QUESTION
register_device와 device tree 객체 단계에서 실제로 바뀌는 상태는 무엇인가?
등록과 probe를 분리한다. device list에 공개되는 시점과 driver match가 시작되는 시점 사이에 필요한 필드가 모두 채워졌는지 본다.
공개된 device는 고유한 이름, 유효한 parent/bus와 안정된 resource 수명을 가져야 한다. 이 문장을 기준으로 코드를 위에서 아래로 읽으면, 함수 이름을 외우는 대신 어느 시점에 어떤 상태를 신뢰할 수 있는지 판단할 수 있다.
STRUCTURE
객체와 주소가 놓이는 구조
struct device / resource list를 중심에 놓고 왼쪽의 입력이 어떤 검사를 거쳐 오른쪽 결과로 공개되는지 표시했다. 실제 디버깅에서는 각 블록의 주소와 크기를 로그에 대입한다.
CALL PATH
실행 흐름
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.
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.
| # | 단계 | 진입 시 신뢰할 상태 | 성공 뒤 남아야 할 상태 | 다음 소비자 |
|---|---|---|---|---|
| 01 | DT population | 부트 CPU의 동기 실행 문맥 | device object | allocate device |
| 02 | allocate device | DT population 완료 상태 | parent-child tree | register_device |
| 03 | register_device | allocate device 완료 상태 | bus membership | bus list |
| 04 | bus list | register_device 완료 상태 | resources | driver match |
| 05 | driver match | bus list 완료 상태 | resources | 이 단계의 처리 결과를 사용하는 코드 |
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.
호출 이름만 나열하지 않고, 각 단계가 다음 단계에 넘기는 상태를 기준으로 실행 순서를 표시한다.
두 열의 객체는 이름이 비슷해도 생성 시점, 사용 가능한 API와 해제 책임이 다르다.
Registered
01device list에 존재
02DT/resource 보유
03driver 없을 수 있음
04hardware 미접근
05probe 재시도 가능
Probed
01driver 연결
02private state
03clock·regulator 사용
04child 생성 가능
05remove 책임 발생
UPSTREAM SOURCE
원본 코드
아래 코드는 Barebox v2026.06.1의 drivers/base/driver.c에서 220-308줄을 그대로 가져온 것이다. 설명을 위해 실제 코드를 가짜 의사 코드로 바꾸지 않았다.
220 device_detect(dev);
221}
222
223static int match(struct driver *drv, struct device *dev)
224{
225 int ret;
226
227 if (dev->driver)
228 return -1;
229
230 dev->driver = drv;
231
232 if (!driver_match_device(drv, dev))
233 goto err_out;
234 ret = device_probe(dev);
235 if (ret)
236 goto err_out;
237
238 return 0;
239err_out:
240 dev->driver = NULL;
241 return -1;
242}
243
244int register_device(struct device *new_device)
245{
246 struct driver *drv;
247
248 if (new_device->id == DEVICE_ID_DYNAMIC) {
249 new_device->id = get_free_deviceid(new_device->name);
250 } else {
251 if (get_device_by_name_id(new_device->name, new_device->id)) {
252 pr_err("register_device: already registered %s\n",
253 dev_name(new_device));
254 return -EINVAL;
255 }
256 }
257
258 if (new_device->id != DEVICE_ID_SINGLE)
259 new_device->unique_name = basprintf(FORMAT_DRIVER_NAME_ID,
260 new_device->name,
261 new_device->id);
262
263 debug ("register_device: %s\n", dev_name(new_device));
264
265 list_add_tail(&new_device->list, &device_list);
266 INIT_LIST_HEAD(&new_device->children);
267 INIT_LIST_HEAD(&new_device->cdevs);
268 INIT_LIST_HEAD(&new_device->active);
269 INIT_LIST_HEAD(&new_device->bus_list);
270 INIT_LIST_HEAD(&new_device->class_list);
271
272 bobject_init(&new_device->bobject);
273
274 of_pinctrl_register_consumer(new_device, new_device->device_node);
275
276 if (new_device->bus) {
277 if (!new_device->parent)
278 new_device->parent = &new_device->bus->dev;
279
280 list_add_tail(&new_device->bus_list, &new_device->bus->device_list);
281
282 bus_for_each_driver(new_device->bus, drv) {
283 if (!match(drv, new_device))
284 break;
285 }
286 }
287
288 if (new_device->parent)
289 list_add_tail(&new_device->sibling, &new_device->parent->children);
290
291 return 0;
292}
293EXPORT_SYMBOL(register_device);
294
295int unregister_device(struct device *old_dev)
296{
297 struct device_alias *alias, *at;
298 struct cdev *cdev, *ct;
299 struct device *child, *dt;
300 struct device_node *np;
301
302 dev_dbg(old_dev, "unregister\n");
303
304 bobject_del(&old_dev->bobject);
305
306 of_pinctrl_unregister_consumer(old_dev);
307
308 if (old_dev->driver)
READING CONTRACT
발췌 범위와 읽기 기준
원문 220-308줄에는 앞뒤 문맥이 포함됩니다. 기준 구문 int register_device(struct device *new_device)은 L244에 있습니다. 발췌 첫 줄을 함수 정의의 시작으로 해석하지 않습니다.
등록과 probe를 분리한다. device list에 공개되는 시점과 driver match가 시작되는 시점 사이에 필요한 필드가 모두 채워졌는지 본다.
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.
01. device list와 child 관계를 풀어내는 unregister_device
drivers/base/driver.c 285-367줄이다.
285 }
286 }
287
288 if (new_device->parent)
289 list_add_tail(&new_device->sibling, &new_device->parent->children);
290
291 return 0;
292}
293EXPORT_SYMBOL(register_device);
294
295int unregister_device(struct device *old_dev)
296{
297 struct device_alias *alias, *at;
298 struct cdev *cdev, *ct;
299 struct device *child, *dt;
300 struct device_node *np;
301
302 dev_dbg(old_dev, "unregister\n");
303
304 bobject_del(&old_dev->bobject);
305
306 of_pinctrl_unregister_consumer(old_dev);
307
308 if (old_dev->driver)
309 device_remove(old_dev);
310
311 list_for_each_entry_safe(alias, at, &device_alias_list, list) {
312 if(alias->dev == old_dev)
313 list_del(&alias->list);
314 }
315
316 list_for_each_entry_safe(child, dt, &old_dev->children, sibling) {
317 dev_dbg(old_dev, "unregister child %s\n", dev_name(child));
318 unregister_device(child);
319 }
320
321 list_for_each_entry_safe(cdev, ct, &old_dev->cdevs, devices_list) {
322 if (cdev_is_partition(cdev)) {
323 dev_dbg(old_dev, "unregister part %s\n", cdev->name);
324 cdevfs_del_partition(cdev);
325 }
326 }
327
328 list_del(&old_dev->list);
329 list_del(&old_dev->bus_list);
330 list_del(&old_dev->class_list);
331 list_del(&old_dev->active);
332
333 /* remove device from parents child list */
334 if (old_dev->parent)
335 list_del(&old_dev->sibling);
336
337 np = dev_of_node(old_dev);
338 if (np && np->dev == old_dev)
339 np->dev = NULL;
340
341 free_device_res(old_dev);
342
343 return 0;
344}
345EXPORT_SYMBOL(unregister_device);
346
347/**
348 * free_device_res - free dynamically allocated device members
349 * @dev: The device
350 *
351 * This frees dynamically allocated resources allocated during device
352 * lifetime, but not the device itself.
353 */
354void free_device_res(struct device *dev)
355{
356 devinfo_del(dev, NULL);
357 free(dev->unique_name);
358 dev->unique_name = NULL;
359 free(dev->deferred_probe_reason);
360 dev->deferred_probe_reason = NULL;
361}
362EXPORT_SYMBOL(free_device_res);
363
364/**
365 * free_device - free a device
366 * @dev: The device
367 *
DETAILS
내부 동작을 더 깊게 읽기
진입 조건을 먼저 고정한다
DT population에서 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.
등록과 probe를 분리한다. device list에 공개되는 시점과 driver match가 시작되는 시점 사이에 필요한 필드가 모두 채워졌는지 본다.
중심 객체의 생성과 공개를 나눈다
이 글의 중심 객체는 struct device / resource list다. 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.
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.
성공 flag와 실제 완료 시점을 맞춘다
allocate device → register_device → bus list 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.
제어권을 넘기기 전에 확인할 조건을 정리한다
정상 경로는 driver match에서 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.
IMPLEMENTATION NOTES
구현을 읽을 때 놓치기 쉬운 부분
register_device는 이름과 topology를 외부에 공개한다
struct device의 parent, bus, resources, of_node와 name이 완성된 뒤 global device list에 연결되어야 한다. 공개 뒤에는 command와 driver matching이 객체를 찾을 수 있으므로 stack 객체나 임시 name buffer를 등록하면 안 된다.
중복 이름 오류에서 list와 parent child link가 원상 복구되는지 확인한다.
device lifetime과 resource lifetime을 맞춘다
resource array가 device에 embedded인지 caller 소유인지에 따라 unregister 시 해제 책임이 달라진다. DT translation으로 만든 resource와 static board resource를 같은 방식으로 free하지 않는다.
child가 남은 parent를 unregister할 수 있는지 정책을 확인한다.
등록은 probe와 구분해 진단한다
device list에 보이지만 driver가 없거나 아직 probe되지 않은 상태가 정상일 수 있다. devinfo의 driver, active 상태와 resource를 함께 보고 단순 미등록으로 판단하지 않는다.
register 전후 list pointer와 bus membership을 trace해 구조 손상을 찾는다.
OBJECT LIFETIME
객체와 수명
| 대상 | 만들어지는 시점 | 유효 범위 | 확인할 조건 |
|---|---|---|---|
struct device / resource list | allocate device | driver match 또는 오류 정리 완료까지 | 진입 전제와 상태 계약 |
| 입력 buffer / metadata | DT population | parse와 검증이 끝날 때까지 | 길이, 정렬, 소유권, 변조 가능성 |
| 등록된 list / descriptor | register_device | 하위 시스템을 종료하거나 다음 이미지에 제어권을 넘길 때까지 | 중복 등록, 해제된 객체를 가리키는 포인터, 오류 후 자원 정리 |
| hardware 또는 persistent state | 실제 write/probe가 완료된 뒤 | reset 또는 명시적 해제·갱신까지 | 쓰기 완료, 시간 초과, 전원 차단, 이전 상태 복원 |
최종 부트로더 이미지 | link/image 생성 시점 | 다음 stage가 새 image로 교체할 때까지 | 적재 주소, 진입점, 섹션, 헤더의 일치 여부 |
FAILURE PATH
실패 지점과 증상
| # | 조건 | 관찰되는 증상 | 먼저 볼 단계 |
|---|---|---|---|
| 01 | 중복 이름 | lookup 오동작 | allocate device |
| 02 | stack device 등록 | 반환 뒤 dangling pointer | register_device |
| 03 | resource 수명 오류 | probe 중 잘못된 MMIO | bus list |
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.
| # | 목적 | 명령 또는 계측 | 판정 기준 |
|---|---|---|---|
| 01 | 빌드 구성 | make <board>_defconfig && make V=1 | Kconfig, linker section과 최종 barebox image 생성 명령을 보관한다. |
| 02 | symbol과 section | ${CROSS_COMPILE}nm -n barebox | grep 'int register_device' | initcall, command, driver descriptor가 image에 남았는지 확인한다. |
| 03 | 주소와 resource | iomem | image, malloc, stack, device resource와 reserved 영역의 겹침을 확인한다. |
| 04 | device 상태 | devinfo; drvinfo; of_dump | DT node 생성, device 등록, driver probe를 서로 구분한다. |
| 05 | boot 정책 | boot -d -v; state -d | entry 탐색 결과와 persistent state가 실제 선택에 미친 영향을 확인한다. |
LAB
직접 확인할 실험
- 01devinfo 목록을 등록 전후 비교
allocate device진입 전후에 device object의 주소·크기·반환값과 timestamp를 함께 남긴다. - 02중복 이름을 주입해 오류 반환 확인
register_device진입 전후에 parent-child tree의 주소·크기·반환값과 timestamp를 함께 남긴다. - 03device object 주소와 owner lifetime 기록
bus list진입 전후에 bus membership의 주소·크기·반환값과 timestamp를 함께 남긴다.
PRIMARY REFERENCES