毕设02 - OP-TEE，Hello World

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昨天配了一天环境，今天先解决昨天遗留的问题：

  • dbus-launch gnome-terminal 是什么指令？
  • optee 怎么启动？

1 dbus-launch gnome-terminal

  1. dbus-launch: dbus-launch 是一个用于启动 D-Bus 会话总线的命令。D-Bus 是 Linux 系统中进程间通信（IPC）的系统，它允许不同的应用程序彼此之间进行通信。使用 dbus-launch 可以确保应用程序运行在一个有 D-Bus 支持的环境中，特别是在图形用户界面中。如果你的桌面会话中 D-Bus 没有正确启动，某些需要 D-Bus 通信的程序可能无法正常工作。

  2. gnome-terminal: 这是启动 GNOME 终端的命令，GNOME 终端是 Linux 上 GNOME 桌面环境中的默认终端模拟器。

结合起来，dbus-launch gnome-terminal 的作用是：

  • 启动一个带有 D-Bus 会话总线支持的 GNOME 终端。换句话说，它确保 GNOME 终端启动时可以正常使用 D-Bus 的功能。

通常情况下，D-Bus 会在桌面环境启动时自动启动，因此用户不需要手动运行 dbus-launch。但在某些特殊情况下，例如在没有图形会话或远程会话中，dbus-launch 可以用来手动启动一个 D-Bus 实例以支持某些应用程序的运行。

2 启动optee

注意，optee同时只能启动一次，可能是因为会监听相同的端口。

2.1 直接在虚拟机中操作

  1. 打开控制台，输入 dbus-launch gnome-terminal，会打开一个新的控制台
  2. 在新的控制台里，进入 /root/optee/build （你的 optee 安装路径），执行 make run-only
    make run 会执行所有编译和检查，比较慢；安装成功后直接执行 make run-only 更快。

2.2 通过ssh连接远程操作

我使用的是mac。

方法一：XQuartz

  1. 安装 XQuartz，在官网下载最新版直接安装。

  2. 启动 XQuartz，在偏好里设置”允许从网络客户端连接“

    image-20240928105303669

  3. 在终端输入 dbus-launch gnome-terminal，会在 XQuartz 里打开一个控制台：

    image-20240928110041269

    使用 dbus-launch 还可以启动很多东西，甚至是浏览器，虽然会很卡。

    export XAUTHORITY=$HOME/.Xauthority # 如果报错设置这个环境变量
dbus-launch firefox

    image-20240928110909695

  4. 在这个控制台里，进入 /root/optee/build （你的 optee 安装路径），执行 make run-only

    image-20240928113548477

  5. (第三步好像可以)

方法二：tmux（推荐）

  1. 安装 tmux

    apt install tmux

  2. 启动 tmux

  3. 进入 /root/optee/build （你的 optee 安装路径），执行 make run-only

    image-20240928114747520

  4. 使用 tmux 的命令切换窗口，查看安全世界和普通世界。例如 ctrl + b, w

    image-20240928114851423

Tmux 使用教程：https://www.ruanyifeng.com/blog/2019/10/tmux.html

方法二不需要传输图形界面，会流畅很多，而且最通用。

3 运行测试

在 QEMU Monitor 界面输入 'c' 并按下回车来继续执行虚拟机。

此时进入 Normal World 终端，会发现虚拟机已经开始执行：

image-20240928151826867

3.1 Buildroot

系统输出这段话：

Welcome to Buildroot,type root or test to login
buildroot login:

  • 什么是 Buildroot？

    Buildroot* 是一个构建嵌入式 Linux 系统的工具，用于生成小型且高度定制化的 Linux 操作系统。它通常被用于嵌入式设备，如路由器、IoT 设备等。

    在 OP-TEE 的虚拟机环境中，Buildroot 被用来创建 Normal World 的 Linux 环境。这个环境足够轻量级，用于执行测试、运行基本应用，并和 OP-TEE 的 Secure World 交互。

  • root 和 test 的区别

    在登录提示下，系统提供了两个账户选项：

    • root：这是系统的超级用户（管理员）。使用 root 登录后，你拥有对系统的完全控制权限，可以执行所有操作，包括安装软件、修改系统配置、启动或关闭服务等。一般来说，默认的登录密码可能为空，或者会在相关的文档中提到。

    • test：这是一个普通用户账户，用于测试目的。使用 test 登录后，你可能只能执行一些受限的操作，比如运行特定的应用程序或脚本，但没有修改系统配置或执行管理员任务的权限。

3.2 xtest

xtest 是 OP-TEE 提供的一个测试工具，用于验证 OP-TEE 系统和其功能是否正确工作。它是 OP-TEE 项目的一部分，能够在 OP-TEE Secure World 和 Normal World 之间执行一系列的集成测试。这些测试涵盖了许多 OP-TEE 的核心功能，包括加密操作、密钥管理、身份认证、文件系统操作、以及与普通世界的交互。

以 root 身份登录，运行 xtest。

没有任何报错。

3.3 运行hello world

直接运行 optee_example_hello_world 。这个程序在 make run 的时候就写入操作系统了。

编译得到的 CA 在 /usr/bin ，TA 在 /lib/optee_armtz 中。

4 TA文件结构

参考博客：https://kickstartembedded.com/2022/11/13/op-tee-part-4-writing-your-first-trusted-application

optee_example 中提供了一个 hello_world 文件夹 ，结构如下：

image-20240930212609062

可以被清晰的分为三个部分：

  1. 主机部分：host/ 文件夹
  2. 可信部分：ta/ 文件夹
  3. 高层构建 Helper

3.1 主机部分

主机部分是运行在 Normal World 中的代码。构建过程的一个输出是 libteec.so 文件，它必须与主机部分链接。主机部分的整体流程大致如下所示。

image-20240930213254910

3.2 可信部分

可信部分是在 Secure World 中运行的代码。可信部分的总体结构如下所示。注意，各种函数实际上是主机部分启动的事件的回调函数，例如上下文初始化和结束，会话打开和关闭等。

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注意到主机部分的函数前缀是 TEEC_，可信部分前缀是 TA_。

3.3 高层构建助手

构建助手是 Makefiles 和与 cmake 相关的文件，它们将帮助我们正确构建 TA。

Linaro提供的示例最好的特性之一是，用户可以简单地将自己的示例应用程序添加到这个repo中，如果文件夹结构保持正确，您的应用程序将被构建为默认示例!

一定要探索构建助手文件，亲自查看实现!

5 修改Hello World

我们将基于 Linaro 提供的 hello_world 应用程序编写一个修改版本。更重要的是，我们将使其完全与提供的示例分离，而不是直接修改源代码。这将帮助我们更好地理解哪些组件是重要的。

5.1 主机部分修改

  1. 修改 host/Makefile 文件：
    • 修改 Makefile 文件中的 BINARY 变量的值。将其命名为 optee_example_ke_hello_world 。
  2. 修改 host/main.c 和 ta/include/ke_hello_world_ta.h 文件：
    • 将名为 hello_world_ta.h 的包含文件名更改为 ke_hello_world_ta.h 。这意味着你需要在代码中找到所有引用 hello_world_ta.h 的地方，并将其更改为 ke_hello_world_ta.h 。
    • 将 UUID 变量的值更改为 TA_KE_HELLO_WORLD_UUID 。这意味着你需要在 ta/include/ke_hello_world_ta.h 中定义一个新的宏 TA_KE_HELLO_WORLD_UUID ，这个宏将代表新应用的唯一标识符。
    • 在 TEEC_InvokeCommand(...) 函数调用中，将命令值更改为 TA_KE_HELLO_WORLD_INC_VALUE 。

5.2 可信部分修改

  1. ta/Android.mk - 将 local_module 变量的值替换为从可信网站生成的新版本4 UUID。
  2. ta/user_ta_header_defines.h - 将包含的文件更改为 ke_hello_world_ta.h。
  3. ta/user_ta_header_defines.h - 将名为 TA_UUID 的宏的值更改为 TA_KE_HELLO_WORLD_UUID。
  4. ta/user_ta_header_defines.h - 在 TA_CURRENT_TA_EXT_PROPERTIES 宏中，将 hello_world 的所有出现更改为 ke_hello_world。
  5. ta/sub.mk - 将 srcs-y 变量中的文件替换为 ke_hello_world_ta.c。
  6. ta/Makefile - 将我们在 ta/Android.mk 中粘贴的版本4 UUID粘贴到 BINARY 变量的值中。
  7. ta/ke_hello_world_ta.c - 将 hello_world_ta.c 重命名为 ke_hello_world_ta.c，并在其中将包含的文件名称更改为 ke_hello_world_ta.h。
  8. ta/ke_hello_world_ta.c - 在名为 TA_InvokeCommandEntryPoint(...) 的函数中，更改开关案例以反映带有 KE_HELLO_WORLD_* 而不是 HELLO_WORLD_* 的宏。
  9. ta/include/ke_hello_world_ta.h - 将 hello_world_ta.h 重命名为 ke_hello_world_ta.h，并在其中将定义的宏更改为 TA_KE_HELLO_WORLD_UUID。同时，将此宏的值更改为我们上面使用的版本4 UUID。
  10. ta/include/ke_hello_world_ta.h - 将函数ID宏的值更改为使用 KE_HELLO_WORLD_* 而不是 HELLO_WORLD_*。

5.3 高层构建助手修改

  • CMakeLists.txt - 需要将CMake项目的名称更改为optee_example_ke_hello_world。
  • Android.mk - 需要将LOCAL_MODULE变量的值更改为optee_example_ke_hello_world。

5.4 修改总结

  • 生成UUID（直接使用 Linux 命令 uuidgen ）替换所有原来的UUID
  • 把所有 hello_world 改成 ke_hello_world

5.5 编译

直接回到 build 目录，运行 make run。

就会自动把刚刚的 Hello World 编译到 OP-TEE 里。

如何单独编译一个TA，之后再看……明天开始阅读 TSC-VEE

看到 TSC-VEE 的文档里，

For QEMU v8:

Place the trust applications(TAs) in the optee-examples/ folder
Execute make run in the build folder
Run the TA.

说明就是这么运行的2333

附录

交叉编译

与交叉编译相对的改变是本地编译。

本地编译就是编译出的代码只能在我本地运行，交叉编译就是在一个平台上生成可以在另一个平台运行的代码。

本文提到的所有交叉编译，就是在Linux中编译可以在嵌入式环境中运行的可执行文件。