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[platform/kernel/linux-rpi.git] / Documentation / admin-guide / bootconfig.rst
1 .. SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2
3 .. _bootconfig:
4
5 ==================
6 Boot Configuration
7 ==================
8
9 :Author: Masami Hiramatsu <mhiramat@kernel.org>
10
11 Overview
12 ========
13
14 The boot configuration expands the current kernel command line to support
15 additional key-value data when booting the kernel in an efficient way.
16 This allows administrators to pass a structured-Key config file.
17
18 Config File Syntax
19 ==================
20
21 The boot config syntax is a simple structured key-value. Each key consists
22 of dot-connected-words, and key and value are connected by ``=``. The value
23 has to be terminated by semi-colon (``;``) or newline (``\n``).
24 For array value, array entries are separated by comma (``,``). ::
25
26   KEY[.WORD[...]] = VALUE[, VALUE2[...]][;]
27
28 Unlike the kernel command line syntax, spaces are OK around the comma and ``=``.
29
30 Each key word must contain only alphabets, numbers, dash (``-``) or underscore
31 (``_``). And each value only contains printable characters or spaces except
32 for delimiters such as semi-colon (``;``), new-line (``\n``), comma (``,``),
33 hash (``#``) and closing brace (``}``).
34
35 If you want to use those delimiters in a value, you can use either double-
36 quotes (``"VALUE"``) or single-quotes (``'VALUE'``) to quote it. Note that
37 you can not escape these quotes.
38
39 There can be a key which doesn't have value or has an empty value. Those keys
40 are used for checking if the key exists or not (like a boolean).
41
42 Key-Value Syntax
43 ----------------
44
45 The boot config file syntax allows user to merge partially same word keys
46 by brace. For example::
47
48  foo.bar.baz = value1
49  foo.bar.qux.quux = value2
50
51 These can be written also in::
52
53  foo.bar {
54     baz = value1
55     qux.quux = value2
56  }
57
58 Or more shorter, written as following::
59
60  foo.bar { baz = value1; qux.quux = value2 }
61
62 In both styles, same key words are automatically merged when parsing it
63 at boot time. So you can append similar trees or key-values.
64
65 Same-key Values
66 ---------------
67
68 It is prohibited that two or more values or arrays share a same-key.
69 For example,::
70
71  foo = bar, baz
72  foo = qux  # !ERROR! we can not re-define same key
73
74 If you want to update the value, you must use the override operator
75 ``:=`` explicitly. For example::
76
77  foo = bar, baz
78  foo := qux
79
80 then, the ``qux`` is assigned to ``foo`` key. This is useful for
81 overriding the default value by adding (partial) custom bootconfigs
82 without parsing the default bootconfig.
83
84 If you want to append the value to existing key as an array member,
85 you can use ``+=`` operator. For example::
86
87  foo = bar, baz
88  foo += qux
89
90 In this case, the key ``foo`` has ``bar``, ``baz`` and ``qux``.
91
92 Moreover, sub-keys and a value can coexist under a parent key.
93 For example, following config is allowed.::
94
95  foo = value1
96  foo.bar = value2
97  foo := value3 # This will update foo's value.
98
99 Note, since there is no syntax to put a raw value directly under a
100 structured key, you have to define it outside of the brace. For example::
101
102  foo {
103      bar = value1
104      bar {
105          baz = value2
106          qux = value3
107      }
108  }
109
110 Also, the order of the value node under a key is fixed. If there
111 are a value and subkeys, the value is always the first child node
112 of the key. Thus if user specifies subkeys first, e.g.::
113
114  foo.bar = value1
115  foo = value2
116
117 In the program (and /proc/bootconfig), it will be shown as below::
118
119  foo = value2
120  foo.bar = value1
121
122 Comments
123 --------
124
125 The config syntax accepts shell-script style comments. The comments starting
126 with hash ("#") until newline ("\n") will be ignored.
127
128 ::
129
130  # comment line
131  foo = value # value is set to foo.
132  bar = 1, # 1st element
133        2, # 2nd element
134        3  # 3rd element
135
136 This is parsed as below::
137
138  foo = value
139  bar = 1, 2, 3
140
141 Note that you can not put a comment between value and delimiter(``,`` or
142 ``;``). This means following config has a syntax error ::
143
144  key = 1 # comment
145        ,2
146
147
148 /proc/bootconfig
149 ================
150
151 /proc/bootconfig is a user-space interface of the boot config.
152 Unlike /proc/cmdline, this file shows the key-value style list.
153 Each key-value pair is shown in each line with following style::
154
155  KEY[.WORDS...] = "[VALUE]"[,"VALUE2"...]
156
157
158 Boot Kernel With a Boot Config
159 ==============================
160
161 Since the boot configuration file is loaded with initrd, it will be added
162 to the end of the initrd (initramfs) image file with padding, size,
163 checksum and 12-byte magic word as below.
164
165 [initrd][bootconfig][padding][size(le32)][checksum(le32)][#BOOTCONFIG\n]
166
167 The size and checksum fields are unsigned 32bit little endian value.
168
169 When the boot configuration is added to the initrd image, the total
170 file size is aligned to 4 bytes. To fill the gap, null characters
171 (``\0``) will be added. Thus the ``size`` is the length of the bootconfig
172 file + padding bytes.
173
174 The Linux kernel decodes the last part of the initrd image in memory to
175 get the boot configuration data.
176 Because of this "piggyback" method, there is no need to change or
177 update the boot loader and the kernel image itself as long as the boot
178 loader passes the correct initrd file size. If by any chance, the boot
179 loader passes a longer size, the kernel fails to find the bootconfig data.
180
181 To do this operation, Linux kernel provides ``bootconfig`` command under
182 tools/bootconfig, which allows admin to apply or delete the config file
183 to/from initrd image. You can build it by the following command::
184
185  # make -C tools/bootconfig
186
187 To add your boot config file to initrd image, run bootconfig as below
188 (Old data is removed automatically if exists)::
189
190  # tools/bootconfig/bootconfig -a your-config /boot/initrd.img-X.Y.Z
191
192 To remove the config from the image, you can use -d option as below::
193
194  # tools/bootconfig/bootconfig -d /boot/initrd.img-X.Y.Z
195
196 Then add "bootconfig" on the normal kernel command line to tell the
197 kernel to look for the bootconfig at the end of the initrd file.
198
199
200 Kernel parameters via Boot Config
201 =================================
202
203 In addition to the kernel command line, the boot config can be used for
204 passing the kernel parameters. All the key-value pairs under ``kernel``
205 key will be passed to kernel cmdline directly. Moreover, the key-value
206 pairs under ``init`` will be passed to init process via the cmdline.
207 The parameters are concatinated with user-given kernel cmdline string
208 as the following order, so that the command line parameter can override
209 bootconfig parameters (this depends on how the subsystem handles parameters
210 but in general, earlier parameter will be overwritten by later one.)::
211
212  [bootconfig params][cmdline params] -- [bootconfig init params][cmdline init params]
213
214 Here is an example of the bootconfig file for kernel/init parameters.::
215
216  kernel {
217    root = 01234567-89ab-cdef-0123-456789abcd
218  }
219  init {
220   splash
221  }
222
223 This will be copied into the kernel cmdline string as the following::
224
225  root="01234567-89ab-cdef-0123-456789abcd" -- splash
226
227 If user gives some other command line like,::
228
229  ro bootconfig -- quiet
230
231 The final kernel cmdline will be the following::
232
233  root="01234567-89ab-cdef-0123-456789abcd" ro bootconfig -- splash quiet
234
235
236 Config File Limitation
237 ======================
238
239 Currently the maximum config size size is 32KB and the total key-words (not
240 key-value entries) must be under 1024 nodes.
241 Note: this is not the number of entries but nodes, an entry must consume
242 more than 2 nodes (a key-word and a value). So theoretically, it will be
243 up to 512 key-value pairs. If keys contains 3 words in average, it can
244 contain 256 key-value pairs. In most cases, the number of config items
245 will be under 100 entries and smaller than 8KB, so it would be enough.
246 If the node number exceeds 1024, parser returns an error even if the file
247 size is smaller than 32KB. (Note that this maximum size is not including
248 the padding null characters.)
249 Anyway, since bootconfig command verifies it when appending a boot config
250 to initrd image, user can notice it before boot.
251
252
253 Bootconfig APIs
254 ===============
255
256 User can query or loop on key-value pairs, also it is possible to find
257 a root (prefix) key node and find key-values under that node.
258
259 If you have a key string, you can query the value directly with the key
260 using xbc_find_value(). If you want to know what keys exist in the boot
261 config, you can use xbc_for_each_key_value() to iterate key-value pairs.
262 Note that you need to use xbc_array_for_each_value() for accessing
263 each array's value, e.g.::
264
265  vnode = NULL;
266  xbc_find_value("key.word", &vnode);
267  if (vnode && xbc_node_is_array(vnode))
268     xbc_array_for_each_value(vnode, value) {
269       printk("%s ", value);
270     }
271
272 If you want to focus on keys which have a prefix string, you can use
273 xbc_find_node() to find a node by the prefix string, and iterate
274 keys under the prefix node with xbc_node_for_each_key_value().
275
276 But the most typical usage is to get the named value under prefix
277 or get the named array under prefix as below::
278
279  root = xbc_find_node("key.prefix");
280  value = xbc_node_find_value(root, "option", &vnode);
281  ...
282  xbc_node_for_each_array_value(root, "array-option", value, anode) {
283     ...
284  }
285
286 This accesses a value of "key.prefix.option" and an array of
287 "key.prefix.array-option".
288
289 Locking is not needed, since after initialization, the config becomes
290 read-only. All data and keys must be copied if you need to modify it.
291
292
293 Functions and structures
294 ========================
295
296 .. kernel-doc:: include/linux/bootconfig.h
297 .. kernel-doc:: lib/bootconfig.c
298