tools/binman/cbfs_util.py

   1 # SPDX-License-Identifier: GPL-2.0+
   2 # Copyright 2019 Google LLC
   3 # Written by Simon Glass <sjg@chromium.org>
   4
   5 """Support for coreboot's CBFS format
   6
   7 CBFS supports a header followed by a number of files, generally targeted at SPI
   8 flash.
   9
  10 The format is somewhat defined by documentation in the coreboot tree although
  11 it is necessary to rely on the C structures and source code (mostly cbfstool)
  12 to fully understand it.
  13
  14 Currently supported: raw and stage types with compression, padding empty areas
  15     with empty files, fixed-offset files
  16 """
  17
  18 from __future__ import print_function
  19
  20 from collections import OrderedDict
  21 import io
  22 import struct
  23 import sys
  24
  25 import command
  26 import elf
  27 import tools
  28
  29 # Set to True to enable printing output while working
  30 DEBUG = False
  31
  32 # Set to True to enable output from running cbfstool for debugging
  33 VERBOSE = False
  34
  35 # The master header, at the start of the CBFS
  36 HEADER_FORMAT      = '>IIIIIIII'
  37 HEADER_LEN         = 0x20
  38 HEADER_MAGIC       = 0x4f524243
  39 HEADER_VERSION1    = 0x31313131
  40 HEADER_VERSION2    = 0x31313132
  41
  42 # The file header, at the start of each file in the CBFS
  43 FILE_HEADER_FORMAT = b'>8sIIII'
  44 FILE_HEADER_LEN    = 0x18
  45 FILE_MAGIC         = b'LARCHIVE'
  46 FILENAME_ALIGN     = 16  # Filename lengths are aligned to this
  47
  48 # A stage header containing information about 'stage' files
  49 # Yes this is correct: this header is in litte-endian format
  50 STAGE_FORMAT       = '<IQQII'
  51 STAGE_LEN          = 0x1c
  52
  53 # An attribute describring the compression used in a file
  54 ATTR_COMPRESSION_FORMAT = '>IIII'
  55 ATTR_COMPRESSION_LEN = 0x10
  56
  57 # Attribute tags
  58 # Depending on how the header was initialised, it may be backed with 0x00 or
  59 # 0xff. Support both.
  60 FILE_ATTR_TAG_UNUSED        = 0
  61 FILE_ATTR_TAG_UNUSED2       = 0xffffffff
  62 FILE_ATTR_TAG_COMPRESSION   = 0x42435a4c
  63 FILE_ATTR_TAG_HASH          = 0x68736148
  64 FILE_ATTR_TAG_POSITION      = 0x42435350  # PSCB
  65 FILE_ATTR_TAG_ALIGNMENT     = 0x42434c41  # ALCB
  66 FILE_ATTR_TAG_PADDING       = 0x47444150  # PDNG
  67
  68 # This is 'the size of bootblock reserved in firmware image (cbfs.txt)'
  69 # Not much more info is available, but we set it to 4, due to this comment in
  70 # cbfstool.c:
  71 # This causes 4 bytes to be left out at the end of the image, for two reasons:
  72 # 1. The cbfs master header pointer resides there
  73 # 2. Ssme cbfs implementations assume that an image that resides below 4GB has
  74 #    a bootblock and get confused when the end of the image is at 4GB == 0.
  75 MIN_BOOTBLOCK_SIZE     = 4
  76
  77 # Files start aligned to this boundary in the CBFS
  78 ENTRY_ALIGN    = 0x40
  79
  80 # CBFSs must declare an architecture since much of the logic is designed with
  81 # x86 in mind. The effect of setting this value is not well documented, but in
  82 # general x86 is used and this makes use of a boot block and an image that ends
  83 # at the end of 32-bit address space.
  84 ARCHITECTURE_UNKNOWN  = 0xffffffff
  85 ARCHITECTURE_X86      = 0x00000001
  86 ARCHITECTURE_ARM      = 0x00000010
  87 ARCHITECTURE_AARCH64  = 0x0000aa64
  88 ARCHITECTURE_MIPS     = 0x00000100
  89 ARCHITECTURE_RISCV    = 0xc001d0de
  90 ARCHITECTURE_PPC64    = 0x407570ff
  91
  92 ARCH_NAMES = {
  93     ARCHITECTURE_UNKNOWN  : 'unknown',
  94     ARCHITECTURE_X86      : 'x86',
  95     ARCHITECTURE_ARM      : 'arm',
  96     ARCHITECTURE_AARCH64  : 'arm64',
  97     ARCHITECTURE_MIPS     : 'mips',
  98     ARCHITECTURE_RISCV    : 'riscv',
  99     ARCHITECTURE_PPC64    : 'ppc64',
 100     }
 101
 102 # File types. Only supported ones are included here
 103 TYPE_CBFSHEADER     = 0x02   # Master header, HEADER_FORMAT
 104 TYPE_STAGE          = 0x10   # Stage, holding an executable, see STAGE_FORMAT
 105 TYPE_RAW            = 0x50   # Raw file, possibly compressed
 106 TYPE_EMPTY          = 0xffffffff     # Empty data
 107
 108 # Compression types
 109 COMPRESS_NONE, COMPRESS_LZMA, COMPRESS_LZ4 = range(3)
 110
 111 COMPRESS_NAMES = {
 112     COMPRESS_NONE : 'none',
 113     COMPRESS_LZMA : 'lzma',
 114     COMPRESS_LZ4  : 'lz4',
 115     }
 116
 117 def find_arch(find_name):
 118     """Look up an architecture name
 119
 120     Args:
 121         find_name: Architecture name to find
 122
 123     Returns:
 124         ARCHITECTURE_... value or None if not found
 125     """
 126     for arch, name in ARCH_NAMES.items():
 127         if name == find_name:
 128             return arch
 129     return None
 130
 131 def find_compress(find_name):
 132     """Look up a compression algorithm name
 133
 134     Args:
 135         find_name: Compression algorithm name to find
 136
 137     Returns:
 138         COMPRESS_... value or None if not found
 139     """
 140     for compress, name in COMPRESS_NAMES.items():
 141         if name == find_name:
 142             return compress
 143     return None
 144
 145 def compress_name(compress):
 146     """Look up the name of a compression algorithm
 147
 148     Args:
 149         compress: Compression algorithm number to find (COMPRESS_...)
 150
 151     Returns:
 152         Compression algorithm name (string)
 153
 154     Raises:
 155         KeyError if the algorithm number is invalid
 156     """
 157     return COMPRESS_NAMES[compress]
 158
 159 def align_int(val, align):
 160     """Align a value up to the given alignment
 161
 162     Args:
 163         val: Integer value to align
 164         align: Integer alignment value (e.g. 4 to align to 4-byte boundary)
 165
 166     Returns:
 167         integer value aligned to the required boundary, rounding up if necessary
 168     """
 169     return int((val + align - 1) / align) * align
 170
 171 def align_int_down(val, align):
 172     """Align a value down to the given alignment
 173
 174     Args:
 175         val: Integer value to align
 176         align: Integer alignment value (e.g. 4 to align to 4-byte boundary)
 177
 178     Returns:
 179         integer value aligned to the required boundary, rounding down if
 180             necessary
 181     """
 182     return int(val / align) * align
 183
 184 def _pack_string(instr):
 185     """Pack a string to the required aligned size by adding padding
 186
 187     Args:
 188         instr: String to process
 189
 190     Returns:
 191         String with required padding (at least one 0x00 byte) at the end
 192     """
 193     val = tools.ToBytes(instr)
 194     pad_len = align_int(len(val) + 1, FILENAME_ALIGN)
 195     return val + tools.GetBytes(0, pad_len - len(val))
 196
 197
 198 class CbfsFile(object):
 199     """Class to represent a single CBFS file
 200
 201     This is used to hold the information about a file, including its contents.
 202     Use the get_data_and_offset() method to obtain the raw output for writing to
 203     CBFS.
 204
 205     Properties:
 206         name: Name of file
 207         offset: Offset of file data from start of file header
 208         cbfs_offset: Offset of file data in bytes from start of CBFS, or None to
 209             place this file anyway
 210         data: Contents of file, uncompressed
 211         data_len: Length of (possibly compressed) data in bytes
 212         ftype: File type (TYPE_...)
 213         compression: Compression type (COMPRESS_...)
 214         memlen: Length of data in memory, i.e. the uncompressed length, None if
 215             no compression algortihm is selected
 216         load: Load address in memory if known, else None
 217         entry: Entry address in memory if known, else None. This is where
 218             execution starts after the file is loaded
 219         base_address: Base address to use for 'stage' files
 220         erase_byte: Erase byte to use for padding between the file header and
 221             contents (used for empty files)
 222         size: Size of the file in bytes (used for empty files)
 223     """
 224     def __init__(self, name, ftype, data, cbfs_offset, compress=COMPRESS_NONE):
 225         self.name = name
 226         self.offset = None
 227         self.cbfs_offset = cbfs_offset
 228         self.data = data
 229         self.ftype = ftype
 230         self.compress = compress
 231         self.memlen = None
 232         self.load = None
 233         self.entry = None
 234         self.base_address = None
 235         self.data_len = len(data)
 236         self.erase_byte = None
 237         self.size = None
 238
 239     def decompress(self):
 240         """Handle decompressing data if necessary"""
 241         indata = self.data
 242         if self.compress == COMPRESS_LZ4:
 243             data = tools.Decompress(indata, 'lz4')
 244         elif self.compress == COMPRESS_LZMA:
 245             data = tools.Decompress(indata, 'lzma')
 246         else:
 247             data = indata
 248         self.memlen = len(data)
 249         self.data = data
 250         self.data_len = len(indata)
 251
 252     @classmethod
 253     def stage(cls, base_address, name, data, cbfs_offset):
 254         """Create a new stage file
 255
 256         Args:
 257             base_address: Int base address for memory-mapping of ELF file
 258             name: String file name to put in CBFS (does not need to correspond
 259                 to the name that the file originally came from)
 260             data: Contents of file
 261             cbfs_offset: Offset of file data in bytes from start of CBFS, or
 262                 None to place this file anyway
 263
 264         Returns:
 265             CbfsFile object containing the file information
 266         """
 267         cfile = CbfsFile(name, TYPE_STAGE, data, cbfs_offset)
 268         cfile.base_address = base_address
 269         return cfile
 270
 271     @classmethod
 272     def raw(cls, name, data, cbfs_offset, compress):
 273         """Create a new raw file
 274
 275         Args:
 276             name: String file name to put in CBFS (does not need to correspond
 277                 to the name that the file originally came from)
 278             data: Contents of file
 279             cbfs_offset: Offset of file data in bytes from start of CBFS, or
 280                 None to place this file anyway
 281             compress: Compression algorithm to use (COMPRESS_...)
 282
 283         Returns:
 284             CbfsFile object containing the file information
 285         """
 286         return CbfsFile(name, TYPE_RAW, data, cbfs_offset, compress)
 287
 288     @classmethod
 289     def empty(cls, space_to_use, erase_byte):
 290         """Create a new empty file of a given size
 291
 292         Args:
 293             space_to_use:: Size of available space, which must be at least as
 294                 large as the alignment size for this CBFS
 295             erase_byte: Byte to use for contents of file (repeated through the
 296                 whole file)
 297
 298         Returns:
 299             CbfsFile object containing the file information
 300         """
 301         cfile = CbfsFile('', TYPE_EMPTY, b'', None)
 302         cfile.size = space_to_use - FILE_HEADER_LEN - FILENAME_ALIGN
 303         cfile.erase_byte = erase_byte
 304         return cfile
 305
 306     def calc_start_offset(self):
 307         """Check if this file needs to start at a particular offset in CBFS
 308
 309         Returns:
 310             None if the file can be placed anywhere, or
 311             the largest offset where the file could start (integer)
 312         """
 313         if self.cbfs_offset is None:
 314             return None
 315         return self.cbfs_offset - self.get_header_len()
 316
 317     def get_header_len(self):
 318         """Get the length of headers required for a file
 319
 320         This is the minimum length required before the actual data for this file
 321         could start. It might start later if there is padding.
 322
 323         Returns:
 324             Total length of all non-data fields, in bytes
 325         """
 326         name = _pack_string(self.name)
 327         hdr_len = len(name) + FILE_HEADER_LEN
 328         if self.ftype == TYPE_STAGE:
 329             pass
 330         elif self.ftype == TYPE_RAW:
 331             hdr_len += ATTR_COMPRESSION_LEN
 332         elif self.ftype == TYPE_EMPTY:
 333             pass
 334         else:
 335             raise ValueError('Unknown file type %#x\n' % self.ftype)
 336         return hdr_len
 337
 338     def get_data_and_offset(self, offset=None, pad_byte=None):
 339         """Obtain the contents of the file, in CBFS format and the offset of
 340         the data within the file
 341
 342         Returns:
 343             tuple:
 344                 bytes representing the contents of this file, packed and aligned
 345                     for directly inserting into the final CBFS output
 346                 offset to the file data from the start of the returned data.
 347         """
 348         name = _pack_string(self.name)
 349         hdr_len = len(name) + FILE_HEADER_LEN
 350         attr_pos = 0
 351         content = b''
 352         attr = b''
 353         pad = b''
 354         data = self.data
 355         if self.ftype == TYPE_STAGE:
 356             elf_data = elf.DecodeElf(data, self.base_address)
 357             content = struct.pack(STAGE_FORMAT, self.compress,
 358                                   elf_data.entry, elf_data.load,
 359                                   len(elf_data.data), elf_data.memsize)
 360             data = elf_data.data
 361         elif self.ftype == TYPE_RAW:
 362             orig_data = data
 363             if self.compress == COMPRESS_LZ4:
 364                 data = tools.Compress(orig_data, 'lz4')
 365             elif self.compress == COMPRESS_LZMA:
 366                 data = tools.Compress(orig_data, 'lzma')
 367             self.memlen = len(orig_data)
 368             self.data_len = len(data)
 369             attr = struct.pack(ATTR_COMPRESSION_FORMAT,
 370                                FILE_ATTR_TAG_COMPRESSION, ATTR_COMPRESSION_LEN,
 371                                self.compress, self.memlen)
 372         elif self.ftype == TYPE_EMPTY:
 373             data = tools.GetBytes(self.erase_byte, self.size)
 374         else:
 375             raise ValueError('Unknown type %#x when writing\n' % self.ftype)
 376         if attr:
 377             attr_pos = hdr_len
 378             hdr_len += len(attr)
 379         if self.cbfs_offset is not None:
 380             pad_len = self.cbfs_offset - offset - hdr_len
 381             if pad_len < 0:  # pragma: no cover
 382                 # Test coverage of this is not available since this should never
 383                 # happen. It indicates that get_header_len() provided an
 384                 # incorrect value (too small) so that we decided that we could
 385                 # put this file at the requested place, but in fact a previous
 386                 # file extends far enough into the CBFS that this is not
 387                 # possible.
 388                 raise ValueError("Internal error: CBFS file '%s': Requested offset %#x but current output position is %#x" %
 389                                  (self.name, self.cbfs_offset, offset))
 390             pad = tools.GetBytes(pad_byte, pad_len)
 391             hdr_len += pad_len
 392
 393         # This is the offset of the start of the file's data,
 394         size = len(content) + len(data)
 395         hdr = struct.pack(FILE_HEADER_FORMAT, FILE_MAGIC, size,
 396                           self.ftype, attr_pos, hdr_len)
 397
 398         # Do a sanity check of the get_header_len() function, to ensure that it
 399         # stays in lockstep with this function
 400         expected_len = self.get_header_len()
 401         actual_len = len(hdr + name + attr)
 402         if expected_len != actual_len:  # pragma: no cover
 403             # Test coverage of this is not available since this should never
 404             # happen. It probably indicates that get_header_len() is broken.
 405             raise ValueError("Internal error: CBFS file '%s': Expected headers of %#x bytes, got %#d" %
 406                              (self.name, expected_len, actual_len))
 407         return hdr + name + attr + pad + content + data, hdr_len
 408
 409
 410 class CbfsWriter(object):
 411     """Class to handle writing a Coreboot File System (CBFS)
 412
 413     Usage is something like:
 414
 415         cbw = CbfsWriter(size)
 416         cbw.add_file_raw('u-boot', tools.ReadFile('u-boot.bin'))
 417         ...
 418         data, cbfs_offset = cbw.get_data_and_offset()
 419
 420     Attributes:
 421         _master_name: Name of the file containing the master header
 422         _size: Size of the filesystem, in bytes
 423         _files: Ordered list of files in the CBFS, each a CbfsFile
 424         _arch: Architecture of the CBFS (ARCHITECTURE_...)
 425         _bootblock_size: Size of the bootblock, typically at the end of the CBFS
 426         _erase_byte: Byte to use for empty space in the CBFS
 427         _align: Alignment to use for files, typically ENTRY_ALIGN
 428         _base_address: Boot block offset in bytes from the start of CBFS.
 429             Typically this is located at top of the CBFS. It is 0 when there is
 430             no boot block
 431         _header_offset: Offset of master header in bytes from start of CBFS
 432         _contents_offset: Offset of first file header
 433         _hdr_at_start: True if the master header is at the start of the CBFS,
 434             instead of the end as normal for x86
 435         _add_fileheader: True to add a fileheader around the master header
 436     """
 437     def __init__(self, size, arch=ARCHITECTURE_X86):
 438         """Set up a new CBFS
 439
 440         This sets up all properties to default values. Files can be added using
 441         add_file_raw(), etc.
 442
 443         Args:
 444             size: Size of CBFS in bytes
 445             arch: Architecture to declare for CBFS
 446         """
 447         self._master_name = 'cbfs master header'
 448         self._size = size
 449         self._files = OrderedDict()
 450         self._arch = arch
 451         self._bootblock_size = 0
 452         self._erase_byte = 0xff
 453         self._align = ENTRY_ALIGN
 454         self._add_fileheader = False
 455         if self._arch == ARCHITECTURE_X86:
 456             # Allow 4 bytes for the header pointer. That holds the
 457             # twos-compliment negative offset of the master header in bytes
 458             # measured from one byte past the end of the CBFS
 459             self._base_address = self._size - max(self._bootblock_size,
 460                                                   MIN_BOOTBLOCK_SIZE)
 461             self._header_offset = self._base_address - HEADER_LEN
 462             self._contents_offset = 0
 463             self._hdr_at_start = False
 464         else:
 465             # For non-x86, different rules apply
 466             self._base_address = 0
 467             self._header_offset = align_int(self._base_address +
 468                                             self._bootblock_size, 4)
 469             self._contents_offset = align_int(self._header_offset +
 470                                               FILE_HEADER_LEN +
 471                                               self._bootblock_size, self._align)
 472             self._hdr_at_start = True
 473
 474     def _skip_to(self, fd, offset):
 475         """Write out pad bytes until a given offset
 476
 477         Args:
 478             fd: File objext to write to
 479             offset: Offset to write to
 480         """
 481         if fd.tell() > offset:
 482             raise ValueError('No space for data before offset %#x (current offset %#x)' %
 483                              (offset, fd.tell()))
 484         fd.write(tools.GetBytes(self._erase_byte, offset - fd.tell()))
 485
 486     def _pad_to(self, fd, offset):
 487         """Write out pad bytes and/or an empty file until a given offset
 488
 489         Args:
 490             fd: File objext to write to
 491             offset: Offset to write to
 492         """
 493         self._align_to(fd, self._align)
 494         upto = fd.tell()
 495         if upto > offset:
 496             raise ValueError('No space for data before pad offset %#x (current offset %#x)' %
 497                              (offset, upto))
 498         todo = align_int_down(offset - upto, self._align)
 499         if todo:
 500             cbf = CbfsFile.empty(todo, self._erase_byte)
 501             fd.write(cbf.get_data_and_offset()[0])
 502         self._skip_to(fd, offset)
 503
 504     def _align_to(self, fd, align):
 505         """Write out pad bytes until a given alignment is reached
 506
 507         This only aligns if the resulting output would not reach the end of the
 508         CBFS, since we want to leave the last 4 bytes for the master-header
 509         pointer.
 510
 511         Args:
 512             fd: File objext to write to
 513             align: Alignment to require (e.g. 4 means pad to next 4-byte
 514                 boundary)
 515         """
 516         offset = align_int(fd.tell(), align)
 517         if offset < self._size:
 518             self._skip_to(fd, offset)
 519
 520     def add_file_stage(self, name, data, cbfs_offset=None):
 521         """Add a new stage file to the CBFS
 522
 523         Args:
 524             name: String file name to put in CBFS (does not need to correspond
 525                 to the name that the file originally came from)
 526             data: Contents of file
 527             cbfs_offset: Offset of this file's data within the CBFS, in bytes,
 528                 or None to place this file anywhere
 529
 530         Returns:
 531             CbfsFile object created
 532         """
 533         cfile = CbfsFile.stage(self._base_address, name, data, cbfs_offset)
 534         self._files[name] = cfile
 535         return cfile
 536
 537     def add_file_raw(self, name, data, cbfs_offset=None,
 538                      compress=COMPRESS_NONE):
 539         """Create a new raw file
 540
 541         Args:
 542             name: String file name to put in CBFS (does not need to correspond
 543                 to the name that the file originally came from)
 544             data: Contents of file
 545             cbfs_offset: Offset of this file's data within the CBFS, in bytes,
 546                 or None to place this file anywhere
 547             compress: Compression algorithm to use (COMPRESS_...)
 548
 549         Returns:
 550             CbfsFile object created
 551         """
 552         cfile = CbfsFile.raw(name, data, cbfs_offset, compress)
 553         self._files[name] = cfile
 554         return cfile
 555
 556     def _write_header(self, fd, add_fileheader):
 557         """Write out the master header to a CBFS
 558
 559         Args:
 560             fd: File object
 561             add_fileheader: True to place the master header in a file header
 562                 record
 563         """
 564         if fd.tell() > self._header_offset:
 565             raise ValueError('No space for header at offset %#x (current offset %#x)' %
 566                              (self._header_offset, fd.tell()))
 567         if not add_fileheader:
 568             self._pad_to(fd, self._header_offset)
 569         hdr = struct.pack(HEADER_FORMAT, HEADER_MAGIC, HEADER_VERSION2,
 570                           self._size, self._bootblock_size, self._align,
 571                           self._contents_offset, self._arch, 0xffffffff)
 572         if add_fileheader:
 573             name = _pack_string(self._master_name)
 574             fd.write(struct.pack(FILE_HEADER_FORMAT, FILE_MAGIC, len(hdr),
 575                                  TYPE_CBFSHEADER, 0,
 576                                  FILE_HEADER_LEN + len(name)))
 577             fd.write(name)
 578             self._header_offset = fd.tell()
 579             fd.write(hdr)
 580             self._align_to(fd, self._align)
 581         else:
 582             fd.write(hdr)
 583
 584     def get_data(self):
 585         """Obtain the full contents of the CBFS
 586
 587         Thhis builds the CBFS with headers and all required files.
 588
 589         Returns:
 590             'bytes' type containing the data
 591         """
 592         fd = io.BytesIO()
 593
 594         # THe header can go at the start in some cases
 595         if self._hdr_at_start:
 596             self._write_header(fd, add_fileheader=self._add_fileheader)
 597         self._skip_to(fd, self._contents_offset)
 598
 599         # Write out each file
 600         for cbf in self._files.values():
 601             # Place the file at its requested place, if any
 602             offset = cbf.calc_start_offset()
 603             if offset is not None:
 604                 self._pad_to(fd, align_int_down(offset, self._align))
 605             pos = fd.tell()
 606             data, data_offset = cbf.get_data_and_offset(pos, self._erase_byte)
 607             fd.write(data)
 608             self._align_to(fd, self._align)
 609             cbf.calced_cbfs_offset = pos + data_offset
 610         if not self._hdr_at_start:
 611             self._write_header(fd, add_fileheader=self._add_fileheader)
 612
 613         # Pad to the end and write a pointer to the CBFS master header
 614         self._pad_to(fd, self._base_address or self._size - 4)
 615         rel_offset = self._header_offset - self._size
 616         fd.write(struct.pack('<I', rel_offset & 0xffffffff))
 617
 618         return fd.getvalue()
 619
 620
 621 class CbfsReader(object):
 622     """Class to handle reading a Coreboot File System (CBFS)
 623
 624     Usage is something like:
 625         cbfs = cbfs_util.CbfsReader(data)
 626         cfile = cbfs.files['u-boot']
 627         self.WriteFile('u-boot.bin', cfile.data)
 628
 629     Attributes:
 630         files: Ordered list of CbfsFile objects
 631         align: Alignment to use for files, typically ENTRT_ALIGN
 632         stage_base_address: Base address to use when mapping ELF files into the
 633             CBFS for TYPE_STAGE files. If this is larger than the code address
 634             of the ELF file, then data at the start of the ELF file will not
 635             appear in the CBFS. Currently there are no tests for behaviour as
 636             documentation is sparse
 637         magic: Integer magic number from master header (HEADER_MAGIC)
 638         version: Version number of CBFS (HEADER_VERSION2)
 639         rom_size: Size of CBFS
 640         boot_block_size: Size of boot block
 641         cbfs_offset: Offset of the first file in bytes from start of CBFS
 642         arch: Architecture of CBFS file (ARCHITECTURE_...)
 643     """
 644     def __init__(self, data, read=True):
 645         self.align = ENTRY_ALIGN
 646         self.arch = None
 647         self.boot_block_size = None
 648         self.cbfs_offset = None
 649         self.files = OrderedDict()
 650         self.magic = None
 651         self.rom_size = None
 652         self.stage_base_address = 0
 653         self.version = None
 654         self.data = data
 655         if read:
 656             self.read()
 657
 658     def read(self):
 659         """Read all the files in the CBFS and add them to self.files"""
 660         with io.BytesIO(self.data) as fd:
 661             # First, get the master header
 662             if not self._find_and_read_header(fd, len(self.data)):
 663                 raise ValueError('Cannot find master header')
 664             fd.seek(self.cbfs_offset)
 665
 666             # Now read in the files one at a time
 667             while True:
 668                 cfile = self._read_next_file(fd)
 669                 if cfile:
 670                     self.files[cfile.name] = cfile
 671                 elif cfile is False:
 672                     break
 673
 674     def _find_and_read_header(self, fd, size):
 675         """Find and read the master header in the CBFS
 676
 677         This looks at the pointer word at the very end of the CBFS. This is an
 678         offset to the header relative to the size of the CBFS, which is assumed
 679         to be known. Note that the offset is in *little endian* format.
 680
 681         Args:
 682             fd: File to read from
 683             size: Size of file
 684
 685         Returns:
 686             True if header was found, False if not
 687         """
 688         orig_pos = fd.tell()
 689         fd.seek(size - 4)
 690         rel_offset, = struct.unpack('<I', fd.read(4))
 691         pos = (size + rel_offset) & 0xffffffff
 692         fd.seek(pos)
 693         found = self._read_header(fd)
 694         if not found:
 695             print('Relative offset seems wrong, scanning whole image')
 696             for pos in range(0, size - HEADER_LEN, 4):
 697                 fd.seek(pos)
 698                 found = self._read_header(fd)
 699                 if found:
 700                     break
 701         fd.seek(orig_pos)
 702         return found
 703
 704     def _read_next_file(self, fd):
 705         """Read the next file from a CBFS
 706
 707         Args:
 708             fd: File to read from
 709
 710         Returns:
 711             CbfsFile object, if found
 712             None if no object found, but data was parsed (e.g. TYPE_CBFSHEADER)
 713             False if at end of CBFS and reading should stop
 714         """
 715         file_pos = fd.tell()
 716         data = fd.read(FILE_HEADER_LEN)
 717         if len(data) < FILE_HEADER_LEN:
 718             print('File header at %x ran out of data' % file_pos)
 719             return False
 720         magic, size, ftype, attr, offset = struct.unpack(FILE_HEADER_FORMAT,
 721                                                          data)
 722         if magic != FILE_MAGIC:
 723             return False
 724         pos = fd.tell()
 725         name = self._read_string(fd)
 726         if name is None:
 727             print('String at %x ran out of data' % pos)
 728             return False
 729
 730         if DEBUG:
 731             print('name', name)
 732
 733         # If there are attribute headers present, read those
 734         compress = self._read_attr(fd, file_pos, attr, offset)
 735         if compress is None:
 736             return False
 737
 738         # Create the correct CbfsFile object depending on the type
 739         cfile = None
 740         cbfs_offset = file_pos + offset
 741         fd.seek(cbfs_offset, io.SEEK_SET)
 742         if ftype == TYPE_CBFSHEADER:
 743             self._read_header(fd)
 744         elif ftype == TYPE_STAGE:
 745             data = fd.read(STAGE_LEN)
 746             cfile = CbfsFile.stage(self.stage_base_address, name, b'',
 747                                    cbfs_offset)
 748             (cfile.compress, cfile.entry, cfile.load, cfile.data_len,
 749              cfile.memlen) = struct.unpack(STAGE_FORMAT, data)
 750             cfile.data = fd.read(cfile.data_len)
 751         elif ftype == TYPE_RAW:
 752             data = fd.read(size)
 753             cfile = CbfsFile.raw(name, data, cbfs_offset, compress)
 754             cfile.decompress()
 755             if DEBUG:
 756                 print('data', data)
 757         elif ftype == TYPE_EMPTY:
 758             # Just read the data and discard it, since it is only padding
 759             fd.read(size)
 760             cfile = CbfsFile('', TYPE_EMPTY, b'', cbfs_offset)
 761         else:
 762             raise ValueError('Unknown type %#x when reading\n' % ftype)
 763         if cfile:
 764             cfile.offset = offset
 765
 766         # Move past the padding to the start of a possible next file. If we are
 767         # already at an alignment boundary, then there is no padding.
 768         pad = (self.align - fd.tell() % self.align) % self.align
 769         fd.seek(pad, io.SEEK_CUR)
 770         return cfile
 771
 772     @classmethod
 773     def _read_attr(cls, fd, file_pos, attr, offset):
 774         """Read attributes from the file
 775
 776         CBFS files can have attributes which are things that cannot fit into the
 777         header. The only attributes currently supported are compression and the
 778         unused tag.
 779
 780         Args:
 781             fd: File to read from
 782             file_pos: Position of file in fd
 783             attr: Offset of attributes, 0 if none
 784             offset: Offset of file data (used to indicate the end of the
 785                                          attributes)
 786
 787         Returns:
 788             Compression to use for the file (COMPRESS_...)
 789         """
 790         compress = COMPRESS_NONE
 791         if not attr:
 792             return compress
 793         attr_size = offset - attr
 794         fd.seek(file_pos + attr, io.SEEK_SET)
 795         while attr_size:
 796             pos = fd.tell()
 797             hdr = fd.read(8)
 798             if len(hdr) < 8:
 799                 print('Attribute tag at %x ran out of data' % pos)
 800                 return None
 801             atag, alen = struct.unpack(">II", hdr)
 802             data = hdr + fd.read(alen - 8)
 803             if atag == FILE_ATTR_TAG_COMPRESSION:
 804                 # We don't currently use this information
 805                 atag, alen, compress, _decomp_size = struct.unpack(
 806                     ATTR_COMPRESSION_FORMAT, data)
 807             elif atag == FILE_ATTR_TAG_UNUSED2:
 808                 break
 809             else:
 810                 print('Unknown attribute tag %x' % atag)
 811             attr_size -= len(data)
 812         return compress
 813
 814     def _read_header(self, fd):
 815         """Read the master header
 816
 817         Reads the header and stores the information obtained into the member
 818         variables.
 819
 820         Args:
 821             fd: File to read from
 822
 823         Returns:
 824             True if header was read OK, False if it is truncated or has the
 825                 wrong magic or version
 826         """
 827         pos = fd.tell()
 828         data = fd.read(HEADER_LEN)
 829         if len(data) < HEADER_LEN:
 830             print('Header at %x ran out of data' % pos)
 831             return False
 832         (self.magic, self.version, self.rom_size, self.boot_block_size,
 833          self.align, self.cbfs_offset, self.arch, _) = struct.unpack(
 834              HEADER_FORMAT, data)
 835         return self.magic == HEADER_MAGIC and (
 836             self.version == HEADER_VERSION1 or
 837             self.version == HEADER_VERSION2)
 838
 839     @classmethod
 840     def _read_string(cls, fd):
 841         """Read a string from a file
 842
 843         This reads a string and aligns the data to the next alignment boundary
 844
 845         Args:
 846             fd: File to read from
 847
 848         Returns:
 849             string read ('str' type) encoded to UTF-8, or None if we ran out of
 850                 data
 851         """
 852         val = b''
 853         while True:
 854             data = fd.read(FILENAME_ALIGN)
 855             if len(data) < FILENAME_ALIGN:
 856                 return None
 857             pos = data.find(b'\0')
 858             if pos == -1:
 859                 val += data
 860             else:
 861                 val += data[:pos]
 862                 break
 863         return val.decode('utf-8')
 864
 865
 866 def cbfstool(fname, *cbfs_args, **kwargs):
 867     """Run cbfstool with provided arguments
 868
 869     If the tool fails then this function raises an exception and prints out the
 870     output and stderr.
 871
 872     Args:
 873         fname: Filename of CBFS
 874         *cbfs_args: List of arguments to pass to cbfstool
 875
 876     Returns:
 877         CommandResult object containing the results
 878     """
 879     args = ['cbfstool', fname] + list(cbfs_args)
 880     if kwargs.get('base') is not None:
 881         args += ['-b', '%#x' % kwargs['base']]
 882     result = command.RunPipe([args], capture=not VERBOSE,
 883                              capture_stderr=not VERBOSE, raise_on_error=False)
 884     if result.return_code:
 885         print(result.stderr, file=sys.stderr)
 886         raise Exception("Failed to run (error %d): '%s'" %
 887                         (result.return_code, ' '.join(args)))