[UEFI] gBS(Boot Services)란?

1. gBS란?

UEFI 환경이 제공하는 부트 서비스 테이블(EFI_BOOT_SERVICES)을 가리키는 전역 포인터이다. 시스템 전체 관점에서는 DXE 코어 단계에서 테이블이 생성되며, 전역 포인터 gBS 자체는 각 모듈(드라이버/애플리케이션)의 진입점(Entry Point)이 호출될 때 UefiBootServicesTableLib에 의해 해당 모듈 내에서 자동으로 초기화된다. OS 로더가 메모리와 제어권을 완전히 넘겨받기 위해 ExitBootServices() 함수를 호출하기 전까지만 유효하다.

 

운영체제가 부팅되기 전 단계인 프리부트 환경에서 미니 운영체제(kernel)와 같은 역할을 수행하며 메모리 할당/해제, 프로토콜 설치/검색, 이벤트 및 타이머 생성, 이미지 로드/실행 등 펌웨어 레벨에서 필요한 모든 핵심 시스템 콜을 제공한다.

 

 

 

 

2. EFI_BOOT_SERVICES 주요 카테고리

EFI_BOOT_SERVICES 구조체 내에는 수십 개의 함수 포인터가 포함되어 있으며, 크게 6가지 영역으로 나눌 수 있다.

 

• Task Priority Services: 인터럽트 우선순위(TPL)를 조절하여 임계 영역을 보호하거나 비동기 작업의 우선순위를 결정
• Memory Services: AllocatePool, AllocatePages 등을 통해 메모리를 할당하고, 시스템 메모리 맵(GetMemoryMap)을 관리
• Event & Timer Services: 단일 스레드 환경인 UEFI에서 비동기 콜백이나 주기적인 작업을 수행하기 위한 이벤트 및 타이머를 생성
• Protocol Services: UEFI 아키텍처의 핵심인 프로토콜(Interface)을 설치하거나 검색(LocateProtocol, OpenProtocol)하여 드라이버 간 통신을 가능하게 함 (최신 스펙에서는 레거시인 HandleProtocol 대신 OpenProtocol 사용을 강력히 권장)
• Image Services: PE/COFF 포맷의 UEFI 드라이버나 애플리케이션을 메모리에 로드(LoadImage)하고 실행(StartImage)한다.
• Miscellaneous Services: 딜레이(Stall), 메모리 제어(CopyMem, SetMem) 및 시스템 설정 테이블(ACPI, SMBIOS 등) 관리를 위한 부가 기능 제공

 

 

 

 

3. 구조체 정의 분석(축약)

// MdePkg/Include/Uefi/UefiSpec.h
typedef struct {
  EFI_TABLE_HEADER                    Hdr;

  // 1. Task Priority (인터럽트 레벨 제어)
  EFI_RAISE_TPL                       RaiseTPL;
  EFI_RESTORE_TPL                     RestoreTPL;

  // 2. Memory Services (메모리 할당/해제)
  EFI_ALLOCATE_PAGES                  AllocatePages;
  EFI_FREE_PAGES                      FreePages;
  EFI_GET_MEMORY_MAP                  GetMemoryMap;
  EFI_ALLOCATE_POOL                   AllocatePool;
  EFI_FREE_POOL                       FreePool;

  // 3. Event & Timer Services (이벤트 및 타이머)
  EFI_CREATE_EVENT                    CreateEvent;
  EFI_SET_TIMER                       SetTimer;
  EFI_WAIT_FOR_EVENT                  WaitForEvent;

  // 4. Protocol Management (프로토콜 설치/검색)
  EFI_INSTALL_PROTOCOL_INTERFACE      InstallProtocolInterface;
  EFI_UNINSTALL_PROTOCOL_INTERFACE    UninstallProtocolInterface;
  EFI_OPEN_PROTOCOL                   OpenProtocol; // HandleProtocol 대체 권장
  EFI_CLOSE_PROTOCOL                  CloseProtocol;
  EFI_LOCATE_PROTOCOL                 LocateProtocol;

  // 5. Image Services (이미지 로드/실행)
  EFI_IMAGE_LOAD                      LoadImage;
  EFI_IMAGE_START                     StartImage;
  EFI_EXIT_BOOT_SERVICES              ExitBootServices; // 부트 서비스 종료!
  
  // 6. Miscellaneous Services (기타 유틸리티)
  EFI_STALL                           Stall;
  EFI_COPY_MEM                        CopyMem;
  EFI_INSTALL_CONFIGURATION_TABLE     InstallConfigurationTable;

  // (이외 다수의 함수 포인터 존재)
} EFI_BOOT_SERVICES;

EDK2 소스코드 내에서는 gBS는 전역 포인터로 선언되어 있으며, 실제 가리키는 EFI_BOOT_SERVICES 구조체는 수십 개의 함수 포인터를 담고 있는 거대한 테이블이다.

 

 

 

 

4. 자주 쓰는 패턴

 

4.1. 프로토콜 검색: gBS->LocateProtocol

#include <Library/UefiBootServicesTableLib.h>
#include <Protocol/GraphicsOutput.h>

EFI_STATUS GetGop() {
  EFI_STATUS Status;
  EFI_GRAPHICS_OUTPUT_PROTOCOL *Gop;

  // 시스템에 등록된 첫 번째 GOP 인스턴스를 검색
  Status = gBS->LocateProtocol(&gEfiGraphicsOutputProtocolGuid, NULL, (VOID **)&Gop);
  return Status;
}

특정 하드웨어나 기능을 제어하기 위해 해당 프로토콜의 인스턴스를 찾을 때 사용한다. 단 LocateProtocol은 시스템에 등록된 첫 번째 인스턴스만 반환하므로 주의가 필요하다.

 

디스플레이나 네트워크 카드 등 동일한 장치가 여러 개일 수 있는 환경에서 특정 인스턴스를 정확히 제어하려면, gBS->LocateHandleBuffer를 통해 전체 핸들 목록을 가져온 뒤 탐색하는 패턴을 함께 사용하는 것이 좋다.

 

 

 

4.2. 메모리 할당: gBS->AllocatePool

EFI_STATUS Status;
VOID       *Buffer = NULL;

// 1024바이트 할당 (OS 부팅 시 해제되는 타입)
Status = gBS->AllocatePool(EfiBootServicesData, 1024, (VOID **)&Buffer);

// 할당 성공 여부를 Status로 명확히 검증 후 해제 (Memory Leak 방지)
if (!EFI_ERROR(Status)) {
  gBS->FreePool(Buffer);
}

OS의 malloc과 동일한 역할을 수행한다. 할당 시 메모리 타입을 지정하여 OS 부팅 후 해당 데이터를 유지할지 결정한다. 포인터의 NULL 여부로 할당 성공을 판단하기보다는, EDK2 코딩 스탠다드에 맞춰 반환된 EFI_STATUS 값을 검증(EFI_ERROR 매크로 사용)하는 것이 가장 안전하다.