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在 linux 中，firmware 是指“固件”，是硬件设备自身执行的一段程序，一般存放在设备 flash 内。在 Linux 系统中，设备驱动程序处于内核态，而固件文件处于用户态，因此需要一个安全稳定可靠的机制，用来确保设备驱动程序成功加载固件文件。
linux firmware 是什么
固件（firmware）是硬件设备自身执行的一段程序。固件一般存放在设备 flash 内。而出于成本和便利性的考虑，通常是先将硬件设备的运行程序打包为一个特定格式的固件文件，存储到终端系统内，通过终端系统给硬件设备进行升级。
Linux 内核开发过程中，开发人员调试外设驱动设备，比如触控，充电，线性马达，存储，WIFI 设备等，同样存在需要更新固件的情况。在 Linux 系统中，设备驱动程序处于内核态，而固件文件处于用户态，因此需要一个安全稳定可靠的机制，用来确保设备驱动程序成功加载固件文件。
为了解决设备驱动程序从内核态稳定加载用户态固件文件的问题，Linux 系统提供了固件子系统。
Linux 固件子系统流程简介
Linux 固件子系统基于 sysfs 和 uevent 机制实现。
驱动程序调用固件系统函数接口申请固件之后，固件子系统使用固件编译内核的方式去获取固件；如果获取失败，就使用固件缓存的方式去获取固件；如果仍然获取失败，就使用默认路径内核直接查找的方式去获取固件。如果还是获取失败，就通过上报 uevent 消息给 init 进程。init 进程则接收到 uevent 消息，过滤出 subsystem 类型为 firmware 的消息。init 进程根据 uevent 消息内指向的固件信息去查找固件，通过 sysfs 提供的文件节点接口，把获取的固件内容从用户态写入内核态，从而使驱动程序，获取到固件文件的数据。
Linux 固件系统提供了多种在不同场景下获取固件文件的方法。
1）直接编译到内核的方式；
2）固件缓存的方式；
3）直接根据内核指定路径的方式：
4）通过 init 进程来协助处理的方式；
Linux 固件子系统流程框图
Linux 固件子系统主要函数接口
主要函数接口：
申请固件接口主要类型分为同步和异步。
通常申请固件的过程比较耗时，以及处理固件升级的过程比较耗时，因此可以采用异步函数接口实现，或者在驱动程序内先创建工作队列调用同步函数接口实现。
其中：
内核申请固件文件调用 request_firmware 函数实现。
内核获取固件文件后调用 release_firmware 释放相关的内存。
其中：
request_firmware_direct 接口只在内核指定的路径内查找固件，不使用 uevent 机制来获取固件。
request_firmware_nowait 接口是通过异步的工作队列去获取固件，可以起到不阻塞驱动 probe 时间的作用。
Linux 固件子系统实现过程
request_firmware 实现流程
request_firmware 函数通过调用_request_firmware_prepare 函数，设置不同的标志位，实现不同的差异功能。
_request_firmware_prepare 函数:
在打开 CONFIG_FW_LOADER 宏开关基础上，首先通过调用 fw_get_builtin_firmware 函数的方式，判断固件文件是否编译到内核。
接着调用 fw_lookup_and_allocate_buf 函数，判断全局 fw_cache 结构内链表是否记录过当前请求 firmware 的 name。如果不存在当前请求 firmware 的 name，则动态分配对应的内存空间并且添加当前请求 firmware 的 name 到全局的 fw_cache 结构内的链表。
fw_get_filesystem_firmware 函数
主要是通过内核提供的默认路径去查找固件文件，调用 kernel_read_file_from_path 函数。如果没有查找到固件文件，则通过标志位 FW_OPT_USERHELPER 判断，是否启用 USER_HELPER 模式实现。
其中:
Firmware 系统内默认路径如下：
默认路径可以通过 kernel command line 的方式来增加一个路径，通过 module_param_string 接口传递给变量 path 来客制化新增路径。
USER_HELPER 模式
在内核打开 CONFIG_FW_LOADER_USER_HELPER 之后，才支持该功能。主要功能就是通过 kernel 上报 uevent 消息给到 init 进程，通过 init 进程获取固件信息写入底层 sysfs 节点。
fw_load_from_user_helper 函数：
先调用 fw_create_instance 函数创建 device 设备，class 文件和属性文件，以及分配 firmware_priv 结构体。
接着在 /sys/class/firmware 下将创建一个目录，该目录使用设备名作为它的目录名。
该目录包含三个属性：
loading：
设置为 1：该属性由负责装载固件的用户空间设置 1 开始；
设置为 0：当装载过程完毕；
设置为 -1：将终止固件装载过程。
data：
用来接收固件数据，在设置完 loading 后，用户空间进程把固件写入该属性。
device：
/sys/devices 下相应入口的符号链接。
timeout：
默认申请 firmware 通过 uevent 方式最大超时时间为 60S，支持上层写入超时时间。
_request_firmware_load 函数：
首先先禁用 uevent 上报，通过调用 device_add 函数添加设备，触发调用 firmware_uevent 函数。其中，填充 uevent 上报的信息格式，包括固件的名称，超时时间，是否异步。
下一步则启用 uevent 上报功能，同时调用 kobject_uevent 函数，上报 add 动作类型给到上层 ueventd。
接着调用 fw_state_wait_timeout 函数，在预设的超时时间内等待上层 ueventd 的处理。
若超时时间达到或者收到完成量唤醒，则释放之前申请的内存，释放 device，class 等内存信息。
ueventd 相关 firmware 处理流程
Ueventd 是 init 进程内重要的模块，它主要处理 selinux，dev 设备创建，监听 kernel 上报 uevent 消息，firmware 固件加载等内容。
FirmwareHandler 处理流程：
FirmwareHandler 内的 HandleUevent 方法主要是处理 firmware 固件加载和底层节点的交互流程。
首先先判断 uevent 消息的 subsystem 类型是 firmware 字段才进行处理，这个类型只有 kernel 内 firmware 模块才会上报。
HandleUevent 主要是通过一个主线程创建不同的子线程，并行分别处理来自 kernel 的不同驱动的 firmware 请求。
ProcessFirmwareEvent 函数
首先是循环判断 ueventd 支持的路径内检索固件文件是否存在；若存在，则写入底层 loading 属性文件为 1，同时拷贝获取的固件文件，写入到底层 data 文件。完成之后则写入底层 loading 属性文件为 0。
至此，kernel 就获取到了用户空间写入的固件文件信息。
其中:
ueventd 默认支持搜索固件的路径：
来自 ueventd.rc 文件内指定的 firmware_directory。
关于“linux firmware 的含义是什么”的内容就介绍到这里了，感谢大家的阅读。如果想了解更多行业相关的知识，可以关注丸趣 TV 行业资讯频道，丸趣 TV 小编每天都会为大家更新不同的知识点。
