Barebox · source analysis

device_probe와 Linux식 driver binding

bus match 결과를 바탕으로 probe callback을 호출하고 dependency 오류와 deferred probe를 다루는 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
07 / 19
Baseline
v2026.06.1
Commit
314c679eea2d
Source
drivers/base/driver.c:97-185 (발췌 범위)

device_probe와 Linux식 driver binding 단계에서 실제로 바뀌는 상태는 무엇인가?

driver core의 모양은 Linux와 닮았지만 bootloader의 재시도 정책과 command-driven probe를 별도로 확인한다. probe 중 생성되는 child device도 본다.

성공으로 표시된 device는 driver private state와 필수 provider를 모두 소유해야 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. device_probe와 Linux식 driver binding에서 입력, 내부 상태, 출력의 경계
입력과 전제내부 상태외부로 공개되는 결과
01device
02driver
03bus
04probe state and defer list

struct device / struct driver를 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
registered device
bus match
dependency prepare
driver probe
active device

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
01registered device부트 CPU의 동기 실행 문맥devicebus match
02bus matchregistered device 완료 상태driverdependency prepare
03dependency preparebus match 완료 상태busdriver probe
04driver probedependency prepare 완료 상태probe state and defer listactive device
05active devicedriver probe 완료 상태probe state and defer list이 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. driver match에서 active device까지

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

01registered device
02bus match
03provider·parent 준비
04driver probe
05child/cdev 등록
06active 게시
07remove/error unwind
그림 4. probe가 요구하는 provider 경계

왼쪽 생산자가 가운데 상태를 완성하고, 오른쪽 소비자가 그 상태를 처음 사용하는 관계다.

01device treeclock/reset phandleprovider device
02provider probeclock/regulator handleconsumer probe
03driver probedrvdatacdev/child
04-EPROBE_DEFERdefer listretry pass
05removeresource releasedevice unregister

원본 코드

아래 코드는 Barebox v2026.06.1의 drivers/base/driver.c에서 97-185줄을 그대로 가져온 것이다. 설명을 위해 실제 코드를 가짜 의사 코드로 바꾸지 않았다.

commit314c679eea2d0ca847c64d1b646a1cf91225c0ecanchor · L121int device_probe(struct device *dev)
97
98	free(str);
99
100	return dev;
101}
102
103int get_free_deviceid_from(const char *name_template, int id_from)
104{
105	while (1) {
106		if (!get_device_by_name_id(name_template, id_from))
107			return id_from;
108		id_from++;
109	};
110}
111
112static void dev_report_permanent_probe_deferral(struct device *dev)
113{
114	if (dev->deferred_probe_reason)
115		dev_err(dev, "probe permanently deferred (%s)\n",
116			dev->deferred_probe_reason);
117	else
118		dev_err(dev, "probe permanently deferred\n");
119}
120
121int device_probe(struct device *dev)
122{
123	static int depth = 0;
124	int ret;
125
126	ret = of_feature_controller_check(dev->of_node);
127	if (ret < 0)
128		return ret;
129	if (ret == FEATCTRL_GATED) {
130		dev_dbg(dev, "feature gated, skipping probe\n");
131		return -ENODEV;
132	}
133
134	depth++;
135
136	pr_report_probe("%*sprobe-> %s\n", depth * 4, "", dev_name(dev));
137
138	pinctrl_select_state_default(dev);
139	of_clk_set_defaults(dev->of_node, false);
140
141	list_add(&dev->active, &active_device_list);
142
143	if (dev->bus->probe)
144		ret = dev->bus->probe(dev);
145	else if (dev->driver->probe)
146		ret = dev->driver->probe(dev);
147	else
148		ret = 0;
149
150	depth--;
151
152	switch (ret) {
153	case 0:
154		return 0;
155	case -EPROBE_DEFER:
156		/*
157		 * -EPROBE_DEFER should never appear on a deep-probe machine so
158		 * inform the user immediately.
159		 */
160		if (deep_probe_is_supported()) {
161			dev_report_permanent_probe_deferral(dev);
162			break;
163		}
164
165		list_move(&dev->active, &deferred);
166
167		dev_dbg(dev, "probe deferred\n");
168		return -EPROBE_DEFER;
169	case -ENODEV:
170	case -ENXIO:
171		dev_dbg(dev, "probe failed: %pe\n", ERR_PTR(ret));
172		break;
173	default:
174		dev_err(dev, "probe failed: %pe\n", ERR_PTR(ret));
175		break;
176	}
177
178	list_del_init(&dev->active);
179
180	return ret;
181}
182
183int device_detect(struct device *dev)
184{
185	if (!dev->detect)

발췌 범위와 읽기 기준

원문 97-185줄에는 앞뒤 문맥이 포함됩니다. 기준 구문 int device_probe(struct device *dev)은 L121에 있습니다. 발췌 첫 줄을 함수 정의의 시작으로 해석하지 않습니다.

driver core의 모양은 Linux와 닮았지만 bootloader의 재시도 정책과 command-driven probe를 별도로 확인한다. probe 중 생성되는 child device도 본다.

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. provider가 늦게 나타난 device를 다시 probe하는 작업

drivers/base/driver.c 375-455줄이다.

filedrivers/base/driver.canchor · L385static int device_probe_deferred(void)
375}
376EXPORT_SYMBOL(free_device);
377
378/*
379 * Loop over list of deferred devices as long as at least one
380 * device is successfully probed. Devices that again request
381 * deferral are re-added to deferred list in device_probe().
382 * For devices finally left in deferred list -EPROBE_DEFER
383 * becomes a fatal error.
384 */
385static int device_probe_deferred(void)
386{
387	struct device *dev, *tmp;
388	struct driver *drv;
389	bool success;
390
391	do {
392		success = false;
393
394		if (list_empty(&deferred))
395			return 0;
396
397		list_for_each_entry_safe(dev, tmp, &deferred, active) {
398			list_del(&dev->active);
399			INIT_LIST_HEAD(&dev->active);
400
401			dev_dbg(dev, "re-probe device\n");
402			bus_for_each_driver(dev->bus, drv) {
403				if (match(drv, dev))
404					continue;
405				success = true;
406				break;
407			}
408		}
409	} while (success);
410
411	list_for_each_entry(dev, &deferred, active)
412		dev_report_permanent_probe_deferral(dev);
413
414	return 0;
415}
416late_initcall(device_probe_deferred);
417
418struct driver *get_driver_by_name(const char *name)
419{
420	struct driver *drv;
421
422	for_each_driver(drv) {
423		if(!strcmp(name, drv->name))
424			return drv;
425	}
426
427	return NULL;
428}
429
430int register_driver(struct driver *drv)
431{
432	struct device *dev = NULL;
433
434	if (!drv->name)
435		return -EINVAL;
436
437	debug("register_driver: %s\n", drv->name);
438
439	BUG_ON(!drv->bus);
440
441	list_add_tail(&drv->list, &driver_list);
442	list_add_tail(&drv->bus_list, &drv->bus->driver_list);
443
444	bus_for_each_device(drv->bus, dev)
445		match(drv, dev);
446
447	return 0;
448}
449EXPORT_SYMBOL(register_driver);
450
451void unregister_driver(struct driver *drv)
452{
453	struct device *dev;
454
455	list_del(&drv->list);

내부 동작을 더 깊게 읽기

01

진입 조건을 먼저 고정한다

registered 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.

driver core의 모양은 Linux와 닮았지만 bootloader의 재시도 정책과 command-driven probe를 별도로 확인한다. probe 중 생성되는 child device도 본다.

02

중심 객체의 생성과 공개를 나눈다

이 글의 중심 객체는 struct device / struct driver다. 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

bus match → dependency prepare → driver probe 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 active device에서 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

Linux와 비슷한 모양이 동일한 재시도 정책을 뜻하지 않는다

bus match 뒤 provider 준비, driver probe와 child 생성이 이어지지만 deferred probe를 언제 다시 돌리는지는 barebox boot와 command 경로에 맞게 구현된다. -EPROBE_DEFER가 무한 반복되지 않는지 재시도 trigger를 확인한다.

deep probe 대상은 boot entry가 요구할 때까지 probe가 늦어질 수 있다.

02

probe 성공 전에 private state를 공개하지 않는다

driver data, clock, regulator와 cdev 등록이 모두 성공한 뒤 active 상태를 세워야 한다. 중간 실패에서는 이미 만든 cdev, child와 enabled clock을 역순으로 정리한다.

재시도 전 pointer와 list가 초기값으로 돌아왔는지 비교한다.

03

probe latency를 dependency별로 분해한다

bus access, regulator ramp, PHY ready와 media scan timeout을 별도 timestamp로 남긴다. boot command가 같은 failed device를 반복 probe하는지도 확인한다.

optional provider 부재와 hardware fault를 다른 return code로 유지해야 fallback 판단이 가능하다.

객체와 수명

대상만들어지는 시점유효 범위확인할 조건
struct device / struct driverbus matchactive device 또는 오류 정리 완료까지진입 전제와 상태 계약
입력 buffer / metadataregistered deviceparse와 검증이 끝날 때까지길이, 정렬, 소유권, 변조 가능성
등록된 list / descriptordependency prepare하위 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
01-EPROBE_DEFER 반복부팅 지연bus match
02probe 실패 후 drvdata 잔존재시도 오염dependency prepare
03child 등록 후 parent 실패orphan devicedriver probe

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 device_probe'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
    devinfo와 drvinfo로 bind/probe 상태 대조

    bus match 진입 전후에 device의 주소·크기·반환값과 timestamp를 함께 남긴다.

  2. 02
    clock provider를 늦춰 defer 경로 확인

    dependency prepare 진입 전후에 driver의 주소·크기·반환값과 timestamp를 함께 남긴다.

  3. 03
    probe 재시도 전후 private pointer 비교

    driver probe 진입 전후에 bus의 주소·크기·반환값과 timestamp를 함께 남긴다.

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