BIOS实现和带内交互 ​

BIOS实现和带内交互 ​

BIOS模块代码路径是：BIOS

功能介绍 ​

BIOS本来是系统侧启动过程中引导OS启动的部分，此处介绍的是BMC侧的BIOS组件，功能主要是和带内的BIOS进行系统交互，内容主要分为： 1、给带内的BIOS版本升级固件； 2、BMC设置和获取带内BIOS的属性；

整体设计实现 ​

学习这个模块之前，请先关注这个帖子: bios地址是：https://www.openubmc.cn/docs/zh/development/api/app_api/bios.html，里面对bios功能做了非常详细且高效的介绍。

写的非常好，可以反复阅读，本组件实现非常复杂，不是非常必要，建议只关注遇到的问题，系统完整学习很耗精力。此篇介绍只是在代码实现方面做部分补充，引导学习；

给带内的bios版本升级固件 ​

升级模式分为装备升级、非装备升级、无感升级，对于装备升级则会执行强制上下电，而非装备包不会。

升级的逻辑相对很复杂，上面帖子bios已经很详细的介绍，这里从代码流程分析一下，普通BIOS升级的主要过程如下：

升级任务启动后，会调用到upgrade_hpm函数，里面会调用HpmUpgrade的prepare,process,finish函数，在process时，调用build_upgrade_mode确定升级模式（热/冷/强制/在线强制），然后构建升级信息，构建升级信息的结果upgrade_info，传入到Package:process中，然后调用Package:_start()。此处正常情况下升级回在app.log里面有打印Start the bios upgrade prepare phase，最终升级结束后有hpm upgrade: bios package upgrade successfully打印，最终升级结束。；

以上是流程中的核心部分，执行Package:_start()的时候，生成了executor执行链的上下文对象，scenarios:execute(ctx)函数根据场景来确定执行哪些步骤，此时是热升级还是冷升级，生成执行链。全部执行链包含如下步骤：拷贝包、缓存包、强制下电操作（仅装备模式）、上电锁、加载驱动、解析包（按header解析）、选择升级区域、选择升级通道（SPI或IPMB）、开始升级。不同的场景会执行不同的执行链；

正常升级过程的执行链有打印供参考：upgrade chain: parse_bin (executor) start,执行链结束时有打印upgrade chain: spi_driver (executor) end；

升级BIOS的实质是将升级包的内容刷新到flash里面，对于无感升级底层是IPMB通道、而非无感升级底层是spi链路。

IPMB通道的实现参考IpmbChannel:upgrade函数 IPMB总线发送命令和数据，并不直接操作Flash，由接收方IMU来处理升级。具体参考ComponentUpgrade的write_firmware_data。

其他情况的BIOS的升级最终调用的是：SpiFlashChannel:upgrade SPI通道：直接操作硬件，需要切换SPI总线、加载驱动、直接读写Flash，调用的spi_flash.spi_flash_copy。

BMC页面上修改BIOS属性 ​

比如设置启动项命令，对应redfish接口是https://$ip/UI/Rest/System/BootOptions 接口内容是：

{"PreferredBootMedium":{"Target":"BiosSetup","EffectivePeriod":"Continuous"}}

调用到接口映射模块rack_mount中，通过rpc接口，调用到BIOS模块的函数SetStartOption，SetStartOptionFlag，实现具体功能，这两个函数同样也可以通过ipmi命令，rpc命令调用过来，能看到如下打印auto clear valid is false, set start option，设置属性成功后等待BIOS启动后读取；

BIOS固件导出功能 ​

export_bios_firmware创建一个新的协程来执行实际的导出工作，调用process_download_action开始下载bios固件的动作，实际调用download_one_bios切換SPI通道，调用download_bios函数从SPI闪存中读取BIOS固件，并写入到导出路径。 核心动作是write_data_from_flash，就是从SPI Flash中读取 BIOS 固件数据，并写入到本地文件中保存，这是“导出”过程的关键一步。 导出后会打印export bios firmware finished，导出的是bios.tar.gz文件。

BIOS与BMC交互流程 ​

BIOS启动流程说明：

1、首先是执行上电操作，bios模块接收到上电信号之后会对Bios Flash进行安全校验，如果校验失败则不允许启动，如果校验成功则允许启动。
2、对于Bios启动过程，会通过ipmi命令与BMC的bios模块进行信息交互，主要包含两部分，如下图所示：

• a、Bios将版本号、生效的启动项与配置、BDF等信息上报给BMC，详情见 “Bios信息上报”；
• b、Bios从BMC获取待生效的启动项与配置、内存与PCIE的丝印等信息，详情见 “Bios配置读取”。
  图片说明：绿色字体表示场景a、蓝色字体表示场景b
  

Bios信息上报 ​

Bios配置读取 ​

Bios配置生效详解 ​

1、用户通过redfish或者Web接口导入Bios配置，配置写入到setting.json文件；

2、带内Bios在启动过程中，通过ReadFileFromBmc命令从BMC读取setting.json文件，获取到Bios配置；

3、带内Bios获取配置并进行生效，生效的配置通过WriteFileToBmc命令把currentValue.json文件上报给BMC，内容是生效的Bios配置。

ReadFile举例 ​

BIOS和BMC沟通信息主要是通过ipmi命令，比如ReadFileFromBmc命令是bios从bmc获取文件的函数，每次开机过程中会调用bios_read_file_from_bmc，会有如下打印Disk PCIeAddrInfo:,get_mem_silk_array，get_pcie_silk_config等从bmc获取信息； 代码bios_read_file_from_bmc作为入口，BIOS传入不同的参数，分别调用bios_read_prepare准备，bios_read_data组装数据，bios_read_finish计算校验和，根据命令参数不同，在bios_read_prepare，根据FileSelector命令字不同，区分需要返回的信息是silkconfig.json文件或者new_secureboot.json，psu_info.json等内容给BIOS。

交互时的数据可能是超过IPMI命令的长度的，具体处理流程如下：

BIOS侧                              BMC侧
  |                                   |
  |--- BIOS_READ_PREPARE ------------>|
  |      (请求准备)                   |
  |                                   |-- 读取整个文件到内存
  |                                   |-- 返回文件总大小
  |<--- 响应(文件长度) --------------- |
  |                                   |
  |--- BIOS_READ_DATA --------------->|
  |      (偏移=0, 长度=248)           |
  |                                   |-- 截取0-247字节
  |                                   |-- 计算校验和
  |<--- 响应(数据块1 + 标志位) --------|
  |                                   |
  |--- BIOS_READ_DATA --------------->|
  |      (偏移=248, 长度=248)         |
  |                                   |-- 截取248-495字节
  |                                   |-- 计算校验和
  |<--- 响应(数据块2 + 标志位) --------|
  |                                   |
  | ... (循环直到读完)                 |
  |                                   |
  |--- BIOS_READ_DATA --------------->|
  |      (最后一块)                   |
  |                                   |-- 截取最后部分
  |                                   |-- 标志位设为NO_MORE_DATA
  |<--- 响应(最后数据块 + 结束标志) ----|
  |                                   |
  |--- BIOS_READ_FINISH ------------->|
  |      (请求结束)                   |
  |                                   |-- 验证整体校验和
  |<--- 响应(完成) -------------------|
  |                                   |

这套机制通过分块传输 + 状态机控制 + 偏移量管理，在IPMI消息大小限制下实现了大文件的可靠传输。

WriteFile举例 ​

BIOS会通过WriteSmbiosData的IPMI命令发送SMBIOS数据给BMC，write_smbios和上面的Read类似，也是经过三个阶段，把数据写入到本地文件，在开机时调用，会打印update_smbios_file: write file len执行结束的时候有打印smbios_write_finish；

开机也会调用bios_write_bdf_to_bmc，会打印write_one_frame: pcie bdf reported和bios_write_bdf_to_bmc: sht bios_write_bdf_data_to_bmc max_frame，还有类似的WritePcieCardBdfToBmc接口把pciecard的BDF信息写入到bmc等等。

其他情况Bios和BMC通信 ​

BMC和BIOS通信还有很多其他的接口，具体可以在BiosIpmiCmdsMsg中查找，或者在mds\ipmi.json中查找，具体实现比较复杂，此处不再介绍；

参考文档 ​

• bios
• bios相关FAQ