QUESTION
Device Tree population과 deep probe 단계에서 실제로 바뀌는 상태는 무엇인가?
node가 존재하는 것, device가 등록된 것, driver probe가 끝난 것을 세 단계로 구분한다. deep-probe 설정은 부팅 시간과 dependency 발견 순서를 바꾼다.
각 device는 원래 DT node와 resource translation 결과를 안정적으로 참조해야 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
device_node / platform device를 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 | root DT | 부트 CPU의 동기 실행 문맥 | device_node tree | node walk |
| 02 | node walk | root DT 완료 상태 | platform devices | of_device allocation |
| 03 | of_device allocation | node walk 완료 상태 | aliases/resources | register_device |
| 04 | register_device | of_device allocation 완료 상태 | probe policy | deep probe |
| 05 | deep probe | register_device 완료 상태 | probe policy | 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.
Population
01node를 device로 생성
02driver 미probe 가능
03전체 topology 확보
04초기 비용 발생
05provider 순서 미확정
Deep probe
01필요한 path에서 probe
02dependency를 따라 활성화
03초기 시간 절약
04첫 접근 latency
05compatible 정책 영향
UPSTREAM SOURCE
원본 코드
아래 코드는 Barebox v2026.06.1의 drivers/of/platform.c에서 397-485줄을 그대로 가져온 것이다. 설명을 위해 실제 코드를 가짜 의사 코드로 바꾸지 않았다.
397 return 0;
398
399 for_each_child_of_node(node, child) {
400 pr_debug(" create child: %pOF\n", child);
401 rc = of_platform_bus_create(child, matches, dev);
402 if (rc)
403 break;
404 }
405 return rc;
406}
407
408/**
409 * of_platform_populate() - Populate platform_devices from device tree data
410 * @root: parent of the first level to probe or NULL for the root of the tree
411 * @matches: match table, NULL to use the default
412 * @parent: parent to hook devices from, NULL for toplevel
413 *
414 * This function walks the device tree given by @root node and creates devices
415 * from nodes. It requires all device nodes to have a 'compatible' property,
416 * and it is suitable for creating devices which are children of the root
417 * node.
418 *
419 * Returns 0 on success, < 0 on failure.
420 */
421int of_platform_populate(struct device_node *root,
422 const struct of_device_id *matches,
423 struct device *parent)
424{
425 struct device_node *child;
426 int rc = 0;
427
428 if (!root)
429 root = of_find_node_by_path("/");
430 if (!root)
431 return -EINVAL;
432
433 for_each_child_of_node(root, child) {
434 rc = of_platform_bus_create(child, matches, parent);
435 if (rc)
436 break;
437 }
438
439 return rc;
440}
441EXPORT_SYMBOL_GPL(of_platform_populate);
442
443static struct device *of_device_create_on_demand(struct device_node *np)
444{
445 struct device_node *parent;
446 struct device *parent_dev, *dev;
447
448 parent = of_get_parent(np);
449 if (!parent)
450 return NULL;
451
452 if (!np->dev && parent->dev)
453 device_rescan(parent->dev);
454
455 /* Create all parent devices needed for the requested device */
456 parent_dev = parent->dev ? : of_device_create_on_demand(parent);
457 if (IS_ERR(parent_dev))
458 return parent_dev;
459
460 /*
461 * Parent devices like i2c/spi controllers are populating their own
462 * devices. So it can be that the requested device already exists after
463 * the parent device creation.
464 */
465 if (np->dev)
466 return np->dev;
467
468 if (!of_property_present(np, "compatible"))
469 return NULL;
470
471 pr_debug("Creating device for %pOF\n", np);
472
473 if (of_device_is_compatible(np, "arm,primecell"))
474 dev = of_amba_device_create(np);
475 else
476 dev = of_platform_device_create(np, parent_dev);
477
478 return dev ? : ERR_PTR(-EPROBE_DEFER);
479}
480
481/**
482 * of_device_ensure_probed() - ensures that a device is probed
483 *
484 * @np: the device_node handle which should be probed
485 *READING CONTRACT
발췌 범위와 읽기 기준
원문 397-485줄에는 앞뒤 문맥이 포함됩니다. 기준 구문 int of_platform_populate은 L421에 있습니다. 발췌 첫 줄을 함수 정의의 시작으로 해석하지 않습니다.
node가 존재하는 것, device가 등록된 것, driver probe가 끝난 것을 세 단계로 구분한다. deep-probe 설정은 부팅 시간과 dependency 발견 순서를 바꾼다.
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. DT node에서 resource를 읽어 device를 만드는 함수
drivers/of/platform.c 114-214줄이다.
114}
115
116/**
117 * of_platform_device_create - Alloc, initialize and register an of_device
118 * @np: pointer to node to create device for
119 * @parent: device model parent device.
120 *
121 * Returns pointer to created platform device, or NULL if a device was not
122 * registered. Unavailable devices will not get registered.
123 */
124struct device *of_platform_device_create(struct device_node *np,
125 struct device *parent)
126{
127 struct device *dev;
128 struct resource *res = NULL, temp_res;
129 resource_size_t resinval;
130 int i, ret, num_reg = 0;
131 u32 virt;
132
133 if (!of_device_is_available(np))
134 return NULL;
135
136 /*
137 * Linux uses the OF_POPULATED flag to skip already populated/created
138 * devices.
139 */
140 if (np->dev) {
141 device_rescan(np->dev);
142 return np->dev;
143 }
144
145 /* count the io resources */
146 if (of_can_translate_address(np))
147 while (of_address_to_resource(np, num_reg, &temp_res) == 0)
148 num_reg++;
149
150 /* Populate the resource table */
151 if (num_reg) {
152 res = xzalloc(sizeof(*res) * num_reg);
153 for (i = 0; i < num_reg; i++) {
154 ret = of_address_to_resource(np, i, &res[i]);
155 if (ret) {
156 free(res);
157 return NULL;
158 }
159 }
160 }
161
162 /* setup generic device info */
163 dev = xzalloc(sizeof(*dev));
164 dev->id = DEVICE_ID_SINGLE;
165 dev->of_node = np;
166 dev->parent = parent;
167 dev->resource = res;
168 dev->num_resources = num_reg;
169 of_device_make_bus_id(dev);
170
171 of_dma_configure(dev, np);
172
173 if (num_reg && !of_property_read_u32(np, "virtual-reg", &virt)) {
174 resource_size_t remap_offset = virt - res[0].start;
175
176 for (i = 0; i < num_reg; i++) {
177 void *new_virt = (void *)res[i].start + remap_offset;
178 resource_size_t size = resource_size(&res[i]);
179
180 ret = arch_remap_range(new_virt, res[i].start, size, MAP_UNCACHED);
181 if (!ret) {
182 debug("%s: remap device %s resource %d: %pa -> 0x%p\n",
183 __func__, dev_name(dev), i, &res[i].start, new_virt);
184
185 res[i].start = (resource_size_t)new_virt;
186 res[i].end = res[i].start + size - 1;
187 }
188 }
189 }
190
191 resinval = (-1);
192
193 debug("%s: register device %s, io=%pa\n",
194 __func__, dev_name(dev),
195 (num_reg) ? &dev->resource[0].start : &resinval);
196
197 BUG_ON(np->dev);
198 np->dev = dev;
199
200 ret = platform_device_register(dev);
201 if (ret) {
202 np->dev = NULL;
203 free_device(dev);
204 if (num_reg)
205 free(res);
206 return NULL;
207 }
208
209
210 return dev;
211}
212
213struct driver dummy_driver = {
214 .name = "dummy-driver",DETAILS
내부 동작을 더 깊게 읽기
진입 조건을 먼저 고정한다
root DT에서 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.
node가 존재하는 것, device가 등록된 것, driver probe가 끝난 것을 세 단계로 구분한다. deep-probe 설정은 부팅 시간과 dependency 발견 순서를 바꾼다.
중심 객체의 생성과 공개를 나눈다
이 글의 중심 객체는 device_node / platform device다. 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
node walk → of_device allocation → register_device 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 deep probe에서 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
DT node, device 등록, probe 완료는 서로 다른 상태다
population은 enabled node를 순회해 device와 resource를 만들지만 compatible driver가 없을 수 있고 deep probe가 활성화되면 실제 probe는 사용 시점까지 늦춰진다. of_dump, devinfo, drvinfo를 같은 node path로 대조한다.
node 수만 비교하지 말고 translated resource와 parent bus를 확인한다.
ranges와 cell 수가 child 주소의 의미를 바꾼다
각 bus의 #address-cells, #size-cells, ranges를 따라 physical resource를 계산한다. 중간 bus 하나의 cell 해석이 틀리면 child device는 존재해도 엉뚱한 MMIO를 접근한다.
대표 node의 raw cells와 최종 resource start/end를 손으로 계산한다.
deep probe는 boot time과 오류 시점을 바꾼다
필요 장치만 늦게 probe하면 부팅은 빨라지지만 dependency 오류가 boot entry 실행 시점에 나타난다. compatible allow-list와 provider chain이 충분한지 확인한다.
deep probe 설정 전후 전체 probe 수, boot target 접근 latency와 실패 위치를 기록한다.
OBJECT LIFETIME
객체와 수명
| 대상 | 만들어지는 시점 | 유효 범위 | 확인할 조건 |
|---|---|---|---|
device_node / platform device | node walk | deep probe 또는 오류 정리 완료까지 | 진입 전제와 상태 계약 |
| 입력 buffer / metadata | root DT | parse와 검증이 끝날 때까지 | 길이, 정렬, 소유권, 변조 가능성 |
| 등록된 list / descriptor | of_device allocation | 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 | ranges 해석 오류 | 잘못된 MMIO | node walk |
| 02 | disabled node 등록 | 불필요 probe | of_device allocation |
| 03 | deep probe 누락 | boot target 접근 시 device 없음 | register_device |
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 of_platform_populate' | 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
- 01of_dump와 devinfo node 수 비교
node walk진입 전후에 device_node tree의 주소·크기·반환값과 timestamp를 함께 남긴다. - 02deep-probe compatible 목록 변경 전후 시간 측정
of_device allocation진입 전후에 platform devices의 주소·크기·반환값과 timestamp를 함께 남긴다. - 03ranges가 있는 bus의 translated resource 확인
register_device진입 전후에 aliases/resources의 주소·크기·반환값과 timestamp를 함께 남긴다.
PRIMARY REFERENCES