QUESTION
BAREBOX_CMD_START와 shell 명령 등록 단계에서 실제로 바뀌는 상태는 무엇인가?
매크로가 만드는 descriptor와 help text, Kconfig 조건을 함께 본다. command가 보이지 않을 때 parser보다 빌드 설정과 linker section부터 확인한다.
등록된 command descriptor는 image 수명 동안 유효하며 name과 function pointer가 일치해야 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 command / shell argv를 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 | command macro | Barebox main shell 문맥 | command descriptor | linker command section |
| 02 | linker command section | command macro 완료 상태 | argv buffer | hush parse |
| 03 | hush parse | linker command section 완료 상태 | shell context | command lookup |
| 04 | command lookup | hush parse 완료 상태 | handler return | do_boot |
| 05 | do_boot | command lookup 완료 상태 | handler return | 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.
왼쪽 생산자가 가운데 상태를 완성하고, 오른쪽 소비자가 그 상태를 처음 사용하는 관계다.
BAREBOX_CMD_START→command descriptor→linker sectionhelp/name→lookup key→hushinput line→argc/argv buffer→handlerctrl-c→abort state→long operationhandler return→$?→script controlUPSTREAM SOURCE
원본 코드
아래 코드는 Barebox v2026.06.1의 commands/boot.c에서 222-252줄을 그대로 가져온 것이다. 설명을 위해 실제 코드를 가짜 의사 코드로 바꾸지 않았다.
222BAREBOX_CMD_HELP_TEXT("DEFAULT can be:")
223BAREBOX_CMD_HELP_TEXT("- the numeric index of the menu entry to choose")
224BAREBOX_CMD_HELP_TEXT("- the path to the file backing the entry (e.g. bootspec config file)")
225#ifdef CONFIG_FNMATCH
226BAREBOX_CMD_HELP_TEXT(" with wildcards allowed")
227#endif
228BAREBOX_CMD_HELP_TEXT("")
229BAREBOX_CMD_HELP_TEXT("Multiple bootsources may be given which are probed in order until")
230BAREBOX_CMD_HELP_TEXT("one succeeds.")
231BAREBOX_CMD_HELP_TEXT("")
232BAREBOX_CMD_HELP_TEXT("Options:")
233BAREBOX_CMD_HELP_OPT ("-v","Increase verbosity")
234BAREBOX_CMD_HELP_OPT ("-d","Dryrun. See what happens but do no actually boot (pass twice to run scripts)")
235BAREBOX_CMD_HELP_OPT ("-l","List available boot sources")
236BAREBOX_CMD_HELP_OPT ("-m","Show a menu with boot options")
237BAREBOX_CMD_HELP_OPT ("-M DEFAULT","Show a menu with boot options with entry DEFAULT preselected")
238BAREBOX_CMD_HELP_OPT ("-w SECS","Start watchdog with timeout SECS before booting")
239#ifdef CONFIG_BOOT_OVERRIDE
240BAREBOX_CMD_HELP_OPT ("-o VAR[=VAL]","override VAR (bootm.{oftree,initrd}) with VAL")
241BAREBOX_CMD_HELP_OPT (" ","if VAL is not specified, the value of VAR is taken")
242#endif
243BAREBOX_CMD_HELP_OPT ("-t SECS","specify timeout in SECS")
244BAREBOX_CMD_HELP_END
245
246BAREBOX_CMD_START(boot)
247 .cmd = do_boot,
248 BAREBOX_CMD_DESC("boot from script, device, ...")
249 BAREBOX_CMD_OPTS("[-vdlmMwt] [BOOTSRC...]")
250 BAREBOX_CMD_GROUP(CMD_GRP_BOOT)
251 BAREBOX_CMD_HELP(cmd_boot_help)
252BAREBOX_CMD_END
READING CONTRACT
발췌 범위와 읽기 기준
원문 222-252줄에는 앞뒤 문맥이 포함됩니다. 기준 구문 BAREBOX_CMD_START(boot)은 L246에 있습니다. 발췌 첫 줄을 함수 정의의 시작으로 해석하지 않습니다.
매크로가 만드는 descriptor와 help text, Kconfig 조건을 함께 본다. command가 보이지 않을 때 parser보다 빌드 설정과 linker section부터 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.
01. boot 명령의 option 처리와 boot entry 실행
commands/boot.c 78-180줄이다.
78 bootentries_for_each_entry(entries, entry) {
79 if ((IS_ENABLED(CONFIG_FNMATCH) && !fnmatch(id, entry->path, 0)) ||
80 streq_ptr(id, entry->path))
81 return idx;
82 idx++;
83 }
84
85 return 0;
86}
87
88static int do_boot(int argc, char *argv[])
89{
90 char *freep = NULL;
91 int opt, ret = 0, do_list = 0, do_menu = 0;
92 int dryrun = 0, verbose = 0, timeout = -1;
93 char *default_menu_entry = NULL;
94 struct bootentries *entries;
95 struct bootentry *entry;
96 struct bootm_overrides overrides = {};
97 void *handle;
98 const char *name;
99 char *(*next)(void *);
100
101 while ((opt = getopt(argc, argv, "vldmM:t:w:o:")) > 0) {
102 switch (opt) {
103 case 'v':
104 verbose++;
105 break;
106 case 'l':
107 do_list = 1;
108 break;
109 case 'd':
110 dryrun++;
111 break;
112 case 'M':
113 default_menu_entry = optarg;
114 fallthrough;
115 case 'm':
116 do_menu = 1;
117 break;
118 case 't':
119 timeout = simple_strtoul(optarg, NULL, 0);
120 break;
121 case 'w':
122 boot_set_watchdog_timeout(simple_strtoul(optarg, NULL, 0));
123 break;
124 case 'o':
125 ret = boot_add_override(&overrides, optarg);
126 if (ret)
127 return ret;
128 break;
129 default:
130 return COMMAND_ERROR_USAGE;
131 }
132 }
133
134 if (optind < argc) {
135 handle = &argv[optind];
136 next = next_argv;
137 } else {
138 const char *def;
139
140 def = getenv("global.boot.default");
141 if (!def)
142 return 0;
143
144 handle = freep = xstrdup(def);
145 next = next_word;
146 }
147
148 entries = bootentries_alloc();
149
150 while ((name = next(&handle)) != NULL) {
151 if (!*name)
152 continue;
153 ret = bootentry_create_from_name(entries, name);
154 if (ret <= 0)
155 printf("Nothing bootable found on '%s'\n", name);
156
157 if (do_list || do_menu)
158 continue;
159
160 bootentries_for_each_entry(entries, entry) {
161 bootm_merge_overrides(&entry->overrides, &overrides);
162
163 ret = boot_entry(entry, verbose, dryrun);
164 if (!ret)
165 goto out;
166 }
167
168 bootentries_free(entries);
169 entries = bootentries_alloc();
170 }
171
172 if (list_empty(&entries->entries)) {
173 printf("Nothing bootable found\n");
174 ret = COMMAND_ERROR;
175 goto out;
176 }
177
178 if (do_list) {
179 bootsources_list(entries);
180 } else if (do_menu) {
DETAILS
내부 동작을 더 깊게 읽기
진입 조건을 먼저 고정한다
command macro에서 들어온 실행은 Barebox main shell 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.
매크로가 만드는 descriptor와 help text, Kconfig 조건을 함께 본다. command가 보이지 않을 때 parser보다 빌드 설정과 linker section부터 확인한다.
중심 객체의 생성과 공개를 나눈다
이 글의 중심 객체는 struct command / shell argv다. 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
linker command section → hush parse → command lookup 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 do_boot에서 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
BAREBOX_CMD_START는 descriptor를 linker section에 놓는다
macro block이 command name, callback, option parser와 help text를 정적 section에 생성한다. source가 compile돼도 Kconfig 조건이나 linker KEEP가 빠지면 help 목록에 나타나지 않는다.
map의 command section과 runtime command list를 대조한다.
argv와 option parser는 shell buffer 수명에 묶인다
handler가 받는 문자열 pointer는 현재 command 실행 동안만 유효할 수 있다. background 작업이나 device callback에 넘길 값은 복사해야 한다.
숫자, path와 device name 변환 실패를 default 0으로 처리하지 않는지 확인한다.
blocking command는 cooperative 취소 경로가 필요하다
storage erase, network와 boot scan이 오래 걸리면 ctrl-c와 watchdog service를 주기적으로 확인해야 shell이 멈추지 않는다. lock을 잡은 채 취소 callback을 호출하지 않는다.
최대 timeout, 취소 latency와 부분 변경 상태를 command별로 시험한다.
OBJECT LIFETIME
객체와 수명
| 대상 | 만들어지는 시점 | 유효 범위 | 확인할 조건 |
|---|---|---|---|
struct command / shell argv | linker command section | do_boot 또는 오류 정리 완료까지 | 진입 전제와 상태 계약 |
| 입력 buffer / metadata | command macro | parse와 검증이 끝날 때까지 | 길이, 정렬, 소유권, 변조 가능성 |
| 등록된 list / descriptor | hush parse | 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 | Kconfig off | command 미포함 | linker command section |
| 02 | section GC | descriptor 소실 | hush parse |
| 03 | blocking command에서 ctrl-c 미처리 | shell 정지 | command lookup |
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 'BAREBOX_CMD_START' | 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
- 01help 목록과 map command section 비교
linker command section진입 전후에 command descriptor의 주소·크기·반환값과 timestamp를 함께 남긴다. - 02Kconfig toggle 전후 binary symbol diff
hush parse진입 전후에 argv buffer의 주소·크기·반환값과 timestamp를 함께 남긴다. - 03긴 argv와 ctrl-c 처리 경로 시험
command lookup진입 전후에 shell context의 주소·크기·반환값과 timestamp를 함께 남긴다.
PRIMARY REFERENCES