鲲鹏软件构成

鲲鹏处理器的软件生态是一个不断发展的软件生态，服务器本身也具有复杂度多样性，经过很长时间的发展服务器硬件有不同的操作系统方案，这些操作系统往往还实现了软件的分层组合，很难简单描述其软件架构。

本节从一个比较高的层次，主要从GNU/Linux软件生态角度出发，介绍鲲鹏软件的构成。

以下为鲲鹏 GNU/Linux 的软件架构高层视图：

鲲鹏 GNU/Linux 的软件架构高层视图
上图中，底部为鲲鹏服务器硬件，以鲲鹏处理器为核心的通用服务器设备。
在包含ARM核心的硬件系统上运行的软件不可避免的会包含特定系统的代码，此类代码通常以固件形式与其他系统软件分开，本节将此特性的代码称为----硬件特定软件。

在服务器领域，服务器的硬件与硬件特定软件对服务器“开箱即用”的影响最大，所以这两部分都要满足ARM服务器相关的合规性要求（详见：ARMv8-A 体系结构、鲲鹏软件生态与云服务）

硬件特定软件

硬件特定软件是指ARM服务器中特定系统的、常以固件形式提供的软件，主要包括所谓的Boot Loader 和设备特定固件。

本节将先介绍Boot Loader，然后介绍 ARM 服务器中的固件要求规范 SBSA 和 SBBR，以及其中涉及到的一些重要元素，如 UEFI、ACPI 与 ATF( ARM 可信固件)。

1. Boot Loader

Boot Loader 即启动加载程序，是 Bootstrap Loader 一词的缩写版，通常是系统上电或重置运行后的第一个软件，因此它是专门针对特定处理器和主板的。

粗略的看启动流程包括三个主要阶段：

系统上电，硬件加载Boot Loader；
Boot Loader 加载操作系统，例如Linux内核；
操作系统加载应用程序和用户数据，完成启动过程。

其中，Boot Loader的主要作用就是充当硬件与操作系统之间的媒介，用于加载操作系统。为完成这一目的，Boot Loader往往要寻找并释放操作系统，建立操作系统运行的基本环境（例如初始化内存、发现硬件设备参数回传操作系统等）。一些复杂的 Boot Loader还会有很多额外的功能，如支持多阶段启动、多种启动方式（如Flash内存、磁盘、网络、U盘、光盘等）、启动多种操作系统、更新固件、提供运行时服务、支持底层调试等。

在服务器领域，支持安全启动也是一个很重要的特性。

2. SBSA 与 SBBR

不同操作系统对系统加载过程中的要求是不一样的。在ARM的传统强项——嵌入式设备与移动终端——领域的Soc产品，往往是定制化、差异化、价格敏感的，用户很少跟换硬件模块操作系统。在这些情况下，定制软件的成本远远小于移除硬件功能带来的成本节省。所以此类情况下使用方案多是高度定制化的，如“启动固件+Boot Loader（u-boot、fastboot）+操作系统（Linux）+应用软件”

但在服务器和PC领域，软件通常由第三方开发，用户只要考虑“开箱即用”和“模块可更换”。定制硬件的成本远超过软件成本。所以，使用的方案一般为标准化的接口兼容的。

SBSA（Server Base Boot Requirements）和SBBR（Server Base Boot Requirements）是ARM在服务器应用领域对服务器基本启动需求提出的规范。

SBBA的规范是基于ARM 64 位处理器架构的硬件体系结构的规范，详细描述了服务器操作系统软件，如：操作系统、Hypervisor（虚拟机管理器）和固件所依赖的特性和系统架构关键层面，包括 CPU、PCIe、定时器、IOMMU、UART（Universal Asynchronous Recevier / Transmitter，通用异步收发传输器）、看门狗和中断等，目标是有足够标准的
系统架构，来使一个恰当的系统镜像能在所有符合规范的系统硬件上运行。

SBSA标准主要定义了以下方面的要求：

1.服务器在加电自检（POST）阶段应该检查的基本硬件组件，例如处理器、内存、硬盘驱动器、键盘和鼠标等。
2.服务器引导过程中需要加载的最小软件集合，包括固件（如BIOS或UEFI固件）、引导加载器（如GRUB或UEFI引导加载器）以及内核等。
3.服务器在引导过程中应该遵循的基本时序和顺序。
4.对于采用多引导架构的系统，SBSA还规定了引导过程中如何处理多个操作系统的引导选项。

SBBR规范是对系统启动固件的规范，定义了符合SBSA标准的ARM AArch64 架构的服务器上的操作系统或者Hypervisor（虚拟机管理器）要实现开箱即用能力的基本固件需求，包括所需启动和运行时的服务和安全要求，并遵循UEFI（Unified Extensible Firmware Interface，统一可拓展固件接口）和ACPI （高级适配电源管理接口规范）

SBSA/SBBR是针对ARM服务器能够启动OS或监视器等固件上提出的最小需求集，同时遵循了UEFI、ACPI、PSCI、SMBIO等工业标准。其中，SBSA和SBBR虽然名字相似，但它们实际上关注的方面有所不同。SBSA主要关注系统启动和运行的最小需求，包括启动加载程序、运行时服务、固件抽象等，而SBBR则关注引导程序的最小需求，例如UEFI的BootServices、RuntimeServices、Protocol等基础服务及协议接口。

在实现层面，SBSA和SBBR规范主要通过LuvOS这个定制化Linux系统来实现。LuvOS是基于Linux内核的，通过将FWTS（Firmware Test Suite）和SBSA-ACS（ARM Server Base Architecture - Automotive and Server Consortium Starter Kit） 在Linux下的工具与标准Linux内核共同编译获得。

3. UEFI

UEFI最早由Intel推出，是16位 x86“传统”PC BIOS的后继产品，目前由UEFI论坛维护。

UEFI（Unified Extensible Firmware Interface） 是一种在计算机固件中使用的图形化标准接口，它被设计用来替代传统的BIOS。UEFI被定义为一个可扩展的固件接口规范，它提供了一组标准的API，使得操作系统可以在预启动环境下与固件进行交互。

UEFI规范的开源参考实现是edk2 或 EDK Ⅱ,源码位于https://github.com/tianocore/tianocore.github.io/tree/master/edk2
上游开发小组为TianoCore社区

UEFI是以图形化界面展示的，相比传统的BIOS，它更易于使用和定制。此外，UEFI还提供了一些先进的功能，例如网络配置、硬件诊断和安全启动等。

UEFI是由一些行业领先的公司共同制定的，包括AMD、Intel、Microsoft等。随着计算机硬件的发展，UEFI也在不断演进，以满足新的需求。

UEFI 规范中包含一个启动管理器 BOOT Manager,他会根据NVRAM（Non-Volatile Random Access Memory，非易失性随机访问存储器）中的参数决定如何加载可执行文件（可能是Boot Loader 或者其他镜像文件），EFI（可拓展固件接口）可执行文件格式必须符合PE（Protable Executable，可移植可执行）格式，PE是一种广泛应用在Windows平台上