簡談高通Trustzone的實現
從trust zone之我見知道，支援trustzone的晶片會跑在兩個世界。
普通世界、安全世界，對應高通這邊是HLOS,QSEE。
如下圖：
如下是HLOS與QSEE的軟體架構圖
HLOS這兩分為kernel層,user層。user層的通過qseecom提供的API起動trustzone那邊的app。
qseecom driver 除了提供API，還呼叫scm函式做世界切換。
scm driver 那邊接到qseecom的呼叫後，會把HLOS相關資料（包括指令引數）放入指它buffer，然後執行scm呼叫。
qsapp通過qsee提供的api接受來自HLOS那邊的請求，並把執行結果返回HLOS。
qsee除了提供API，還與從monitor把來自HLOS的資料傳給qsapp，然後把qsapp的資料返回給HLOS。
monitor就不用說了，切換世界用的，還處理shared buffer的內容。
是大概的架構圖，細節比較複雜，沒有開元。
下面通過一個簡單的qseecom_security_test程式碼來說明整個呼叫流程。
如下圖：
qseecom_security_test.c
-
int main( int argc, char *argv[] ) -
{ -
.... -
/* Initialize the global/statics to zero */ -
memset( g_qseeCommHandles, 0, sizeof(g_qseeCommHandles) ); -
memset( g_xors, 0, sizeof(g_xors) );
先初始化全域性變數g_qseeCommHandles
-
for( j = 0; j < NUM_CLIENTS; j++ ) { -
/* Initialize the barriers to ensure that commands aren't sent before the listeners -
* have been started. Otherwise, errors will be generated. -
*/ -
ret = sem_init( &barrier[j], 0, 0 );//初始化一個訊號量 -
if( ret ) { -
LOGD( "barrier init failed %i, %i", ret, errno ); -
g_err = -1; -
break; -
} -
ret = pthread_create( &threads[j], NULL, &test_thread, (void*)j );//建立test_thread執行緒 -
}
初始化一個barrier訊號變數，用於執行緒建立時的同步
然後呼叫pthread_create()函式建立test_thread執行緒，該執行緒將會起動QSApp。
-
void *test_thread( void* threadid ) -
{ -
... -
do { -
..... -
LOGD( "T%#X: Starting QSApp...", (uint32_t)threadid ); -
ret = QSEECom_start_app( &g_qseeCommHandles[tid][0], "/firmware/image",//起動名為securitytest的QSApp -
"securitytest", sizeof(qseecom_req_res_t)*2 ); -
LOGD( "T%#X: Started QSApp...", (uint32_t)threadid ); -
CHECK_RETURN( ret, __LINE__ );
跟著來到test_thread執行緒
呼叫QSEECom_start_app()函式起動QSApp。
這個函式在kernel實現 如下：
qseecom.c
-
static int qseecom_load_app(struct qseecom_dev_handle *data, void __user *argp) -
{ -
... -
/* Get the handle of the shared fd */ -
ihandle = ion_import_dma_buf(qseecom.ion_clnt, -
load_img_req.ifd_data_fd); -
... -
/* SCM_CALL to load the app and get the app_id back */ -
ret = scm_call(SCM_SVC_TZSCHEDULER, 1, &load_req, -
sizeof(struct qseecom_load_app_ireq), -
&resp, sizeof(resp));
Get shared buf fd,用於與安全世界通訊
呼叫scm_call()來陷入安全世界。
scm_call()實現如下：
arch/arm/mach-msm/scm.c
-
int scm_call(u32 svc_id, u32 cmd_id, const void *cmd_buf, size_t cmd_len, -
void *resp_buf, size_t resp_len) -
{ -
... -
ret = scm_call_common(svc_id, cmd_id, cmd_buf, cmd_len, resp_buf, -
resp_len, cmd, len); -
kfree(cmd); -
return ret; -
}
scm_call_common的實現如下：
-
static int scm_call_common(u32 svc_id, u32 cmd_id, const void *cmd_buf, -
size_t cmd_len, void *resp_buf, size_t resp_len, -
struct scm_command *scm_buf, -
size_t scm_buf_length) -
{ -
.... -
mutex_lock(&scm_lock); -
ret = __scm_call(scm_buf);//呼叫 -
mutex_unlock(&scm_lock); -
if (ret) -
return ret; -
rsp = scm_command_to_response(scm_buf); -
start = (unsigned long)rsp; -
do { -
scm_inv_range(start, start + sizeof(*rsp)); -
} while (!rsp->is_complete); -
end = (unsigned long)scm_get_response_buffer(rsp) + resp_len; -
scm_inv_range(start, end); -
if (resp_buf) -
memcpy(resp_buf, scm_get_response_buffer(rsp), resp_len); -
return ret; -
}
呼叫__scm_call()陷入安全世界，回來後呼叫scm_get_response_buffer()獲取安全世界返回的資訊供上面QSApp client用
__scm_call實現如下：
-
static int __scm_call(const struct scm_command *cmd) -
{ -
... -
ret = smc(cmd_addr); -
... -
return ret; -
}
smc實現如下：
-
static u32 smc(u32 cmd_addr) -
{ -
int context_id; -
register u32 r0 asm("r0") = 1; -
register u32 r1 asm("r1") = (u32)&context_id; -
register u32 r2 asm("r2") = cmd_addr; -
do { -
asm volatile( -
__asmeq("%0", "r0") -
__asmeq("%1", "r0") -
__asmeq("%2", "r1") -
__asmeq("%3", "r2") -
#ifdef REQUIRES_SEC -
".arch_extension sec\n" -
#endif -
"smc #0 @ switch to secure world\n" -
: "=r" (r0) -
: "r" (r0), "r" (r1), "r" (r2) -
: "r3"); -
} while (r0 == SCM_INTERRUPTED); -
return r0; -
}
是一段彙編程式，好吧，安全世界的QSApp已經執行起來了，當QSApp完成相應服務後就會返回資料。這個函式就會返回。
Starting QSApp已經完成，下面就註冊listener，這個listener用於監聽QSApp那邊的請求。因為有時QSApp也需要HLOS這邊做一些事。
實現如下：
-
void *listener_thread( void* threadid ) -
{ -
.... -
do { -
... -
/* Register as a listener with the QSApp */ -
LOGD( "L%#X: Registering as listener with QSApp...", (uint32_t)threadid ); -
ret = QSEECom_register_listener( &g_qseeCommHandles[parent_tid][tid], GET_LSTNR_SVC_ID(parent_tid, tid), -
sizeof(qseecom_req_res_t), 0 ); -
.... -
for( ;; ) { -
/* Wait for request from the QSApp */ -
ret = QSEECom_receive_req( g_qseeCommHandles[parent_tid][tid], req_res, sizeof(qseecom_req_res_t) ); -
if( ret ) break; -
.... -
/* Send the response to the QSApp */ -
ret = QSEECom_send_resp( g_qseeCommHandles[parent_tid][tid], req_res, sizeof(qseecom_req_res_t) ); -
CHECK_RETURN( ret, __LINE__ ); -
} -
} while( 0 ); -
... -
}
這個函式比較長，簡化一下，分步來看
首先呼叫QSEECom_register_listener()函式來註冊監聽，告訴QSApp，我可以接收你的申請。
再次看到for迴圈沒有，這就是一直等待QSApp那邊的訊息，一但有訊息QSEECom_reveive_req就返回，這邊處理完之後。
再呼叫qSEECom_send_resp()傳送response給QSApp。
無論是起動QSApp,還是註冊listener都是執行緒中執行，一但所有執行緒都退出後就會呼叫QSEECom_shutdown_app()函式停止QSApp。
整個過程執行完畢。如下：
-
void *test_thread( void* threadid ) -
{ -
... -
if ( g_qseeCommHandles[tid][0] != NULL ) { -
QSEECom_shutdown_app( &g_qseeCommHandles[tid][0] ); -
} -
} while( 0 ); -
pthread_exit( NULL ); -
return NULL; -
}
注：QSEECom _XX開頭的函式都在kernel中的qseecom.c裡實現，scm系統呼叫，都在scm.c中實現。
HLOS user層把握QSEEComAPI.h檔案
HLOS kernel層把握qseecom.c 和 scm.c兩檔案
謝謝
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高通msm8916平臺QSEE之trustzone分析
從硬體背景上看TZ是在ARMv6的架構上產生的，在ARMv7上重新設計了，TZ的目的是提供一個軟硬體都安全的環境，安全的環境是單獨的執行在一個硬體空間，和非安全的進行了硬體上的隔離。
QSEE主要負責載入APP，以及安全APP的堆疊管理，提供安全的API介面，安全的字元操作和LOG功能
QSAPPS是高通開發的APP，執行在QSEE之上
使用者空間通過載入並呼叫QSEEAPP來是實現一些安全資料或敏感操作的加密
QSEEComAPIlib是暴露給HLOS的API，HLOS客戶端和監聽端利用QSEEComdriver通過這些API來和QSEE進行資料的收和發。
QSEEComclient是需要呼叫QSEECom_start_app來得到一個控制代碼指向QSEECom字元裝置，並且可以用這個控制代碼來進行資料的首發
QSEEComlistener需要用QSEECom_register_listener來註冊，可以註冊多個listener，每個listener所在的執行緒將會被掛起，直到接收到包含到該listener的資訊。
QSEEComdriver是一個字元型裝置，通過IOCTL來和QSEECom進行通訊，這些IOCTL都應該被QSEEComAPI進行呼叫
因為qsee不開源 tz部分只能看到少量符號
所以主要從使用者和開發角度觀察tz
開發需要開發相應的qsapp來實現安全的一些資料操作
使用者態中需要載入相應的qsapp，並且利用qsapplib提供的API來和qsapp進行通訊
而qsapp如何與qsee進行通訊的呢
qsapp則呼叫scm來將資料儲存到安全空間
為什麼tz能實現安全呢
從硬體上 就區分了兩個世界，安全世界用一根匯流排，非安全世界用一根匯流排
非安全世界的操作無法訪問到安全世界
必須通過qsee中的scm呼叫來訪問
而使用者操作只能訪問qsapp
所以達到了安全保護的作用