Barebox · source analysis

bootm image handler와 실행 단계

image type을 감지하고 OS별 handler를 선택해 kernel, initrd, FDT를 배치하는 공통 bootm 경로를 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
17 / 19
Baseline
v2026.06.1
Commit
314c679eea2d
Source
common/bootm.c:796-884 (발췌 범위)

bootm image handler와 실행 단계 단계에서 실제로 바뀌는 상태는 무엇인가?

파일 열기, 형식 판별, 처리 함수 선택, 자원 예약, 정리 과정을 차례로 살펴본다. dry-run과 verbose 옵션이 실제 상태를 변경하는지도 확인한다.

선택한 처리 함수가 사용하는 image_data의 파일, 버퍼, 예약 자원은 제어권을 넘기거나 정리할 때까지 유효해야 한다. 코드를 따라가며 각 자원을 언제 확보하고 해제하는지 확인한다.

객체와 주소가 놓이는 구조

그림 1. bootm image handler와 실행 단계에서 입력, 내부 상태, 출력의 경계
입력과 전제내부 상태외부로 공개되는 결과
01bootm_data
02image_data
03handler registry
04loaded resources

bootm_data / image_data / image_handler를 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
boot command/entry
bootm_data
filetype detect
image handler
OS handoff

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
01boot command/entry부트 CPU의 동기 실행 문맥bootm_databootm_data
02bootm_databoot command/entry 완료 상태image_datafiletype detect
03filetype detectbootm_data 완료 상태handler registryimage handler
04image handlerfiletype detect 완료 상태loaded resourcesOS handoff
05OS handoffimage handler 완료 상태loaded resources이 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. bootm handler가 관리하는 payload와 reservation

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

높은 주소↓ 주소 감소
Barebox runtimestack·heap·code
input image/fileFIT·Image·ELF source
kernel destinationhandler가 예약
initrdoptional resource
working DTBfixup 가능한 copy
free RAMresource 제외
낮은 주소예약 cursor 진행 방향
그림 4. bootm_data에서 OS handler handoff까지

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

01bootm_data resolve
02filetype detect
03handler match
04resource reserve
05kernel·initrd·DT load
06fixup·verify
07dry-run/execute
08cleanup 또는 handoff

원본 코드

아래 코드는 Barebox v2026.06.1의 common/bootm.c에서 796-884줄을 그대로 가져온 것이다. 설명을 위해 실제 코드를 가짜 의사 코드로 바꾸지 않았다.

commit314c679eea2d0ca847c64d1b646a1cf91225c0ecanchor · L820int bootm_boot(const struct bootm_data *bootm_data)
796	if (data->initrd_res)
797		of_del_reserve_entry(data->initrd_res->start, data->initrd_res->end);
798	release_sdram_region(data->initrd_res);
799	release_sdram_region(data->oftree_res);
800	release_sdram_region(data->tee_res);
801	loadable_release(&data->oftree);
802	loadable_release(&data->initrd);
803	loadable_release(&data->os);
804	loadable_release(&data->tee);
805	if (data->of_root_node)
806		of_delete_node(data->of_root_node);
807
808	globalvar_remove(LINUX_BOOTARGS_BOOTM_LATE  "*");
809	free(data->os_header);
810	free(data->os_file);
811	free(data->oftree_file);
812	free(data->initrd_file);
813	free(data->tee_file);
814	free(data);
815}
816
817/*
818 * bootm_boot - Boot an application image described by bootm_data
819 */
820int bootm_boot(const struct bootm_data *bootm_data)
821{
822	struct image_data *data;
823	int ret;
824
825	data = bootm_boot_prep(bootm_data);
826	if (IS_ERR(data))
827		return PTR_ERR(data);
828
829	ret = bootm_boot_handler(data);
830
831	bootm_boot_cleanup(data);
832	return ret;
833}
834
835bool bootm_efi_check_image(struct image_handler *handler,
836			   struct image_data *data,
837			   enum filetype detected_filetype)
838{
839	/* This is our default: Use EFI when support is compiled in,
840	 * and fallback to normal boot otherwise.
841	 */
842	if (data->efi_boot == BOOTM_EFI_AVAILABLE) {
843		if (IS_ENABLED(CONFIG_EFI_LOADER) || efi_is_payload())
844			data->efi_boot = BOOTM_EFI_REQUIRED;
845		else
846			data->efi_boot = BOOTM_EFI_DISABLED;
847	}
848
849	/* If EFI is disabled, we assume EFI-stubbed images are
850	 * just normal non-EFI stubbed ones
851	 */
852	if (data->efi_boot == BOOTM_EFI_DISABLED)
853		return handler->filetype == filetype_no_efistub(detected_filetype);
854
855	/* If EFI is required, we enforce handlers to match exactly */
856	return detected_filetype == handler->filetype;
857}
858
859int linux_rootwait_secs = 10;
860
861static const char * const bootm_efi_loader_mode_names[] = {
862	[BOOTM_EFI_DISABLED] = "disabled",
863	[BOOTM_EFI_AVAILABLE] = "available",
864	[BOOTM_EFI_REQUIRED] = "required",
865};
866
867static int bootm_init(void)
868{
869	globalvar_add_simple("bootm.image", NULL);
870	globalvar_add_simple("bootm.image.loadaddr", NULL);
871	globalvar_add_simple("bootm.oftree", NULL);
872	globalvar_add_simple("bootm.root_dev", NULL);
873	globalvar_add_simple("bootm.root_param", "root");
874	globalvar_add_simple("bootm.tee", NULL);
875	globalvar_add_simple_bool("bootm.appendroot", &bootm_appendroot);
876	globalvar_add_simple_bool("bootm.earlycon", &bootm_earlycon);
877	globalvar_add_simple_bool("bootm.provide_machine_id", &bootm_provide_machine_id);
878	globalvar_add_simple_bool("bootm.provide_hostname", &bootm_provide_hostname);
879	if (IS_ENABLED(CONFIG_SECURITY_POLICY))
880		globalvar_add_simple_bool("bootm.provide_policy", &bootm_provide_policy);
881	if (IS_ENABLED(CONFIG_BOOTM_INITRD)) {
882		globalvar_add_simple("bootm.initrd", NULL);
883		globalvar_add_simple("bootm.initrd.loadaddr", NULL);
884	}

발췌 범위와 읽기 기준

원문 796-884줄에는 앞뒤 문맥이 포함됩니다. 기준 구문 int bootm_boot(const struct bootm_data *bootm_data)은 L820에 있습니다. 발췌 첫 줄을 함수 정의의 시작으로 해석하지 않습니다.

파일 열기, 형식 판별, 처리 함수 선택, 자원 예약, 정리 과정을 차례로 살펴본다. dry-run과 verbose 옵션이 실제 상태를 변경하는지도 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. image file을 열고 handler 실행 전 상태를 준비

common/bootm.c 521-635줄이다.

filecommon/bootm.canchor · L531struct image_data *bootm_boot_prep
521	/* Detect actual image type from decompressed content */
522	data->kernel_type = file_detect_boot_image_type(header, ret);
523
524	/* Replace the os_header with the decompressed header */
525	free(data->os_header);
526	data->os_header = header;
527
528	return 0;
529}
530
531struct image_data *bootm_boot_prep(const struct bootm_data *bootm_data)
532{
533	struct image_data *data;
534	int ret;
535	const char *image_type_str;
536
537	if (!bootm_data->os_file) {
538		pr_err("no image given\n");
539		return ERR_PTR(-ENOENT);
540	}
541
542	data = xzalloc(sizeof(*data));
543
544	bootm_image_name_and_part(bootm_data->os_file, &data->os_file, &data->os_part);
545	bootm_image_name_and_part(bootm_data->oftree_file, &data->oftree_file, &data->oftree_part);
546	bootm_image_name_and_part(bootm_data->initrd_file, &data->initrd_file, &data->initrd_part);
547	if (bootm_data->tee_file)
548		data->tee_file = xstrdup(bootm_data->tee_file);
549	data->verbose = bootm_data->verbose;
550	data->verify = bootm_data->verify;
551	data->force = bootm_data->force;
552	data->dryrun = bootm_data->dryrun;
553	data->initrd_address = bootm_data->initrd_address;
554	data->os_address = data->os_address_hint = bootm_data->os_address;
555	data->os_entry = data->os_entry_hint = bootm_data->os_entry;
556	data->efi_boot = bootm_data->efi_boot;
557
558	ret = file_read_and_detect_boot_image_type(data->os_file, &data->os_header);
559	if (ret < 0)
560		goto err_out;
561	data->image_type = ret;
562
563	if (!data->force && data->image_type == filetype_unknown) {
564		pr_err("Unknown OS filetype (try -f)\n");
565		ret = -EINVAL;
566		goto err_out;
567	}
568
569	if (bootm_signed_images_are_forced()) {
570		data->verify = BOOTM_VERIFY_SIGNATURE;
571
572		/*
573		 * When we only allow booting signed images make sure everything
574		 * we boot is in the OS image and not given separately.
575		 */
576		data->oftree_file = NULL;
577		data->initrd_file = NULL;
578		data->tee_file = NULL;
579		if (data->image_type != filetype_fit) {
580			pr_err("Signed boot and image is no FIT image, aborting\n");
581			ret = -EINVAL;
582			goto err_out;
583		}
584	}
585
586	image_type_str = file_type_to_short_string(data->image_type);
587
588	/* May be updated by below container-specific handlers */
589	data->kernel_type = data->image_type;
590
591	switch (data->image_type) {
592	case filetype_fit:
593		ret = bootm_open_fit(data, false);
594		break;
595	case filetype_uimage:
596		ret = bootm_open_uimage(data);
597		break;
598	case filetype_gzip:
599	case filetype_bzip2:
600	case filetype_lzo_compressed:
601	case filetype_lz4_compressed:
602	case filetype_xz_compressed:
603	case filetype_zstd_compressed:
604		ret = bootm_open_files(data);
605		if (!ret)
606			ret = bootm_open_os_compressed(data);
607		image_type_str = "compressed boot";
608		break;
609	default:
610		ret = bootm_open_files(data);
611		image_type_str = "boot";
612		break;
613	}
614
615	if (ret) {
616		pr_err("Loading %s image failed with: %pe\n", image_type_str, ERR_PTR(ret));
617		goto err_out;
618	}
619
620	if (IS_ENABLED(CONFIG_BOOTM_UIMAGE)) {
621		ret = bootm_collect_uimage_loadables(data);
622		if (ret)
623			goto err_out;
624	}
625
626	if (bootm_data->appendroot) {
627		const char *root = NULL;
628		const char *rootopts = NULL;
629
630		if (bootm_data->root_dev) {
631			const char *root_dev_name = devpath_to_name(bootm_data->root_dev);
632			struct cdev *root_cdev = cdev_open_by_name(root_dev_name, O_RDONLY);
633
634			ret = cdev_get_linux_root_and_opts(root_cdev, &root, &rootopts);
635

내부 동작을 더 깊게 읽기

01

진입 조건을 먼저 고정한다

boot command/entry에서 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.

파일 열기, 형식 판별, 처리 함수 선택, 자원 예약, 정리 과정을 차례로 살펴본다. dry-run과 verbose 옵션이 실제 상태를 변경하는지도 확인한다.

02

중심 객체의 생성과 공개를 나눈다

이 글의 중심 객체는 bootm_data / image_data / image_handler다. 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

bootm_data → filetype detect → image handler 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 OS handoff에서 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

bootm_data는 사용자 선택을 실행 계획으로 고정한다

filename, OS file, initrd, FDT, verify와 dry-run option을 수집한 뒤 file type을 감지하고 handler를 고른다. command parsing 중의 임시 문자열과 handler가 오래 보관할 object의 ownership을 구분한다.

명시 handler와 auto-detect 결과가 충돌할 때 우선순위를 확인한다.

02

resource reservation은 image copy보다 앞서야 한다

kernel, initrd, FDT destination을 iomem resource로 예약해 barebox image, stack, malloc과 overlap을 막는다. 압축 image는 source, temporary와 output range를 모두 예약하거나 순서를 검증한다.

handler 실패 뒤 reservation과 open file을 해제해 다음 boot 시도를 오염시키지 않는다.

03

dry-run과 verbose가 state를 바꾸지 않는지 확인한다

진단용 scan이 device를 probe하거나 mount할 수는 있지만 persistent state, attempts와 storage를 수정해서는 안 된다. 실제 handoff 직전 callback과 dry-run 경로의 분기점을 찾는다.

연속 실패 boot 뒤 iomem과 heap을 비교해 cleanup을 검증한다.

객체와 수명

대상만들어지는 시점유효 범위확인할 조건
bootm_data / image_data / image_handlerbootm_dataOS handoff 또는 오류 정리 완료까지진입 전제와 상태 계약
입력 buffer / metadataboot command/entryparse와 검증이 끝날 때까지길이, 정렬, 소유권, 변조 가능성
등록된 list / descriptorfiletype detect하위 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
01filetype 오검출잘못된 handlerbootm_data
02resource 예약 실패 무시image overlapfiletype detect
03오류 cleanup 누락다음 boot 시 stale reservationimage handler

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 'int bootm_boot'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
    bootm -d -v로 handler와 주소 확인

    bootm_data 진입 전후에 bootm_data의 주소·크기·반환값과 timestamp를 함께 남긴다.

  2. 02
    잘못된 magic image의 거부 위치 추적

    filetype detect 진입 전후에 image_data의 주소·크기·반환값과 timestamp를 함께 남긴다.

  3. 03
    연속 실패 boot 후 iomem/heap 상태 비교

    image handler 진입 전후에 handler registry의 주소·크기·반환값과 timestamp를 함께 남긴다.

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