历经一年多时间的系统整理合补充,《手机安全和可信应用开发指南:TrustZone与OP-TEE技术详解 》一书得以出版,书中详细介绍了TEE以及系统安全中的所有内容,全书按照从硬件到软件,从用户空间到内核空间的顺序对TEE技术详细阐述,读者可从用户空间到TEE内核一步一步了解系统安全的所有内容,同时书中也提供了相关的示例代码,读者可根据自身实际需求开发TA。目前该书已在天猫、京东、当当同步上线,链接如下(麻烦书友购书时能给予评论,多谢多谢):
非常感谢在此期间大家的支持以及各位友人的支持和帮助!!!。
为方便和及时的回复读者对书中或者TEE相关的问题的疑惑(每天必看一次),也为了大家能有一个统一的交流平台。我搭建了一个简单的论坛,网址如下:
https://www.huangtengxq.com/discuz/forum.php
关于您的疑问可在“相关技术讨论“”中发帖,我会逐一回复。也欢迎大家发帖,一起讨论TEE相关的一些有意思的feature。共同交流。同时该论坛中也会添加关于移动端虚拟化的相关技术的板块,欢迎各位共同交流学习
若觉得书中内容有错误的地方,欢迎大家指出,私信或者在博文中留言联系方式亦可发邮件至:shuaifengyun@126.com,多谢各位了!!!!我会第一时间处理
libteec和tee_supplicant调用接口之后最终会调用到OP-TEE驱动来触发对应的SMC操作。在OP-TEE驱动中触发SMC操作的方法是调用arm_smccc_smc(a0, a1, a2, a3, a4, a5, a6, a7, res)来实现,其中在REE端需要传递給TEE侧的数据被存放在a0~a7中。调用上述函数自后,CPU中的cortex就会切换到monitor模式,进入monitor模式之后首先会去获取MVBAR寄存器中存放的monitor模式的中断向量表地址,然后查找monitor模式的中断向量表,命中smc的处理函数。进入到处理函数之后再根据从REE侧带入的参数判定是进行快速smc处理还是标准的smc处理。关于monitor模式下如何实现normal world到secure world之间的切换过程请参考文章《18. OP-TEE中secur world和non-secure world的切换过程》。在REE端触发smc请求之后在monitor的处理流程如下图所示:
当程序运行到sm_from_nsec的时候就已经完成了normal world与secure world的切换,从该函数开始就进入到了OP-TEE的处理范畴。
1. Monitor模式的中断向量表中的smc处理函数
当在REE侧触发了smc请求时,cortex切换到monitor模式并获取monitor模式的中断向量表sm_vect_table的地址,该向量表的地址在OP-TEE的启动的时候会被保存到MVBAR寄存器中。触发了smc请求之后将会调用向量表中的sm_smc_entry函数来对请求进行处理。sm_smc_entry函数是用汇编编写的,其内容在以前的文章中有详细的介绍。如果系统支持ATF,则该部分的处理将会发生在ATF的bl31阶段。本文不考虑ATF的情况。
在sm_smc_entry中对当前SCR寄存器中的NS为来判定请求是来自于secure world还是normal world。如果请求来自于REE侧,则程序会执行smc_from_nsec分支完成SCR中NS的设置并调转到sm_from_nsec函数继续执行。
2.判定smc请求类型
smc请求处理函数执行到sm_from_nsec函数后就会对smc请求的类型进行判定,判定该smc请求时属于快速smc还是标准的smc请求。该判定是通过判定r0寄存器中存放的数据中的第31个bit的值是1还是0,如果bit31的值是1,则表面该smc请求时快速smc(fast smc),如果该值为0则是标准smc请求。关于r0参数每个bit的函数请参考文章《25. OP-TEE驱动篇----驱动编译,加载和初始化(二)》中的最后一个章节。sm_from_nsec函数的内容如下:
- bool sm_from_nsec(struct sm_ctx *ctx)
- {
- uint32_t *nsec_r0 = (uint32_t *)(&ctx->nsec.r0);
- /* 平台相关处理 */
- if (!sm_platform_handler(ctx))
- return false;
- #ifdef CFG_PSCI_ARM32
- if (OPTEE_SMC_OWNER_NUM(*nsec_r0) == OPTEE_SMC_OWNER_STANDARD) {
- smc_std_handler((struct thread_smc_args *)nsec_r0);
- return false; /* Return to non secure state */
- }
- #endif
- /* 保存non-secure world各种寄存器的值 */
- sm_save_modes_regs(&ctx->nsec.mode_regs);
- /* 恢复secure world的寄存器的值 */
- sm_restore_modes_regs(&ctx->sec.mode_regs);
- /* 将从驱动传递过来的第一个参数r0拷贝到ctx->sec.ro中 */
- memcpy(&ctx->sec.r0, nsec_r0, sizeof(uint32_t) * 8);
- /* 判定第一个参数的bit31的值是否为1 */
- if (OPTEE_SMC_IS_FAST_CALL(ctx->sec.r0))
- /* Bit 31的值为1,调用fast smc的thread进行处理 */
- ctx->sec.mon_lr = (uint32_t)&thread_vector_table.fast_smc_entry;
- else
- /* Bit 31的值为0,调用std smc的thread进行处理 */
- ctx->sec.mon_lr = (uint32_t)&thread_vector_table.std_smc_entry;
- return true; /* return into secure state */
- }
3. OP-TEE中的线程向量表----thread_vector_table
在OP-TEE中用于处理各种来自外部或者的monitor模式请求的入口函数都存放在OP-TEE的线程向量表thread_vector_table中。该项量的实现在optee_os/core/arch/arm/kernel/thread_a32.S文件中。其内容如下:
- FUNC thread_vector_table , :
- UNWIND( .fnstart)
- UNWIND( .cantunwind)
- b vector_std_smc_entry //OP-TEE中处理标准smc请求
- b vector_fast_smc_entry //OP-TEE中处理快速smc
- b vector_cpu_on_entry //OP-TEE中处理cpu on操作
- b vector_cpu_off_entry //OP-TEE中处理cpu off操作
- b vector_cpu_resume_entry //OP-TEE中处理resume操作
- b vector_cpu_suspend_entry //OP-TEE中处理cpu suspend操作
- b vector_fiq_entry //OP-TEE中处理处理快速中断操作
- b vector_system_off_entry //OP-TEE中处理系统off操作
- b vector_system_reset_entry //OP-TEE中处理系统重启操作
- UNWIND( .fnend)
- END_FUNC thread_vector_table
注意该线程向量表与OP-TEE的中断处理向量表thread_vect_table是不一样的。thread_vector_table 属于线程级别,会被monitor模式或者其他中断处理函数调用到,而thread_vect_table才是OP-TEE存放在VBAR寄存器中的中断向量表。当在secure world状态下产生了FIQ事件时,将会调用中断向量表thread_vect_table中的FIQ中断处理函数,然后才会调用到thread_vector_table中给的vector_fiq_entry来执行FIQ的后续处理。