Barebox · source analysis

block cache와 partition 등록

block device read/write cache 위에 GPT/DOS parser가 child cdev를 등록하는 과정을 읽습니다.

표의 버전은 소스 분석 기준이며 최신 보안 버전 권고가 아닙니다. TF-A LTS 2.14.3 이후에는 보안 수정이 있습니다. 제품 적용 시 공식 변경 기록과 사용 플랫폼의 errata를 확인하세요.

Series
10 / 19
Baseline
v2026.06.1
Commit
314c679eea2d
Source
common/partitions.c:423-460 (발췌 범위)

block cache와 partition 등록 단계에서 실제로 바뀌는 상태는 무엇인가?

block size, cache unit과 partition start unit을 구분한다. GPT backup header와 DOS extended partition의 탐색 범위도 오류 경로에서 확인한다.

child partition의 byte range는 parent block device 안에 있고 서로 허용되지 않은 방식으로 겹치지 않아야 한다. 이 문장을 기준으로 코드를 위에서 아래로 읽으면, 함수 이름을 외우는 대신 어느 시점에 어떤 상태를 신뢰할 수 있는지 판단할 수 있다.

객체와 주소가 놓이는 구조

그림 1. block cache와 partition 등록에서 입력, 내부 상태, 출력의 경계
입력과 전제내부 상태외부로 공개되는 결과
01block_device
02cache blocks
03partition_desc
04partition cdevs

block_device / partition_desc / child cdev를 중심에 놓고 왼쪽의 입력이 어떤 검사를 거쳐 오른쪽 결과로 공개되는지 표시했다. 실제 디버깅에서는 각 블록의 주소와 크기를 로그에 대입한다.

실행 흐름

그림 2. 정상 경로의 주요 호출과 상태 전달
block device
sector cache
partition parser
child cdev
filesystem/boot entry

화살표는 단순 호출 순서만 뜻하지 않는다. 각 단계가 성공을 반환할 때 다음 단계가 읽을 수 있는 상태가 무엇인지 함께 확인한다. 오류 반환이 발생하면 바로 다음 화살표로 진행하지 않고 해당 단계의 정리 경로를 따라간다.

단계별 입력과 출력

각 단계의 입력과 처리 후 바뀌는 상태를 정리한 표다. 사용 중인 소스 버전에서 다른 필드를 변경한다면 그에 맞춰 표도 수정한다.

#단계진입 시 신뢰할 상태성공 뒤 남아야 할 상태다음 소비자
01block device부트 CPU의 동기 실행 문맥block_devicesector cache
02sector cacheblock device 완료 상태cache blockspartition parser
03partition parsersector cache 완료 상태partition_descchild cdev
04child cdevpartition parser 완료 상태partition cdevsfilesystem/boot entry
05filesystem/boot entrychild cdev 완료 상태partition cdevs이 단계의 처리 결과를 사용하는 코드

분석 범위의 전제와 비교해, 다음 단계에 잘못된 입력을 넘긴 부분부터 조사한다.

주소와 객체의 이동을 그림으로 읽기

아래 그림은 주소, 객체를 사용하는 기간, 제어권을 넘기는 시점을 중심으로 정리했다. 실제 주소와 크기는 사용 중인 보드의 bdinfo, 맵 파일과 링커 심벌로 확인한다.

그림 3. block device에서 child partition cdev가 잘리는 방식

크기는 개념 비율이다. 실제 분석에서는 map, symbol과 runtime 출력의 시작·끝 주소를 대입한다.

높은 주소↓ 주소 감소
LBA 0 / tableMBR 또는 GPT header
partition entriesstart LBA·length
partition A cdevparent offset + range
free/unallocatedchild cdev 없음
partition B cdevfilesystem 또는 state
backup GPTdisk end LBA
낮은 주소예약 cursor 진행 방향
그림 4. partition scan과 child cdev 등록

호출 이름만 나열하지 않고, 각 단계가 다음 단계에 넘기는 상태를 기준으로 실행 순서를 표시한다.

01block device probe
02sector 0 read
03table type detect
04CRC·bounds 검증
05entry iteration
06LBA→byte range
07child cdev 등록

원본 코드

아래 코드는 Barebox v2026.06.1의 common/partitions.c에서 423-460줄을 그대로 가져온 것이다. 설명을 위해 실제 코드를 가짜 의사 코드로 바꾸지 않았다.

commit314c679eea2d0ca847c64d1b646a1cf91225c0ecanchor · L447static int partitions_init(void)
423
424	return start;
425}
426
427static uint64_t first_usable_dma = SZ_8M / SECTOR_SIZE;
428
429uint64_t partition_first_usable_lba(void)
430{
431	return first_usable_dma;
432}
433
434static int set_first_usable_lba(struct param_d *p, void *priv)
435{
436	if (first_usable_dma < 1) {
437		pr_err("Minimum is 1\n");
438		return -EINVAL;
439	}
440
441	if (first_usable_dma % (SZ_1M / SECTOR_SIZE))
442		pr_warn("recommended to align to 1MiB\n");
443
444	return 0;
445}
446
447static int partitions_init(void)
448{
449	struct param_d *p = NULL;
450
451	if (IS_ENABLED(CONFIG_GLOBALVAR))
452		p = dev_add_param_uint64(&global_device, "partitions.first_usable_lba",
453					 set_first_usable_lba, NULL,
454					 &first_usable_dma, "%llu", NULL);
455
456	return PTR_ERR_OR_ZERO(p);
457}
458core_initcall(partitions_init);
459
460BAREBOX_MAGICVAR(global.partitions.first_usable_lba, "first usable LBA used for creating partitions");

발췌 범위와 읽기 기준

원문 423-460줄에는 앞뒤 문맥이 포함됩니다. 기준 구문 static int partitions_init(void)은 L447에 있습니다. 발췌 첫 줄을 함수 정의의 시작으로 해석하지 않습니다.

block size, cache unit과 partition start unit을 구분한다. GPT backup header와 DOS extended partition의 탐색 범위도 오류 경로에서 확인한다.

함께 읽어야 하는 원본 코드

첫 코드 조각만으로 동작이 완성되지 않는 경우 호출 매크로, 객체 정의와 실제 실행 목록을 같은 페이지에 묶었다. 각 조각은 같은 기준 commit에서 가져왔다.

01. partition table 형식을 판별하고 child cdev를 등록

common/partitions.c 292-366줄이다.

filecommon/partitions.canchor · L302int parse_partition_table(struct block_device *blk)
292	INIT_LIST_HEAD(&pd->partitions);
293}
294
295/**
296 * Try to collect partition information on the given block device
297 * @param blk Block device to examine
298 * @return 0 most of the time, negative value else
299 *
300 * It is not a failure if no partition information is found
301 */
302int parse_partition_table(struct block_device *blk)
303{
304	int i = 0;
305	int rc = 0;
306	struct partition *part;
307	struct partition_desc *pdesc;
308
309	pdesc = partition_table_read(blk);
310	if (!pdesc)
311		return 0;
312
313	/* at least one partition description found */
314	list_for_each_entry(part, &pdesc->partitions, list) {
315		rc = register_one_partition(blk, part);
316		if (rc != 0)
317			dev_err(blk->dev,
318				"Failed to register partition %d on %s (%d)\n",
319				i, blk->cdev.name, rc);
320		if (rc != -ENODEV)
321			rc = 0;
322
323		i++;
324	}
325
326	partition_table_free(pdesc);
327
328	return rc;
329}
330
331#ifdef CONFIG_PARTITION_MANIPULATION
332int reparse_partition_table(struct block_device *blk)
333{
334	struct cdev *cdev = &blk->cdev;
335	struct cdev *c, *tmp;
336
337	list_for_each_entry(c, &cdev->partitions, partition_entry) {
338		if (c->open) {
339			pr_warn("%s is busy, will continue to use old partition table\n", c->name);
340			return -EBUSY;
341		}
342	}
343
344	list_for_each_entry_safe(c, tmp, &cdev->partitions, partition_entry) {
345		if (c->flags & DEVFS_PARTITION_FROM_TABLE)
346			cdevfs_del_partition(c);
347	}
348
349	return parse_partition_table(blk);
350}
351#endif
352
353int partition_parser_register(struct partition_parser *p)
354{
355	list_add_tail(&p->list, &partition_parser_list);
356
357	return 0;
358}
359
360/**
361 * Try to collect partition information on the given block device
362 * @param blk Block device to examine
363 * @return 0 most of the time, negative value else
364 *
365 * It is not a failure if no partition information is found
366 */

내부 동작을 더 깊게 읽기

01

진입 조건을 먼저 고정한다

block device에서 들어온 실행은 부트 CPU의 동기 실행 문맥에 놓여 있다. 이때 interrupt, MMU/cache, stack, heap 중 무엇이 이미 준비되었는지 소스의 호출자까지 올라가 확인한다. 같은 함수라도 SPL, relocation 전후, app thread처럼 호출 문맥이 달라지면 허용되는 API와 지연 시간이 달라진다.

block size, cache unit과 partition start unit을 구분한다. GPT backup header와 DOS extended partition의 탐색 범위도 오류 경로에서 확인한다.

02

중심 객체의 생성과 공개를 나눈다

이 글의 중심 객체는 block_device / partition_desc / child cdev다. 메모리를 확보한 시점, 필드를 채운 시점, 전역 list나 다른 subsystem에 공개한 시점을 구분한다. 공개 뒤 오류가 발생한다면 목록에서 제거하고 child, buffer, reference를 역순으로 정리하는지 확인한다.

빌드 산출물 관점에서는 최종 부트로더 이미지 안에 해당 symbol과 section이 실제로 포함되었는지도 map과 objdump로 검증한다.

03

주소, 크기와 정렬을 계산한다

부트 코드에서는 주소 계산 오류를 주의해야 한다. 원본과 목적지의 주소 범위, 헤더에 기록된 데이터 크기, 블록·페이지 단위를 표로 정리하고 각 구간의 끝 주소를 계산한다. 끝 주소가 start + size - 1처럼 마지막 바이트를 가리키는지, 구간 바로 다음 주소를 가리키는지는 API 규약에서 확인한다.

04

성공 flag와 실제 완료 시점을 맞춘다

sector cache → partition parser → child cdev 구간에서는 부분 초기화 상태가 생길 수 있다. flag, list insertion, callback 등록, storage write 완료 중 무엇이 성공의 기준인지 찾는다. hardware write나 DMA가 포함되면 함수 반환과 장치 완료가 같은 시점인지도 확인한다.

다른 CPU, 인터럽트 처리기, USB 완료 콜백, 셸 명령에서도 이 상태를 읽는다면 메모리 접근 순서와 잠금 범위를 함께 확인한다.

05

제어권을 넘기기 전에 확인할 조건을 정리한다

정상 경로는 filesystem/boot entry에서 끝난다. 이 단계가 함수 반환인지, scheduler 전환인지, 다른 image로의 비복귀 분기인지 구분한다. 비복귀 handoff라면 cache clean/invalidate, interrupt disable, 장치 quiesce, argument register와 FDT 또는 image address가 최종 점검 항목이다.

호출한 함수로 돌아오는 경로라면 오류와 일부 처리만 완료된 상태를 구분하는지 확인한다. 이어서 다음 후보를 시도할지, 복구 절차를 실행할지 살펴본다.

구현을 읽을 때 놓치기 쉬운 부분

01

block cache는 storage와 parser 사이의 상태를 만든다

sector read 결과를 cache하면 partition table update 뒤 오래된 header를 다시 볼 수 있다. write, flush, invalidate와 rescan 순서를 확인하고 cache block 크기와 device logical block 크기를 구분한다.

전원 차단 시험에서는 controller flush 완료도 포함한다.

02

GPT와 DOS parser는 다른 복구 경로를 가진다

GPT는 primary/backup header와 entry CRC를 검증하고 DOS extended partition은 linked EBR 범위를 따라간다. CRC 실패를 무시하거나 loop된 EBR을 무한 순회하지 않도록 bounds와 방문 수를 본다.

외부 partition 도구 결과와 child cdev start/end를 byte 단위로 비교한다.

03

child cdev 등록은 table 검증 뒤 한꺼번에 공개한다

일부 entry를 등록한 뒤 parser가 실패하면 반쪽 partition 목록이 남을 수 있다. 임시 descriptor에 모두 수집한 후 검증 완료 시 공개하는지, 오류 unwind가 기존 child를 제거하는지 확인한다.

겹치는 partition과 parent 밖 end를 가진 table을 주입해 거부 위치를 기록한다.

객체와 수명

대상만들어지는 시점유효 범위확인할 조건
block_device / partition_desc / child cdevsector cachefilesystem/boot entry 또는 오류 정리 완료까지진입 전제와 상태 계약
입력 buffer / metadatablock deviceparse와 검증이 끝날 때까지길이, 정렬, 소유권, 변조 가능성
등록된 list / descriptorpartition parser하위 시스템을 종료하거나 다음 이미지에 제어권을 넘길 때까지중복 등록, 해제된 객체를 가리키는 포인터, 오류 후 자원 정리
hardware 또는 persistent state실제 write/probe가 완료된 뒤reset 또는 명시적 해제·갱신까지쓰기 완료, 시간 초과, 전원 차단, 이전 상태 복원
최종 부트로더 이미지link/image 생성 시점다음 stage가 새 image로 교체할 때까지적재 주소, 진입점, 섹션, 헤더의 일치 여부

실패 지점과 증상

#조건관찰되는 증상먼저 볼 단계
01LBA/byte 혼동offset 배수 오류sector cache
02GPT CRC 실패 무시잘못된 table 사용partition parser
03cache flush 누락update 후 오래된 datachild cdev

로그가 끊긴 함수뿐 아니라 그 함수에 주소, 크기, 플래그를 전달한 앞 단계도 조사한다. 오류 처리 후 등록된 객체나 하드웨어 설정이 그대로 남아 있는지도 확인한다.

소스 밖에서 확인할 증거

소스에서 파악한 동작을 실제 빌드 결과와 대상 보드의 로그로 확인한다. 아래 명령의 보드 이름과 툴체인 접두사는 사용 중인 빌드 환경에 맞게 바꾼다.

#목적명령 또는 계측판정 기준
01빌드 구성make <board>_defconfig && make V=1Kconfig, linker section과 최종 barebox image 생성 명령을 보관한다.
02symbol과 section${CROSS_COMPILE}nm -n barebox | grep 'static int partitions_init'initcall, command, driver descriptor가 image에 남았는지 확인한다.
03주소와 resourceiomemimage, malloc, stack, device resource와 reserved 영역의 겹침을 확인한다.
04device 상태devinfo; drvinfo; of_dumpDT node 생성, device 등록, driver probe를 서로 구분한다.
05boot 정책boot -d -v; state -dentry 탐색 결과와 persistent state가 실제 선택에 미친 영향을 확인한다.

직접 확인할 실험

  1. 01
    part list와 외부 GPT 도구 출력 비교

    sector cache 진입 전후에 block_device의 주소·크기·반환값과 timestamp를 함께 남긴다.

  2. 02
    primary GPT 손상 후 backup 사용 확인

    partition parser 진입 전후에 cache blocks의 주소·크기·반환값과 timestamp를 함께 남긴다.

  3. 03
    write 후 flush 전후 재읽기 비교

    child cdev 진입 전후에 partition_desc의 주소·크기·반환값과 timestamp를 함께 남긴다.

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