OP-TEE: Môi trường & Gỡ lỗi (Phần 1)

1. Cấu hình môi trường

1.1. Thiết lập môi trường qemu_v8

Tham khảo: OP-TEE Prerequisites

Tải source code và build:

repo init -u https://github.com/OP-TEE/manifest.git -m qemu_v8.xml
repo sync -c -j8
cd build
make toolchains
make run

Chạy với phiên bản cụ thể:

make -f qemu_v8.mk run-only

1.2. Build với DEBUG mode

Tham khảo: OP-TEE Debug Guide

cd build
make DEBUG=1 -f qemu_v8.mk all
make DEBUG=1 -f qemu_v8.mk run-only

Sau khi chạy thành công, hệ thống sẽ hiển thị 2 terminal: một cho Secure World và một cho Normal World.

Terminal Secure World

Terminal Normal World

2. Gỡ lỗi với GDB

2.1. Kết nối GDB

Makefile đã cấu hình sẵn tùy chọn -s -S để có thể debug cả Normal World và Secure World.

Cấu hình Makefile cho debugging

Thiết lập GDB:

gdb-multiarch /home/kien/workspace/src/trusted-firmware-a/build/qemu/debug/bl1/bl1.elf

Trong GDB console:

set architecture aarch64
target remote localhost:1234

Thiết lập kết nối GDB

Đặt breakpoint và tiếp tục thực thi:

break bl1_main
continue

Đặt breakpoint tại bl1_main

2.2. Symbol files cho các boot stages

Danh sách các file symbol cho từng giai đoạn boot:

# BL1 (Boot ROM)
bl1: /home/kien/workspace/src/trusted-firmware-a/build/qemu/debug/bl1/bl1.elf

# BL2 (Trusted Boot Firmware)  
bl2: /home/kien/workspace/src/trusted-firmware-a/build/qemu/debug/bl2/bl2.elf

# BL31 (EL3 Runtime Software)
bl31: /home/kien/workspace/src/trusted-firmware-a/build/qemu/debug/bl31/bl31.elf

# BL32 (TEE OS)
bl32: /home/kien/workspace/src/optee_os/out/arm/core/tee.elf

# BL33 (UEFI)
bl33: edk2 (không phải u-boot do chạy trên QEMU)

2.3. Load symbols theo giai đoạn

Khi debug, cần load symbol file tương ứng với giai đoạn hiện tại:

file /home/kien/workspace/src/trusted-firmware-a/build/qemu/debug/bl1/bl1.elf
file /home/kien/workspace/src/trusted-firmware-a/build/qemu/debug/bl2/bl2.elf
file /home/kien/workspace/src/trusted-firmware-a/build/qemu/debug/bl31/bl31.elf
file /home/kien/workspace/src/optee_os/out/arm/core/tee.elf

3. Kiến trúc bảo mật ARM

3.1. Exception Levels

Kiến trúc ARM v8-A với các Exception Levels

ARM v8-A được chia thành 4 Exception Levels:

• EL0: Ứng dụng người dùng (Client Applications, Trusted Applications)
• EL1: Hệ điều hành (Linux, OP-TEE OS)
• EL2: Hypervisor
• EL3: Secure Monitor (ARM Trusted Firmware)

3.2. Security States

Hệ thống được chia thành hai “thế giới” bảo mật:

• Non-secure World: Linux OS và Client Applications (CA)
• Secure World: OP-TEE OS và Trusted Applications (TA)

Hai trạng thái bảo mật trong ARM TrustZone

4. Quá trình khởi động OP-TEE

4.1. Boot sequence

Sơ đồ quá trình khởi động OP-TEE

Chi tiết quá trình khởi động:

bl31_entrypoint (trusted-firmware-a/bl31/aarch64/bl31_entrypoint.S)
└── bl31_main (trusted-firmware-a/bl31/bl31_main.c)
    ├── runtime_svc_init (trusted-firmware-a/common/runtime_svc.c)
    │   └── opteed_setup (trusted-firmware-a/services/spd/opteed/opteed_main.c)
    │       ├── bl31_plat_get_next_image_ep_info(SECURE)
    │       ├── opteed_init_optee_ep_state
    │       └── bl31_register_bl32_init(&opteed_init)
    ├── bl32_init // opteed_init() đã được đăng ký
    │   └── opteed_synchronous_sp_entry(optee_ctx)
    │       └── opteed_enter_sp(&optee_ctx->c_rt_ctx) // ERET → S-EL1 → OP-TEE start
    └── bl31_prepare_next_image_entry // chuyển sang UEFI

4.2. Debug breakpoints

Để debug hiệu quả, cần đặt breakpoint theo từng giai đoạn boot và load symbol file tương ứng trước khi thực hiện debug.

Chúc mừng! Bạn đã thiết lập thành công môi trường OP-TEE và có thể bắt đầu debug các thành phần trong Secure World.