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下一代BIOS标准探讨之四：UEFI界中的乐高—MinPlatform

 3 years ago
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下一代BIOS标准探讨之四：UEFI界中的乐高—MinPlatform

中央处理器 (CPU)话题下的优秀答主

先讲两个小故事。

很多年前，我飞到美国南卡的Intel CDC site参加Romley平台的Power On。PO的主力，Intel服务器部门（DCG）派出了十几个人的豪华阵容，加上当地的芯片BIOS团队，可谓人才济济。当时，他们还在使用AMI的代码库，而我从属的Intel软件部门（SSG），一直推动在上游去除AMI代码，采用纯UEFI的EDK2实现，我们叫它Pure EDK2。我们已经在Romley的上一代Thurley实现了SSG内部的代码转换，此行一个重要的目的就是展现纯EDK2代码也可以做到芯片PO，甚至可以做得更好。于是仅仅派出了我一个人，借此彰显EDK2代码的niubility。当地的朋友Chris Ruffin问我：“Where is your team？”我得意的回答：“You are looking at it!”

牛皮吹出去，很快就开始现场PK了。MRC过后，两边平台代码迅速投入战斗。开始情况很好，一个多小时后纯EDK2 Romley就启动到了Shell，而那边还没有到DXE。正在我打算一鼓作气，羞辱一下对方的时候，启动Windows蓝屏了，于是我陷入了长达三天的Debug。这三天我每天几乎只睡三四个小时，ITP、Windbg等等能用的都用了，但也仅仅把出错范围缩小到ACPI DSDT中的某个设备出了问题。坑爹啊，我明明在模拟器上试过启动Windows了啊。我最后想了一个办法，在DSDT中采用折半查找方法，每次注释掉一半设备，折腾了一个晚上，才定位到那个设备，从而成功启动Windows。在看到了熟悉的Windows桌面，随行的市场部同事发出了兴奋的尖叫，而我却陷入了懊悔中。多好的开局，被我打得稀烂，前一天DCG代码已经启动到了Windows了！这时我想，如果我开始准备一套最小开机代码，只有最简单的代码和设备开启，先完成主要KPI，再慢慢调多好啊，大意了。

尽管随后PO进行的十分顺利，而我也报复性的在完成PO后，消失了两周，玩遍了南卡和北卡。但即使在参观雄伟的航母的时候，“弄出一套最小开机代码”的想法却时时回响在我的脑海中，挥之不去。回国后，我找了很多人谈了这个想法，但一直没（LAN）有（DE）时间实践。

2018年，OCP大会在荷兰阿姆斯特丹举行。当时Intel上海团队第一快男，Rock同学，搞了一个展台，介绍UEFI快速启动。旁边的谷歌刚介绍完LinuxBoot有多牛，UEFI有多烂。其中有一页是这样介绍的：

UEFI启动要8分钟，而LinuxBoot只要20秒，太厉害了！是不是LinuxBoot发明了什么黑科技呢？

LinuxBoot的伙计们刚吹完一波，忽然发现旁边Rock上门踢馆来了，赶快派了两个小弟来打听情况，于是发生了下面的对话（翻译成中文）

LinuxBoot小伙：“伙计，你们启动时间多长？”

Rock：“我优化以后，不到10秒就可以启动了”

LinuxBoot小伙不太服气：“那一定是Warm Boot的结果吧？”

Rock：“是Cold Boot, Warm Boot只要5秒钟！”

LinuxBoot小伙听完沉默不语，直呼中国不可战胜！咳咳，走错片场了。这个结果最后由Intel PE Sarathy作为专题在OCP大会上进行了介绍[1]

BIOS界的第一快男Rock同学之所以能做到这么快，除了和他高超的启动速度调优技巧相关之外，还和他调优的基础代码有关，而这个代码就是Purley MinPlatform。UEFI的小伙伴们在OCP大会上扳回来一局，扬眉吐气。这也揭示LinuxBoot能够快速启动的真相，无他，干的事少而已！

那么神秘的MinPlatform究竟是什么呢？它和最小开机版本BIOS是什么关系呢？我们先从它的由来谈起。

多年前，UEFI开始越来越多的用在嵌入式系统中，而嵌入系统的内存和Flash空间都十分有限，这对UEFI EDK2代码在内存和Flash中的footprint提出了挑战。Intel当时还不是PE的大佬姚大夫，接到了这个难度极大的任务：EDK2的代码最小需要多少RAM和ROM就够了？

怎么定义这个“最小”呢？就是满足符合UEFI Spec最小集合，检测标准就是能够启动一个支持UEFI标准的操作系统。是不是看到了最小开机版本类似的概念？姚大夫的卓越成果形成了一个POC：Minimal Platform。他探索了UEFI EDK2代码的硬件约束边界，也顺带回答了一个问题：启动速度能有多快？毕竟干的少，肯定跑的快。

在此基础上，姚大夫和Intel PE Vincent、Isaac加入了另外两个扩展功能，从而形成了MinPlatform：

1.Open Source：之前Intel平台代码包含所有功能，开源困难。更少的代码，让代码清理变得更加容易。从而Intel可以在Edk2_Platforms中开源更多的平台代码，如Kabylake平台。

2.模块化代码实现：更重要的是，MinPlatform不仅仅满足于提供最小开机代码功能，而有更大的抱负：重构整个平台代码库！大家都玩过乐高积木，MinPlatform提供一个最小功能开机版本，可以把它想象成乐高积木的底板：

平淡无奇，啥也没有，但它提供了最小UEFI的最小集合，也可以单独使用，就像乐高积木的底板。各种各样的功能，就像一个个乐高积木块：

重构它们，让它们相互独立，可以独立的使能。把它们拼起来，一个全功能（Full Platform）的平台就建立起来了：

MinPlatform定义了[2][3]平台的多个Stage，指导这种搭建，以及MinPlatform和Full Platform的包含关系：

来源：参考资料3

MinPlatform在Intel Client平台上已经基本完成这种愿景，而在服务器平台上还在演进中。

来源：参考资料3

Intel开源平台也转到以MinPlatform和FSP来实现：

来源：参考资料3

更多的MinPlatform细节请参见参考资料2.

BIOS云课堂上有一节课和此相关：

卓易云课堂​cloudclass.zqtong.com

尾声卓易云课堂尾声

目前主要的几种现有方案已经介绍完毕（除了SBL）：

我们后面开始介绍一些将来的可能发展思路。

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