CN116954760B - 一种uefi智能启动的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种UEFI智能启动的方法,属于计算机固件领域。所述方法可以自动识别硬件状态,在UEFI启动中优先进行可启动硬件的识别,根据识别结果优先完成部分驱动加载和运行,有效地加快了启动速度;在快速启动失败时,可以继续完成剩余驱动的加载和运行,不需要通过计算机复位来进入正常启动,进一步加快了启动速度,此外还进行了出错硬件的识别,能够在启动过程死机的情况下,通过计算机重置时自动屏蔽问题硬件来恢复正常启动,用户也可以通过固件的配置维护来查看问题硬件,帮助用户快速定位问题。本发明不仅可以有效提高UEFI启动速度,也有助于硬件故障的排查。
Description
技术领域
本发明涉及一种UEFI智能启动的方法,属于计算机固件领域。
背景技术
使用UEFI固件引导计算机启动是目前主流的计算机引导方法,UEFI引导的几个阶段分别为SEC,PEI,DXE,BDS,TSL,RT,AL,其中DXE和BDS两个阶段是完成OS加载功能的主要阶段。
在UEFI的设计中,要使一个硬件能正常工作,需要多个UEFI模块的协作,以硬盘为例,需要硬盘协议驱动模块,磁盘IO模块,分区模块,文件系统模块来配合。在当前的设计中,不存在硬件和UEFI模块的对应关系,各硬件初始化依赖各UEFI模块对硬件进行判断是否是其支持的硬件(通过PCI的厂家ID,设备ID等信息),如果判断为真才进行初始化,然后在内存中设置一个该硬件的占用标志,防止同类驱动进行二次处理导致冲突。由于要UEFI模块自身来判断硬件,所以说目前所有的UEFI模块都需要被载入内存中,才能保证功能正常。
DXE阶段把所有UEFI模块载入后,BDS阶段会先扫描所有的硬件,然后针对每个硬件,都会使用所有的UEFI模块对其进行判断和适配的动作。
如上所述,目前UEFI会载入所有的UEFI模块,并对所有的硬件进行适配初始化,这会导致花费较多的时间。大部分情况下,用户启动设备只是需要进入操作系统,目前的设计并不是最高效的方式。
另外假设某个硬件和UEFI模块在适配初始化过程中出现问题导致整个设备挂住,当前设计不具备恢复的能力。
为了加快启动速度,专利CN115202751A公开了一种UEFI快速启动的实现方法,该方法可以通过预置DXE快速启动配置来加载有限的EFI驱动,达到加快启动的目的,或通过正常启动过程中记录IO访问数据来达到下一次根据上一次访问数据来快速启动的目的。但是该方案中,如果快速启动失败,需要计算机重新上电复位进入正常启动,这里反而加大了整体的启动时间。
发明内容
为了进一步加快UEFI智能启动的速度,本发明提供了一种UEFI智能启动的方法,所述方法利用EFI管理模块(EMR,EFI Module Ruler)优先进行可启动硬件的识别,然后根据识别结果优先完成部分驱动加载和运行。
所述EMR模块包括:
硬件状态维护子模块,用于维护硬件的可启动/不可启动状态,针对启动成功的硬件,标记状态为启动成功;
驱动映射子模块,用于维护维护硬件和驱动的映射关系;
系统启动状态维护子模块,用于维护系统的启动状态,同时维护可启动硬件列表;
驱动选择接口函数,与所述驱动映射子模块连接,用于告知DXE阶段当前需要加载的驱动;
硬件选择接口函数,与所述硬件状态维护子模块连接,用于告知BDS阶段当前需要启动的硬件;
硬件状态记录函数,与所述硬件状态维护子模块连接,记录硬件状态,将硬件状态记录到环境变量中。
可选的,所述DXE阶段包括:
步骤1:内存环境准备;
步骤2:加载和运行所述EMR模块;
所述EMR模块调用总线驱动遍历系统硬件,针对存储类型硬件和链接状态为up的网口标记为可启动设备,其它标记为不可启动设备;
遍历当前所有的UEFI驱动,根据驱动文件的UUID来判断驱动类型,并关联到对应硬件,建立硬件和驱动的映射关系,并通过所述驱动选择接口函数告知DXE阶段当前需要加载的驱动;
步骤3:预加载所述EMR模块提供的当前需要加载的驱动;
所述DXE阶段为所述BDS阶段提供驱动加载接口。
可选的,所述BDS阶段包括:
步骤1:预启动硬件初始化;
通过所述EMR模块的硬件选择接口函数,获取当前可启动的硬件,完成初始化;初始化前调用所述EMR模块的硬件状态记录接口函数,标记该硬件为待运行,所述EMR模块维护的系统启动状态切换到预启动,硬件初始化成功的,调用硬件状态记录接口,标记该硬件为可运行;
步骤2:预启动硬件启动;
在可启动硬件中尝试启动操作系统,可启动硬件的顺序由所述EMR模块决定,优先提供启动成功过的硬件;启动成功的,所述EMR模块记录下启动成功的硬件,然后进入操作系统;
步骤3:剩余驱动加载;
如果预启动硬件失败,通过DXE驱动加载接口完成剩余驱动的加载;
步骤4:剩余硬件初始化;
如果预启动硬件失败,通过所述EMR模块的硬件选择接口函数获取剩余需要启动的硬件,完成初始化;初始化前调用所述EMR模块的硬件状态记录接口函数,标记该硬件为待运行;所述EMR模块维护的系统启动状态切换到完全启动;初始化成功的,调用所述硬件状态记录接口函数,标记该硬件为可运行;
步骤5:硬件启动;
由于所有硬件被初始化,驱动被运行,这里再次尝试启动操作系统,相当于正常启动;启动成功的,EMR模块更新硬件状态为启动成功,然后进入操作系统;
步骤6:配置维护;
当探测到用户按下热键要进入配置维护的情况下,如果没有引导操作系统成功,则终止当前进程,完成剩余硬件的初始化,进入配置维护界面。
可选的,所述系统的启动状态包括:未启动、预启动和完全启动。
可选的,所述内存环境准备包括:数据存取,内存分配和释放服务。
可选的,所述驱动文件的UUID和硬件类型的对应关系是依靠内部预置的数据库来判断。
可选的,所述EMR模块还用于监控硬件状态,动态更新硬件状态。
本发明有益效果是:
本发明可以自动识别硬件状态,在UEFI启动中优先进行可启动硬件的识别,根据识别结果优先完成部分驱动加载和运行,有效地加快了启动速度。
本发明在快速启动失败时,可以继续完成剩余驱动的加载和运行,不需要通过计算机复位来进入正常启动,进一步加快了启动速度。
本发明进行了出错硬件的识别,能够在启动过程死机的情况下,通过计算机重置时自动屏蔽问题硬件来恢复正常启动,用户也可以通过固件的配置维护来查看问题硬件,帮助用户快速定位问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明EMR模块的组成框图。
图2是本发明调整后DXE阶段的工作流程图。
图3是本发明调整后BDS阶段的工作流程图。
图4是本发明调整后BDS阶段的硬件错误屏蔽流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
实施例一:
本实施例提供一种UEFI智能启动方法,利用EMR模块优先进行可启动硬件的识别,然后根据识别结果优先完成部分驱动加载和运行,EMR模块包括:
硬件状态维护子模块,用于维护硬件的可启动/不可启动状态,针对启动成功的硬件,标记状态为启动成功;
驱动映射子模块,用于维护硬件和驱动的映射关系;
系统启动状态维护子模块,用于维护系统的启动状态,同时维护可启动硬件列表;
驱动选择接口函数,与驱动映射子模块连接,用于告知DXE阶段当前需要加载的驱动;
硬件选择接口函数,与硬件状态维护子模块连接,用于告知BDS阶段当前需要启动的硬件;
硬件状态记录函数,与硬件状态维护子模块连接,记录硬件状态,将硬件状态记录到环境变量中。
实施例二:
本实施例提供一种UEFI智能启动方法,在传统UEFI启动的基础上进行了优化,优化后的启动流程主要体现在3点,结合附图说明如下:
第一:新增UEFI模块EMR,该模块包括硬件状态维护子模块,驱动映射子模块,系统启动状态维护子模块,并对外提供三个接口。具体参考图1。
其中,三个子模块的功能分别为:
驱动映射标识子模块:负责维护硬件和驱动的关系;
硬件状态维护子模块:负责维护硬件的可启动/不可启动状态,针对启动成功的硬件,标记状态为启动成功;
启动状态管理子模块. 负责维护系统的启动状态,包括未启动,预启动,完全启动三个状态,同时维护可启动硬件列表。
三个接口分别为:
接口1. 驱动选择接口函数:负责告知DXE阶段当前需要加载的驱动。
接口2. 硬件选择接口函数:负责告知BDS阶段当前需要启动的硬件,这里会屏蔽掉环境变量中记录的待运行状态的硬件,正常硬件状态为可运行。
接口3. 硬件状态记录函数:负责记录硬件状态,将硬件状态记录到环境变量中。
第二,调整DXE阶段功能,从内存环境准备及驱动加载两个流程,调整为三个流程加一个接口函数,参考图2,本实施例优化后的DXE阶段具体包括以下流程:
流程1. 内存环境准备:该功能与传统UEFI启动流程相同,初始化内存基础服务,包括数据存取,内存分配和释放服务。
流程2. 加载和运行EMR模块:EMR模块调用总线驱动(现有技术)遍历系统硬件,针对存储类型硬件,比如硬盘,U盘等标记为可启动设备;针对网口,还需要判断网口链接状态up的标记为可启动设备,其它标记为不可启动设备;
遍历当前所有的UEFI驱动,不加载驱动,只是根据驱动文件的UUID来判断驱动类型,并关联到对应硬件,建立硬件和驱动的映射关系,并通过驱动选择接口函数将当前需要加载的驱动告知DXE阶段。
其中,UUID和硬件类型的对应关系是依靠内部预置的数据库来判断,该数据库定义了UUID和硬件ID的对应关系,硬件ID包括通过总线驱动可识别出的硬件厂商ID和设备ID等信息。EMR当前维护的系统启动状态为未启动。
此外,EMR需要监控硬件状态,特别是网口状态,如果网口链接状态变为up则需要动态更新硬件状态。
流程3. DXE预加载:通过EMR模块提供的驱动选择接口,预加载部分驱动。
本实施例的DXE阶段提供驱动加载接口给BDS阶段进行后续驱动加载使用。
第三,调整BDS阶段功能,从硬件遍历,硬件初始化,硬件启动及配置维护四个流程,调整为六个流程,参考图3,本实施例的BDS阶段包括以下流程:
流程1. 预启动硬件初始化:通过EMR模块的硬件选择接口函数,获取当前可启动的硬件,完成初始化。初始化前调用EMR模块的硬件状态记录接口函数,标记该硬件为待运行。EMR模块维护的系统启动状态切换到预启动。硬件初始化成功的,调用硬件状态记录接口函数,标记该硬件为可运行。
流程2. 预启动硬件启动:在可启动硬件中尝试启动操作系统,可启动硬件的顺序由EMR模块决定,会优先提供启动成功过的硬件。启动成功的,EMR模块记录下启动成功的硬件,然后进入操作系统。
流程3. 剩余驱动加载:如果预启动硬件失败,会通过DXE驱动加载接口完成剩余驱动的加载。
流程4. 剩余硬件初始化:如果预启动硬件失败,会通过EMR模块的硬件选择接口函数获取剩余需要启动的硬件,完成初始化。初始化前调用EMR模块的硬件状态记录接口函数,标记该硬件为待运行。EMR模块维护的系统启动状态切换到完全启动。初始化成功的,调用硬件状态记录接口,标记该硬件为可运行。
流程5. 硬件启动:由于所有硬件被初始化,驱动被运行,这里再次尝试启动操作系统,相当于正常启动。启动成功的,EMR模块更新硬件状态为启动成功,然后进入操作系统。
流程6. 配置维护:当探测到用户按下热键要进入配置维护的情况下,如果没有引导操作系统成功,则终止当前进程,完成剩余硬件的初始化,进入配置维护界面。
硬件错误指的是通过EFI驱动操作对应硬件过程中出现了系统死机的情况,可能是操作硬件寄存器出现错误或者是硬件进行DMA操作时出现错误。关于硬件错误屏蔽的流程参考图4,被屏蔽的硬件修复后可以通过配置维护界面重新启用,硬件错误屏蔽的流程包括:
预启动硬件初始化之前,通过EMR模块的硬件选择接口函数告知BDS阶段当前需要启动的硬件(屏蔽状态为“待运行”的硬件),调用EMR模块的硬件状态记录接口函数,标记这些需要启动硬件状态为“待运行”,完成硬件初始化;
预启动硬件初始化结束后,调用硬件状态记录接口函数,将初始化成功的硬件标记为“可运行”;
如果发生了硬件错误导致系统死机,看门狗重启或者人工重启系统后,通过EMR模块的硬件选择接口函数会屏蔽“待运行”状态的硬件,因为这些硬件在上一次启动时没有被标记为“可运行”。
同理,若预启动硬件失败,会继续进行剩余硬件初始化,在剩余硬件初始化之前,通过EMR模块的硬件选择接口函数获取剩余需要启动的硬件,获取时屏蔽状态为“待运行”的硬件。
本实施例可以自动识别硬件状态,在UEFI启动中优先进行可启动硬件的识别,根据识别结果优先完成部分驱动加载和运行,有效地加快了启动速度;在快速启动失败时,可以继续完成剩余驱动的加载和运行,不需要通过计算机复位来进入正常启动,进一步加快了启动速度。
此外,本实施例进行了出错硬件的识别,能够在启动过程死机的情况下,通过计算机重置时自动屏蔽问题硬件来恢复正常启动,用户也可以通过固件的配置维护来查看问题硬件,帮助用户快速定位问题。
本发明实施例中的部分步骤,可以利用软件实现,相应的软件程序可以存储在可读取的存储介质中,如光盘或硬盘等。
以上所述仅为本发明的较佳实施例,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种UEFI智能启动的方法,其特征在于,所述方法利用EMR模块优先进行可启动硬件的识别,然后根据识别结果优先完成部分驱动加载和运行,所述EMR模块包括:
硬件状态维护子模块,用于维护硬件的可启动/不可启动状态,针对启动成功的硬件,标记状态为启动成功;
驱动映射子模块,用于维护硬件和驱动的映射关系;
系统启动状态维护子模块,用于维护系统的启动状态,同时维护可启动硬件列表;
驱动选择接口函数,与所述驱动映射子模块连接,用于告知DXE阶段当前需要加载的驱动;
硬件选择接口函数,与所述硬件状态维护子模块连接,用于告知BDS阶段当前需要启动的硬件;
硬件状态记录函数,与所述硬件状态维护子模块连接,记录硬件状态,将硬件状态记录到环境变量中;
所述BDS阶段包括:
步骤1:预启动硬件初始化;
通过所述EMR模块的硬件选择接口函数,获取当前可启动的硬件,完成初始化;初始化前调用所述EMR模块的硬件状态记录接口函数,标记该硬件为待运行,所述EMR模块维护的系统启动状态切换到预启动,硬件初始化成功的,调用硬件状态记录接口函数,标记该硬件为可运行;
步骤2:预启动硬件启动;
在可启动硬件中尝试启动操作系统,可启动硬件的顺序由所述EMR模块决定,优先提供启动成功过的硬件;启动成功的,所述EMR模块记录下启动成功的硬件,然后进入操作系统;
步骤3:剩余驱动加载;
如果预启动硬件失败,通过DXE驱动加载接口完成剩余驱动的加载;
步骤4:剩余硬件初始化;
如果预启动硬件失败,通过所述EMR模块的硬件选择接口函数获取剩余需要启动的硬件,完成初始化;初始化前调用所述EMR模块的硬件状态记录接口函数,标记该硬件为待运行;所述EMR模块维护的系统启动状态切换到完全启动;初始化成功的,调用所述硬件状态记录接口函数,标记该硬件为可运行;
步骤5:硬件启动;
由于所有硬件被初始化,驱动被运行,这里再次尝试启动操作系统,相当于正常启动;启动成功的,EMR模块更新硬件状态为启动成功,然后进入操作系统;
步骤6:配置维护;
当探测到用户按下热键要进入配置维护的情况下,如果没有引导操作系统成功,则终止当前进程,完成剩余硬件的初始化,进入配置维护界面。
2.根据权利要求1所述的UEFI智能启动的方法,其特征在于,所述DXE阶段包括:
步骤1:内存环境准备;
步骤2:加载和运行所述EMR模块;
所述EMR模块调用总线驱动遍历系统硬件,针对存储类型硬件和链接状态为up的网口标记为可启动设备,其它标记为不可启动设备;
遍历当前所有的UEFI驱动,根据驱动文件的UUID来判断驱动类型,并关联到对应硬件,建立硬件和驱动的映射关系,并通过所述驱动选择接口函数告知DXE阶段当前需要加载的驱动;
步骤3:预加载所述EMR模块提供的当前需要加载的驱动;
所述DXE阶段为所述BDS阶段提供驱动加载接口。
3.根据权利要求1所述的UEFI智能启动的方法,其特征在于,所述系统的启动状态包括:未启动、预启动和完全启动。
4.根据权利要求2所述的UEFI智能启动的方法,其特征在于,所述内存环境准备包括:数据存取,内存分配和释放服务。
5.根据权利要求2所述的UEFI智能启动的方法,其特征在于,所述驱动文件的UUID和硬件类型的对应关系依靠内部预置的数据库来判断。
6.根据权利要求2所述的UEFI智能启动的方法,其特征在于,所述EMR模块还用于监控硬件状态,动态更新硬件状态。
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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