【老师提案】RISC-V UEFI 启动流程分析与 EDK2 移植

### 项目标题

RISC-V UEFI 启动流程分析与 EDK2 移植

### 项目描述

现阶段 RISC-V 主要专注于嵌入式领域，供学习和开发用的评估板一般是单板计算机的形式（Single Board Computer），软件方面基本上是依赖半导体厂商发布完整的 SDK，在 bootloader 这方面轻量级的 U-Boot 成为了首选。

随着厂商不断提高 RISC-V 的硬件性能，将不可避免地向上进入台式机甚至是服务器领域。届时，RISC-V 需要面对一个成熟的、分散的、玩家众多的和重度依赖生态的市场。而 UEFI 是市场给出的选择和答案，RISC-V 也必须遵守。

目前的 RISC-V UEFI 的支持现状：

* 最新的 UEFI 规范已经加入了 RISC-V 体系架构、ABI（应用程序二进制接口 ）等基础定义
* UEFI 实现的开源参考 EDK2 内核 TianoCore 上游已经有 RISC-V 的初步支持
* EDK2 的 RISC-V 硬件平台支持还非常有限
* RISC-V Linux 内核已经适配好 UEFI 启动

本项目以 RISC-V EDK2 为例，分析 UEFI 的启动流程，对以下部分分别进行分析：

- UEFI
- EDK2
- Linux 内核里的 EFI Stub
- 基于 UEFI 的启动流程，从上电复位到成功启动 Linux 内核

### 项目难度

中等

### 项目社区导师

`Bin Meng <bmeng@tinylab.org>`

### 项目产出要求

- 连载文档和视频分享
- 提交或完善某一个硬件平台（如 QEMU 'virt'）的支持，并成功提交补丁至上游社区

### 项目技术要求

- Linux / Windows 基本操作
- 熟悉 QEMU 模拟器系统级仿真模式
- 熟悉 RISC-V 架构基础指令集（IMAFDC），特权级规范
- 熟悉 RISC-V 基于 U-Boot 的启动流程，对 UEFI x86 有一定的了解

### 相关的开源软件仓库列表

- RISC-V UEFI 规范: https://github.com/riscv-non-isa/riscv-uefi
- RISC-V EDK2L: https://github.com/riscv-collab/riscv-edk2

目前社区对于本 issue 的解读有如下三篇文章：

- [./20220319-riscv-uefi.md : OpenSBI/U-Boot/UEFI 简介][1]
- [./20230417-riscv-linux-uefi-boot-1.md : RISC-V Linux 内核 UEFI 启动过程分析（Part1）：构建、加载与启动内核][2]
- [./20230421-riscv-linux-uefi-boot-2.md : RISC-V Linux 内核 UEFI 启动过程分析（Part2）：内核侧 UEFI 支持][3]

Linux 内核中的 UEFI 支持 (EFI stub/ efi_init / runtime init) 在上面两篇 Linux 相关的文章中已经分析的差不多了。

本 issue 后续工作可以主要集中在 edk2/edk2-platform 项目中，目前整理的一些方向：

1. RISC-V edk2 分析

- RISC-V edk2 系统表的构建

Linux EFI Stub 作为一种 EFI App，采用系统表做前期的初始化，为文章 [2][2] 补充系统表在 edk2 中构建过程

- RISC-V edk2 的启动过程

edk2 启动过程的各个阶段如何利用 OpenSBI

2. RISC-V edk2 实践 (参考 [EDK2 RISC-V Platform Project][4])

- 实现 PcdDxeCorePrivilegeMode 配置

此选项用于指定 edk2 DXE 阶段的特权模式，目前默认支持模式是 S-mode，M-mode 还未支持

- 实现 PEI OpenSBI PPI

PEI OpenSBI PPI 是 edk2 PEI 阶段调用的 OpenSBI 的接口，目前还未实现

[1]: https://gitee.com/tinylab/riscv-linux/blob/master/articles/20220319-riscv-uefi.md
[2]: https://gitee.com/tinylab/riscv-linux/blob/master/articles/20230417-riscv-linux-uefi-boot-1.md
[3]: https://gitee.com/tinylab/riscv-linux/blob/master/articles/20230421-riscv-linux-uefi-boot-2.md
[4]: https://github.com/tianocore/edk2-platforms/blob/master/Platform/RISC-V/PlatformPkg/Readme.md

泰晓科技/RISCV-Linux

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