cdev와 /dev 파일 경계

QUESTION

cdev와 /dev 파일 경계 단계에서 실제로 바뀌는 상태는 무엇인가?

STRUCTURE

객체와 주소가 놓이는 구조

CALL PATH

실행 흐름

STATE LEDGER

단계별 입력과 출력

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

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

VISUAL WALKTHROUGH

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.

UPSTREAM SOURCE

원본 코드

아래 코드는 Barebox v2026.06.1의 fs/devfs.c에서 15-103줄을 그대로 가져온 것이다. 설명을 위해 실제 코드를 가짜 의사 코드로 바꾸지 않았다.

15 */
16
17#include <common.h>
18#include <driver.h>
19#include <init.h>
20#include <malloc.h>
21#include <fs.h>
22#include <command.h>
23#include <errno.h>
24#include <xfuncs.h>
25#include <linux/stat.h>
26#include <ioctl.h>
27#include <nand.h>
28#include <linux/err.h>
29#include <linux/mtd/mtd.h>
30#include <linux/mtd/mtd-abi.h>
31#include <block.h>
32#include <stringlist.h>
33
34struct devfs_inode {
35	struct inode inode;
36	struct cdev *cdev;
37};
38
39static int devfs_read(struct file *f, void *buf, size_t size)
40{
41	struct cdev *cdev = f->private_data;
42
43	return cdev_read(cdev, buf, size, f->f_pos, f->f_flags);
44}
45
46static int devfs_write(struct file *f, const void *buf,
47		       size_t size)
48{
49	struct cdev *cdev = f->private_data;
50
51	if (cdev->flags & DEVFS_PARTITION_READONLY)
52		return -EPERM;
53
54	return cdev_write(cdev, buf, size, f->f_pos, f->f_flags);
55}
56
57static int devfs_lseek(struct file *f, loff_t pos)
58{
59	struct cdev *cdev = f->private_data;
60
61	return cdev_lseek(cdev, pos);
62}
63
64static int devfs_erase(struct file *f, loff_t count,
65		       loff_t offset, enum erase_type type)
66{
67	struct cdev *cdev = f->private_data;
68
69	if (cdev->flags & DEVFS_PARTITION_READONLY)
70		return -EPERM;
71
72	if ((type == ERASE_TO_WRITE) && (cdev->flags & DEVFS_WRITE_AUTOERASE))
73		return 0;
74
75	if (count + offset > cdev->size)
76		count = cdev->size - offset;
77
78	return cdev_erase(cdev, count, offset);
79}
80
81static int devfs_protect(struct file *f, size_t count, loff_t offset, int prot)
82{
83	struct cdev *cdev = f->private_data;
84
85	return cdev_protect(cdev, count, offset, prot);
86}
87
88static int devfs_discard_range(struct file *f, loff_t count, loff_t offset)
89{
90	struct cdev *cdev = f->private_data;
91
92	return cdev_discard_range(cdev, count, offset);
93}
94
95static int devfs_memmap(struct file *f, void **map, int flags)
96{
97	struct cdev *cdev = f->private_data;
98
99	return cdev_memmap(cdev, map, flags);
100}
101
102static int devfs_open(struct inode *inode, struct file *f)
103{

READING CONTRACT

발췌 범위와 읽기 기준

원문 15-103줄에는 앞뒤 문맥이 포함됩니다. 기준 구문 static int devfs_read(struct file *f은 L39에 있습니다. 발췌 첫 줄을 함수 정의의 시작으로 해석하지 않습니다.

Barebox shell에서 path로 장치를 다룰 수 있는 이유가 이 경계다. cdev offset/size와 partition child cdev의 상대 주소 계산을 확인한다.

RELATED SOURCE

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.

92	return cdev_discard_range(cdev, count, offset);
93}
94
95static int devfs_memmap(struct file *f, void **map, int flags)
96{
97	struct cdev *cdev = f->private_data;
98
99	return cdev_memmap(cdev, map, flags);
100}
101
102static int devfs_open(struct inode *inode, struct file *f)
103{
104	struct devfs_inode *node = container_of(inode, struct devfs_inode, inode);
105	struct cdev *cdev = node->cdev;
106
107	if (inode->cdevname) {
108		cdev = cdev_by_name(inode->cdevname);
109		if (!cdev)
110			return -ENOENT;
111	}
112
113	f->f_size = cdev_size(cdev);
114	f->private_data = cdev;
115
116	return cdev_open(cdev, f->f_flags);
117}
118
119static int devfs_close(struct inode *inode, struct file *f)
120{
121	struct cdev *cdev = f->private_data;
122
123	return cdev_close(cdev);
124}
125
126static int devfs_flush(struct file *f)
127{
128	struct cdev *cdev = f->private_data;
129
130	return cdev_flush(cdev);
131}
132
133static int devfs_ioctl(struct file *f, unsigned int request, void *buf)
134{
135	struct cdev *cdev = f->private_data;
136
137	return cdev_ioctl(cdev, request, buf);
138}
139
140static int devfs_truncate(struct file *f, loff_t size)
141{
142	struct cdev *cdev = f->private_data;
143
144	return cdev_truncate(cdev, size);
145}
146
147static const struct file_operations devfs_file_operations = {
148	.open = devfs_open,
149	.release = devfs_close,
150	.read = devfs_read,
151	.write = devfs_write,
152	.lseek = devfs_lseek,
153	.flush = devfs_flush,
154	.ioctl = devfs_ioctl,
155	.truncate = devfs_truncate,
156	.erase = devfs_erase,
157	.protect = devfs_protect,
158	.discard_range = devfs_discard_range,

DETAILS

내부 동작을 더 깊게 읽기

IMPLEMENTATION NOTES

구현을 읽을 때 놓치기 쉬운 부분

OBJECT LIFETIME

객체와 수명

FAILURE PATH

실패 지점과 증상

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

EVIDENCE

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.

LAB

직접 확인할 실험

1. 01
   devinfo와 ls /dev 결과 대조

   /dev node 진입 전후에 struct cdev의 주소·크기·반환값과 timestamp를 함께 남긴다.

2. 02
   hexdump의 offset을 driver trace와 비교

   open file 진입 전후에 devfs inode의 주소·크기·반환값과 timestamp를 함께 남긴다.

3. 03
   partition cdev와 parent의 absolute range 계산

   devfs_read 진입 전후에 struct file의 주소·크기·반환값과 timestamp를 함께 남긴다.

PRIMARY REFERENCES

원문과 다음 글