm_call_common的实现如下：

[cpp] view plain copy

 

1. static int scm_call_common(u32 svc_id, u32 cmd_id, const void *cmd_buf,  
2.                 size_t cmd_len, void *resp_buf, size_t resp_len,  
3.                 struct scm_command *scm_buf,  
4.                 size_t scm_buf_length)  
5. {  
6.     ....  
7.   
8.     mutex_lock(&scm_lock);  
9.     ret = __scm_call(scm_buf);//调用  
10.     mutex_unlock(&scm_lock);  
11.     if (ret)  
12.         return ret;  
13.   
14.     rsp = scm_command_to_response(scm_buf);  
15.     start = (unsigned long)rsp;  
16.   
17.     do {  
18.         scm_inv_range(start, start + sizeof(*rsp));  
19.     } while (!rsp->is_complete);  
20.   
21.     end = (unsigned long)scm_get_response_buffer(rsp) + resp_len;  
22.     scm_inv_range(start, end);  
23.   
24.     if (resp_buf)  
25.         memcpy(resp_buf, scm_get_response_buffer(rsp), resp_len);  
26.   
27.     return ret;  
28. }  

调用__scm_call()陷入安全世界，回来后调用scm_get_response_buffer()获取安全世界返回的信息供上面QSApp client用

__scm_call实现如下：

[cpp] view plain copy

 

1. static int __scm_call(const struct scm_command *cmd)  
2. {  
3. ...  
4.   
5.     ret = smc(cmd_addr);  
6. ...  
7.   
8.     return ret;  
9. }  

smc实现如下：

[cpp] view plain copy

 

1. static u32 smc(u32 cmd_addr)  
2. {  
3.     int context_id;  
4.     register u32 r0 asm("r0") = 1;  
5.     register u32 r1 asm("r1") = (u32)&context_id;  
6.     register u32 r2 asm("r2") = cmd_addr;  
7.     do {  
8.         asm volatile(  
9.             __asmeq("%0", "r0")  
10.             __asmeq("%1", "r0")  
11.             __asmeq("%2", "r1")  
12.             __asmeq("%3", "r2")  
13. #ifdef REQUIRES_SEC  
14.             ".arch_extension sec\n"  
15. #endif  
16.             "smc    #0  @ switch to secure world\n"  
17.             : "=r" (r0)  
18.             : "r" (r0), "r" (r1), "r" (r2)  
19.             : "r3");  
20.     } while (r0 == SCM_INTERRUPTED);  
21.   
22.     return r0;  
23. }  

是一段汇编程序，好吧，安全世界的QSApp已经运行起来了，当QSApp完成相应服务后就会返回数据。这个函数就会返回。

Starting QSApp已经完成，下面就注册listener，这个listener用于监听QSApp那边的请求。因为有时QSApp也需要HLOS这边做一些事。

实现如下：

[cpp] view plain copy

 

1. void *listener_thread( void* threadid )  
2. {  
3. ....  
4.   
5.   do {  
6. ...  
7.     /* Register as a listener with the QSApp */  
8.     LOGD( "L%#X: Registering as listener with QSApp...", (uint32_t)threadid );  
9.     ret = QSEECom_register_listener( &g_qseeCommHandles[parent_tid][tid], GET_LSTNR_SVC_ID(parent_tid, tid),  
10.             sizeof(qseecom_req_res_t), 0 );  
11.   
12. ....  
13.   
14.     for( ;; ) {  
15.       /* Wait for request from the QSApp */  
16.       ret = QSEECom_receive_req( g_qseeCommHandles[parent_tid][tid], req_res, sizeof(qseecom_req_res_t) );  
17.       if( ret ) break;  
18.   
19.      ....  
20.   
21.       /* Send the response to the QSApp */  
22.       ret = QSEECom_send_resp( g_qseeCommHandles[parent_tid][tid], req_res, sizeof(qseecom_req_res_t) );  
23.       CHECK_RETURN( ret, __LINE__ );  
24.     }  
25.   } while( 0 );  
26. ...  
27. }  

这个函数比较长，简化一下，分步来看

首先调用QSEECom_register_listener()函数来注册监听，告诉QSApp，我可以接收你的申请。

再次看到for循环没有，这就是一直等待QSApp那边的消息，一但有消息QSEECom_reveive_req就返回，这边处理完之后。

再调用qSEECom_send_resp()发送response给QSApp。

无论是起动QSApp,还是注册listener都是线程中执行，一但所有线程都退出后就会调用QSEECom_shutdown_app()函数停止QSApp。

整个过程执行完毕。如下：

[cpp] view plain copy

 

1. void *test_thread( void* threadid )  
2. {  
3. ...  
4. if ( g_qseeCommHandles[tid][0] != NULL ) {  
5.       QSEECom_shutdown_app( &g_qseeCommHandles[tid][0] );  
6.     }  
7.   } while( 0 );  
8.   
9.   pthread_exit( NULL );  
10.   return NULL;  
11. }  

注：QSEECom _XX开头的函数都在kernel中的qseecom.c里实现，scm系统调用，都在scm.c中实现。

HLOS user层把握QSEEComAPI.h文件

HLOS kernel层把握qseecom.c 和 scm.c两文件

谢谢