← Bootloader DUJINLABS.COM

LK / classic AOSP aboot · source analysis

classic aboot의 Linux 진입

ATAG 또는 DT 주소, machine type과 kernel entry를 준비하고 cache/MMU를 정리해 Linux로 분기하는 코드를 읽습니다.

Series
17 / 20
Baseline
AOSP 9d6e28f
Commit
9d6e28f24ba0
Source
app/aboot/aboot.c:423

QUESTION

classic aboot의 Linux 진입 단계에서 실제로 바뀌는 상태는 무엇인가?

함수 포인터 호출 한 줄보다 그 직전의 장치 종료와 cache 처리, argument register 계약이 중요하다. 32-bit ARM boot protocol이라는 시대적 범위도 표시한다.

kernel entry에 전달되는 r0-r2와 CPU 상태가 해당 kernel boot protocol과 일치해야 한다. 이 문장을 기준으로 코드를 위에서 아래로 읽으면, 함수 이름을 외우는 대신 어느 시점에 어떤 상태를 신뢰할 수 있는지 판단할 수 있다.

범위 주의

이 페이지는 현재 upstream LK가 아니라 classic AOSP aboot 고정 커밋을 다룬다. 현대 Android의 A/B, AVB, GKI 부트 경로와 동일하다고 간주하지 않는다.

STRUCTURE

객체와 주소가 놓이는 구조

그림 1. classic aboot의 Linux 진입에서 입력, 내부 상태, 출력의 경계
입력과 전제내부 상태외부로 공개되는 결과
01kernel address
02tags/DT pointer
03machine type
04CPU handoff state
INVARIANT

kernel entry에 전달되는 r0-r2와 CPU 상태가 해당 kernel boot protocol과 일치해야 한다.

kernel entry / tags or DT pointer를 중심에 놓고 왼쪽의 입력이 어떤 검사를 거쳐 오른쪽 결과로 공개되는지 표시했다. 실제 디버깅에서는 각 블록의 주소와 크기를 로그에 대입한다.

CALL PATH

실행 흐름

그림 2. 정상 경로의 주요 호출과 상태 전달
loaded image
cmdline/DT or tags
platform uninit
cache/MMU off
kernel entry

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

호출 순서를 함수 이름으로만 외우지 않고, 각 단계가 무엇을 받아 무엇을 공개하는지 적은 표다. 실제 소스에서 생산 필드가 다르면 표를 고치는 방식으로 사용한다.

#단계진입 시 신뢰할 상태성공 뒤 남아야 할 상태다음 소비자
01loaded imageclassic ARM Linux handoffkernel addresscmdline/DT or tags
02cmdline/DT or tagsloaded image 완료 상태tags/DT pointerplatform uninit
03platform uninitcmdline/DT or tags 완료 상태machine typecache/MMU off
04cache/MMU offplatform uninit 완료 상태CPU handoff statekernel entry
05kernel entrycache/MMU off 완료 상태CPU handoff state최종 최종 부트로더 이미지 또는 다음 stage

공통 불변 조건: kernel entry에 전달되는 r0-r2와 CPU 상태가 해당 kernel boot protocol과 일치해야 한다. 한 단계의 출력이 다음 단계의 입력 조건을 만족하지 않으면 오류가 실제로 드러난 위치보다 앞의 생산 단계부터 조사한다.

UPSTREAM SOURCE

원본 코드

아래 코드는 LK / classic AOSP aboot AOSP 9d6e28f의 app/aboot/aboot.c에서 423-511줄을 그대로 가져온 것이다. 설명을 위해 실제 코드를 가짜 의사 코드로 바꾸지 않았다.

commit9d6e28f24ba01e563d0b3801c6c6c95d756db623symbolvoid boot_linux(void *kernel
423	*ptr++ = 0;
424	*ptr++ = 0;
425
426	return ptr;
427}
428
429void generate_atags(unsigned *ptr, const char *cmdline,
430                    void *ramdisk, unsigned ramdisk_size)
431{
432
433	ptr = atag_core(ptr);
434	ptr = atag_ramdisk(ptr, ramdisk, ramdisk_size);
435	ptr = target_atag_mem(ptr);
436
437	/* Skip NAND partition ATAGS for eMMC boot */
438	if (!target_is_emmc_boot()){
439		ptr = atag_ptable(&ptr);
440	}
441
442	ptr = atag_cmdline(ptr, cmdline);
443	ptr = atag_end(ptr);
444}
445
446typedef void entry_func_ptr(unsigned, unsigned, unsigned*);
447void boot_linux(void *kernel, unsigned *tags,
448		const char *cmdline, unsigned machtype,
449		void *ramdisk, unsigned ramdisk_size)
450{
451	unsigned char *final_cmdline;
452#if DEVICE_TREE
453	int ret = 0;
454#endif
455
456	void (*entry)(unsigned, unsigned, unsigned*) = (entry_func_ptr*)(PA((addr_t)kernel));
457	uint32_t tags_phys = PA((addr_t)tags);
458
459	ramdisk = PA(ramdisk);
460
461	final_cmdline = update_cmdline((const char*)cmdline);
462
463#if DEVICE_TREE
464	dprintf(INFO, "Updating device tree: start\n");
465
466	/* Update the Device Tree */
467	ret = update_device_tree((void *)tags, final_cmdline, ramdisk, ramdisk_size);
468	if(ret)
469	{
470		dprintf(CRITICAL, "ERROR: Updating Device Tree Failed \n");
471		ASSERT(0);
472	}
473	dprintf(INFO, "Updating device tree: done\n");
474#else
475	/* Generating the Atags */
476	generate_atags(tags, final_cmdline, ramdisk, ramdisk_size);
477#endif
478
479	dprintf(INFO, "booting linux @ %p, ramdisk @ %p (%d), tags/device tree @ %p\n",
480		entry, ramdisk, ramdisk_size, tags_phys);
481
482	enter_critical_section();
483
484	/* do any platform specific cleanup before kernel entry */
485	platform_uninit();
486
487	arch_disable_cache(UCACHE);
488
489#if ARM_WITH_MMU
490	arch_disable_mmu();
491#endif
492	bs_set_timestamp(BS_KERNEL_ENTRY);
493	entry(0, machtype, (unsigned*)tags_phys);
494}
495
496unsigned page_size = 0;
497unsigned page_mask = 0;
498
499#define ROUND_TO_PAGE(x,y) (((x) + (y)) & (~(y)))
500
501static unsigned char buf[4096]; //Equal to max-supported pagesize
502#if DEVICE_TREE
503static unsigned char dt_buf[4096];
504#endif
505
506int boot_linux_from_mmc(void)
507{
508	struct boot_img_hdr *hdr = (void*) buf;
509	struct boot_img_hdr *uhdr;
510	unsigned offset = 0;
511	unsigned long long ptn = 0;

LINE BY LINE

423-511줄 해설

원본에 보이는 모든 줄을 순서대로 설명한다. 빈 줄도 block 경계로 남겨, 코드와 설명의 위치가 어긋나지 않게 했다.

423*ptr++ = 0;

원본 주석이 'ptr++ = 0;'라고 기록한 줄이다. 바로 아래 구현이 이 전제와 같은 순서·단위를 사용하는지 대조한다.

424*ptr++ = 0;

원본 주석이 'ptr++ = 0;'라고 기록한 줄이다. 바로 아래 구현이 이 전제와 같은 순서·단위를 사용하는지 대조한다.

425(빈 줄)

*ptr++ = 0;까지의 동작과 return ptr;에서 시작하는 동작을 나누는 빈 줄이다. 앞 블록이 만든 machine type 상태가 아래 블록의 입력으로 사용되는 경계다.

426return ptr;

ptr를 호출자에게 반환한다. caller가 이 값을 검사한 뒤 부분 초기화된 kernel entry / tags or DT pointer를 정리하거나 다음 단계로 진행하는지 확인한다.

427}

현재 block, initializer 또는 호출의 경계를 닫는다. 이 지점까지 획득한 resource가 성공 경로와 실패 경로에서 대칭인지 점검한다.

428(빈 줄)

}까지의 동작과 void generate_atags(unsigned *ptr, const char *cmdline,에서 시작하는 동작을 나누는 빈 줄이다. 앞 블록이 만든 CPU handoff state 상태가 아래 블록의 입력으로 사용되는 경계다.

429void generate_atags(unsigned *ptr, const char *cmdline,

generate_atags(인자 없음)를 호출한다. 반환값을 직접 사용하지 않으므로 이 함수가 실패를 내부 처리하는지 확인해야 한다. pointer 인자는 kernel entry / tags or DT pointer의 소유권을 넘기는지 호출 동안만 빌리는지 구분하고, 호출 뒤 공개되는 상태를 CPU handoff state 항목과 대조한다.

430void *ramdisk, unsigned ramdisk_size)

원본 430번 줄의 void *ramdisk, unsigned ramdisk_size)는 앞의 void generate_atags(unsigned *ptr, const char *cmdline, 결과를 받아 다음 {로 넘기는 중간 연산이다. 이 줄이 바꾸는 register·field·list link를 찾고, 변경 뒤에도 'kernel entry에 전달되는 r0-r2와 CPU 상태가 해당 kernel boot protocol과 일치해야 한다' 조건이 유지되는지 확인한다.

431{

바로 위 함수·조건·초기화의 block이 열린다. 이 scope 안에서 만들어지는 지역 객체와 오류 이동 지점을 kernel entry / tags or DT pointer의 수명에 맞춰 묶어 읽는다.

432(빈 줄)

{까지의 동작과 ptr = atag_core(ptr);에서 시작하는 동작을 나누는 빈 줄이다. 앞 블록이 만든 CPU handoff state 상태가 아래 블록의 입력으로 사용되는 경계다.

433ptr = atag_core(ptr);

ptr에 atag_core(ptr)를 = 연산으로 반영해 현재 scope의 계산 결과를 저장한다. 바로 다음 ptr = atag_ramdisk(ptr, ramdisk, ramdisk_size);가 이 값을 다시 읽으므로 그 전까지 완성된 값이어야 한다. 실패 경로가 이 field를 이전 값으로 되돌리거나 객체 전체를 폐기하는지도 확인한다.

434ptr = atag_ramdisk(ptr, ramdisk, ramdisk_size);

ptr에 atag_ramdisk(ptr, ramdisk, ramdisk_size)를 = 연산으로 반영해 현재 scope의 계산 결과를 저장한다. 바로 다음 ptr = target_atag_mem(ptr);가 이 값을 다시 읽으므로 그 전까지 완성된 값이어야 한다. 실패 경로가 이 field를 이전 값으로 되돌리거나 객체 전체를 폐기하는지도 확인한다.

435ptr = target_atag_mem(ptr);

ptr에 target_atag_mem(ptr)를 = 연산으로 반영해 현재 scope의 계산 결과를 저장한다. 이후 kernel entry 단계가 이 값을 처음 소비하는 지점을 찾는다. 실패 경로가 이 field를 이전 값으로 되돌리거나 객체 전체를 폐기하는지도 확인한다.

436(빈 줄)

ptr = target_atag_mem(ptr);까지의 동작과 /* Skip NAND partition ATAGS for eMMC boot */에서 시작하는 동작을 나누는 빈 줄이다. 앞 블록이 만든 CPU handoff state 상태가 아래 블록의 입력으로 사용되는 경계다.

437/* Skip NAND partition ATAGS for eMMC boot */

원본 주석이 'Skip NAND partition ATAGS for eMMC boot'라고 기록한 줄이다. 바로 아래 구현이 이 전제와 같은 순서·단위를 사용하는지 대조한다.

438if (!target_is_emmc_boot()){

!target_is_emmc_boot()를 검사해 진행 여부를 가른다. 거짓 경로와 참 경로 중 어느 쪽이 'kernel entry에 전달되는 r0-r2와 CPU 상태가 해당 kernel boot protocol과 일치해야 한다' 조건을 보존하는지 다음 return 또는 goto까지 따라간다.

439ptr = atag_ptable(&ptr);

ptr에 atag_ptable(&ptr)를 = 연산으로 반영해 현재 scope의 계산 결과를 저장한다. 이후 kernel entry 단계가 이 값을 처음 소비하는 지점을 찾는다. 실패 경로가 이 field를 이전 값으로 되돌리거나 객체 전체를 폐기하는지도 확인한다.

440}

현재 block, initializer 또는 호출의 경계를 닫는다. 이 지점까지 획득한 resource가 성공 경로와 실패 경로에서 대칭인지 점검한다.

441(빈 줄)

}까지의 동작과 ptr = atag_cmdline(ptr, cmdline);에서 시작하는 동작을 나누는 빈 줄이다. 앞 블록이 만든 CPU handoff state 상태가 아래 블록의 입력으로 사용되는 경계다.

442ptr = atag_cmdline(ptr, cmdline);

ptr에 atag_cmdline(ptr, cmdline)를 = 연산으로 반영해 현재 scope의 계산 결과를 저장한다. 바로 다음 ptr = atag_end(ptr);가 이 값을 다시 읽으므로 그 전까지 완성된 값이어야 한다. 실패 경로가 이 field를 이전 값으로 되돌리거나 객체 전체를 폐기하는지도 확인한다.

443ptr = atag_end(ptr);

ptr에 atag_end(ptr)를 = 연산으로 반영해 현재 scope의 계산 결과를 저장한다. 이후 kernel entry 단계가 이 값을 처음 소비하는 지점을 찾는다. 실패 경로가 이 field를 이전 값으로 되돌리거나 객체 전체를 폐기하는지도 확인한다.

444}

현재 block, initializer 또는 호출의 경계를 닫는다. 이 지점까지 획득한 resource가 성공 경로와 실패 경로에서 대칭인지 점검한다.

445(빈 줄)

}까지의 동작과 typedef void entry_func_ptr(unsigned, unsigned, unsigned*);에서 시작하는 동작을 나누는 빈 줄이다. 앞 블록이 만든 CPU handoff state 상태가 아래 블록의 입력으로 사용되는 경계다.

446typedef void entry_func_ptr(unsigned, unsigned, unsigned*);

typedef void entry_func_ptr(unsigned, unsigned, unsigned*)를 선언한다. 함수 안 선언이면 현재 stack frame, file scope와 static이면 image의 data/BSS에 놓인다. 이 값이 kernel entry / tags or DT pointer를 직접 소유하는지 pointer만 빌리는지, classic ARM Linux handoff를 벗어난 뒤에도 참조되는지 다음 대입과 callback 등록까지 따라간다.

447void boot_linux(void *kernel, unsigned *tags,

boot_linux(인자 없음)를 호출한다. 반환값을 직접 사용하지 않으므로 이 함수가 실패를 내부 처리하는지 확인해야 한다. pointer 인자는 kernel entry / tags or DT pointer의 소유권을 넘기는지 호출 동안만 빌리는지 구분하고, 호출 뒤 공개되는 상태를 CPU handoff state 항목과 대조한다.

448const char *cmdline, unsigned machtype,

원본 448번 줄의 const char *cmdline, unsigned machtype,는 앞의 void boot_linux(void *kernel, unsigned *tags, 결과를 받아 다음 void *ramdisk, unsigned ramdisk_size)로 넘기는 중간 연산이다. 이 줄이 바꾸는 register·field·list link를 찾고, 변경 뒤에도 'kernel entry에 전달되는 r0-r2와 CPU 상태가 해당 kernel boot protocol과 일치해야 한다' 조건이 유지되는지 확인한다.

449void *ramdisk, unsigned ramdisk_size)

원본 449번 줄의 void *ramdisk, unsigned ramdisk_size)는 앞의 const char *cmdline, unsigned machtype, 결과를 받아 다음 {로 넘기는 중간 연산이다. 이 줄이 바꾸는 register·field·list link를 찾고, 변경 뒤에도 'kernel entry에 전달되는 r0-r2와 CPU 상태가 해당 kernel boot protocol과 일치해야 한다' 조건이 유지되는지 확인한다.

450{

바로 위 함수·조건·초기화의 block이 열린다. 이 scope 안에서 만들어지는 지역 객체와 오류 이동 지점을 kernel entry / tags or DT pointer의 수명에 맞춰 묶어 읽는다.

451unsigned char *final_cmdline;

unsigned char *final_cmdline를 선언한다. 함수 안 선언이면 현재 stack frame, file scope와 static이면 image의 data/BSS에 놓인다. 이 값이 kernel entry / tags or DT pointer를 직접 소유하는지 pointer만 빌리는지, classic ARM Linux handoff를 벗어난 뒤에도 참조되는지 다음 대입과 callback 등록까지 따라간다.

452#if DEVICE_TREE

#if 전처리 지시문으로 이 줄 아래의 code가 binary에 존재할지를 결정한다. architecture 또는 build stage 조건을 여닫는다. 현재 .config와 compiler의 -dD -E 출력에서 실제로 남은 branch를 확인한 뒤 line-by-line 흐름에 포함한다.

453int ret = 0;

int ret = 0를 선언한다. 함수 안 선언이면 현재 stack frame, file scope와 static이면 image의 data/BSS에 놓인다. 이 값이 kernel entry / tags or DT pointer를 직접 소유하는지 pointer만 빌리는지, classic ARM Linux handoff를 벗어난 뒤에도 참조되는지 다음 대입과 callback 등록까지 따라간다.

454#endif

#endif 전처리 지시문으로 이 줄 아래의 code가 binary에 존재할지를 결정한다. architecture 또는 build stage 조건을 여닫는다. 현재 .config와 compiler의 -dD -E 출력에서 실제로 남은 branch를 확인한 뒤 line-by-line 흐름에 포함한다.

455(빈 줄)

#endif까지의 동작과 void (*entry)(unsigned, unsigned, unsigned*) = (entry_func_ptr*)(PA((addr_t)kernel));에서 시작하는 동작을 나누는 빈 줄이다. 앞 블록이 만든 CPU handoff state 상태가 아래 블록의 입력으로 사용되는 경계다.

456void (*entry)(unsigned, unsigned, unsigned*) = (entry_func_ptr*)(PA((addr_t)kernel));

void (*entry)(unsigned, unsigned, unsigned*) = (entry_func_ptr*)(PA((addr_t)kernel))를 선언한다. 함수 안 선언이면 현재 stack frame, file scope와 static이면 image의 data/BSS에 놓인다. 이 값이 kernel entry / tags or DT pointer를 직접 소유하는지 pointer만 빌리는지, classic ARM Linux handoff를 벗어난 뒤에도 참조되는지 다음 대입과 callback 등록까지 따라간다.

457uint32_t tags_phys = PA((addr_t)tags);

uint32_t tags_phys에 PA((addr_t)tags)를 = 연산으로 반영해 현재 scope의 계산 결과를 저장한다. 이후 kernel entry 단계가 이 값을 처음 소비하는 지점을 찾는다. 실패 경로가 이 field를 이전 값으로 되돌리거나 객체 전체를 폐기하는지도 확인한다.

458(빈 줄)

uint32_t tags_phys = PA((addr_t)tags);까지의 동작과 ramdisk = PA(ramdisk);에서 시작하는 동작을 나누는 빈 줄이다. 앞 블록이 만든 CPU handoff state 상태가 아래 블록의 입력으로 사용되는 경계다.

459ramdisk = PA(ramdisk);

ramdisk에 PA(ramdisk)를 = 연산으로 반영해 현재 scope의 계산 결과를 저장한다. 이후 kernel entry 단계가 이 값을 처음 소비하는 지점을 찾는다. 실패 경로가 이 field를 이전 값으로 되돌리거나 객체 전체를 폐기하는지도 확인한다.

460(빈 줄)

ramdisk = PA(ramdisk);까지의 동작과 final_cmdline = update_cmdline((const char*)cmdline);에서 시작하는 동작을 나누는 빈 줄이다. 앞 블록이 만든 CPU handoff state 상태가 아래 블록의 입력으로 사용되는 경계다.

461final_cmdline = update_cmdline((const char*)cmdline);

final_cmdline에 update_cmdline((const char*)cmdline)를 = 연산으로 반영해 현재 scope의 계산 결과를 저장한다. 이후 kernel entry 단계가 이 값을 처음 소비하는 지점을 찾는다. 실패 경로가 이 field를 이전 값으로 되돌리거나 객체 전체를 폐기하는지도 확인한다.

462(빈 줄)

final_cmdline = update_cmdline((const char*)cmdline);까지의 동작과 #if DEVICE_TREE에서 시작하는 동작을 나누는 빈 줄이다. 앞 블록이 만든 CPU handoff state 상태가 아래 블록의 입력으로 사용되는 경계다.

463#if DEVICE_TREE

#if 전처리 지시문으로 이 줄 아래의 code가 binary에 존재할지를 결정한다. architecture 또는 build stage 조건을 여닫는다. 현재 .config와 compiler의 -dD -E 출력에서 실제로 남은 branch를 확인한 뒤 line-by-line 흐름에 포함한다.

464dprintf(INFO, "Updating device tree: start\n");

dprintf(INFO, "Updating device tree: start\n")를 호출한다. 반환값을 직접 사용하지 않으므로 이 함수가 실패를 내부 처리하는지 확인해야 한다. pointer 인자는 kernel entry / tags or DT pointer의 소유권을 넘기는지 호출 동안만 빌리는지 구분하고, 호출 뒤 공개되는 상태를 CPU handoff state 항목과 대조한다.

465(빈 줄)

dprintf(INFO, "Updating device tree: start\n");까지의 동작과 /* Update the Device Tree */에서 시작하는 동작을 나누는 빈 줄이다. 앞 블록이 만든 CPU handoff state 상태가 아래 블록의 입력으로 사용되는 경계다.

466/* Update the Device Tree */

원본 주석이 'Update the Device Tree'라고 기록한 줄이다. 바로 아래 구현이 이 전제와 같은 순서·단위를 사용하는지 대조한다.

467ret = update_device_tree((void *)tags, final_cmdline, ramdisk, ramdisk_size);

ret에 update_device_tree((void *)tags, final_cmdline, ramdisk, ramdisk_size)를 = 연산으로 반영해 현재 scope의 계산 결과를 저장한다. 바로 다음 if(ret)가 이 값을 다시 읽으므로 그 전까지 완성된 값이어야 한다. 실패 경로가 이 field를 이전 값으로 되돌리거나 객체 전체를 폐기하는지도 확인한다.

468if(ret)

ret를 검사해 진행 여부를 가른다. 거짓 경로와 참 경로 중 어느 쪽이 'kernel entry에 전달되는 r0-r2와 CPU 상태가 해당 kernel boot protocol과 일치해야 한다' 조건을 보존하는지 다음 return 또는 goto까지 따라간다.

469{

바로 위 함수·조건·초기화의 block이 열린다. 이 scope 안에서 만들어지는 지역 객체와 오류 이동 지점을 kernel entry / tags or DT pointer의 수명에 맞춰 묶어 읽는다.

470dprintf(CRITICAL, "ERROR: Updating Device Tree Failed \n");

dprintf(CRITICAL, "ERROR: Updating Device Tree Failed \n")를 호출한다. 반환값을 직접 사용하지 않으므로 이 함수가 실패를 내부 처리하는지 확인해야 한다. pointer 인자는 kernel entry / tags or DT pointer의 소유권을 넘기는지 호출 동안만 빌리는지 구분하고, 호출 뒤 공개되는 상태를 CPU handoff state 항목과 대조한다.

471ASSERT(0);

ASSERT(0)를 호출한다. 반환값을 직접 사용하지 않으므로 이 함수가 실패를 내부 처리하는지 확인해야 한다. pointer 인자는 kernel entry / tags or DT pointer의 소유권을 넘기는지 호출 동안만 빌리는지 구분하고, 호출 뒤 공개되는 상태를 CPU handoff state 항목과 대조한다.

472}

현재 block, initializer 또는 호출의 경계를 닫는다. 이 지점까지 획득한 resource가 성공 경로와 실패 경로에서 대칭인지 점검한다.

473dprintf(INFO, "Updating device tree: done\n");

dprintf(INFO, "Updating device tree: done\n")를 호출한다. 반환값을 직접 사용하지 않으므로 이 함수가 실패를 내부 처리하는지 확인해야 한다. pointer 인자는 kernel entry / tags or DT pointer의 소유권을 넘기는지 호출 동안만 빌리는지 구분하고, 호출 뒤 공개되는 상태를 CPU handoff state 항목과 대조한다.

474#else

#else 전처리 지시문으로 이 줄 아래의 code가 binary에 존재할지를 결정한다. architecture 또는 build stage 조건을 여닫는다. 현재 .config와 compiler의 -dD -E 출력에서 실제로 남은 branch를 확인한 뒤 line-by-line 흐름에 포함한다.

475/* Generating the Atags */

원본 주석이 'Generating the Atags'라고 기록한 줄이다. 바로 아래 구현이 이 전제와 같은 순서·단위를 사용하는지 대조한다.

476generate_atags(tags, final_cmdline, ramdisk, ramdisk_size);

generate_atags(tags, final_cmdline, ramdisk, ramdisk_size)를 호출한다. 반환값을 직접 사용하지 않으므로 이 함수가 실패를 내부 처리하는지 확인해야 한다. pointer 인자는 kernel entry / tags or DT pointer의 소유권을 넘기는지 호출 동안만 빌리는지 구분하고, 호출 뒤 공개되는 상태를 CPU handoff state 항목과 대조한다.

477#endif

#endif 전처리 지시문으로 이 줄 아래의 code가 binary에 존재할지를 결정한다. architecture 또는 build stage 조건을 여닫는다. 현재 .config와 compiler의 -dD -E 출력에서 실제로 남은 branch를 확인한 뒤 line-by-line 흐름에 포함한다.

478(빈 줄)

#endif까지의 동작과 dprintf(INFO, "booting linux @ %p, ramdisk @ %p (%d), tags/device tree @ %p\n",에서 시작하는 동작을 나누는 빈 줄이다. 앞 블록이 만든 CPU handoff state 상태가 아래 블록의 입력으로 사용되는 경계다.

479dprintf(INFO, "booting linux @ %p, ramdisk @ %p (%d), tags/device tree @ %p\n",

p(%d)를 호출한다. 반환값을 직접 사용하지 않으므로 이 함수가 실패를 내부 처리하는지 확인해야 한다. pointer 인자는 kernel entry / tags or DT pointer의 소유권을 넘기는지 호출 동안만 빌리는지 구분하고, 호출 뒤 공개되는 상태를 CPU handoff state 항목과 대조한다.

480entry, ramdisk, ramdisk_size, tags_phys);

원본 480번 줄의 entry, ramdisk, ramdisk_size, tags_phys);는 앞의 dprintf(INFO, "booting linux @ %p, ramdisk @ %p (%d), tags/device tree @ %p\n", 결과를 받아 다음 다음 block 경계로 넘기는 중간 연산이다. 이 줄이 바꾸는 register·field·list link를 찾고, 변경 뒤에도 'kernel entry에 전달되는 r0-r2와 CPU 상태가 해당 kernel boot protocol과 일치해야 한다' 조건이 유지되는지 확인한다.

481(빈 줄)

entry, ramdisk, ramdisk_size, tags_phys);까지의 동작과 enter_critical_section();에서 시작하는 동작을 나누는 빈 줄이다. 앞 블록이 만든 CPU handoff state 상태가 아래 블록의 입력으로 사용되는 경계다.

482enter_critical_section();

enter_critical_section(인자 없음)를 호출한다. 반환값을 직접 사용하지 않으므로 이 함수가 실패를 내부 처리하는지 확인해야 한다. pointer 인자는 kernel entry / tags or DT pointer의 소유권을 넘기는지 호출 동안만 빌리는지 구분하고, 호출 뒤 공개되는 상태를 CPU handoff state 항목과 대조한다.

483(빈 줄)

enter_critical_section();까지의 동작과 /* do any platform specific cleanup before kernel entry */에서 시작하는 동작을 나누는 빈 줄이다. 앞 블록이 만든 CPU handoff state 상태가 아래 블록의 입력으로 사용되는 경계다.

484/* do any platform specific cleanup before kernel entry */

원본 주석이 'do any platform specific cleanup before kernel entry'라고 기록한 줄이다. 바로 아래 구현이 이 전제와 같은 순서·단위를 사용하는지 대조한다.

485platform_uninit();

platform_uninit(인자 없음)를 호출한다. 반환값을 직접 사용하지 않으므로 이 함수가 실패를 내부 처리하는지 확인해야 한다. pointer 인자는 kernel entry / tags or DT pointer의 소유권을 넘기는지 호출 동안만 빌리는지 구분하고, 호출 뒤 공개되는 상태를 CPU handoff state 항목과 대조한다.

486(빈 줄)

platform_uninit();까지의 동작과 arch_disable_cache(UCACHE);에서 시작하는 동작을 나누는 빈 줄이다. 앞 블록이 만든 CPU handoff state 상태가 아래 블록의 입력으로 사용되는 경계다.

487arch_disable_cache(UCACHE);

arch_disable_cache(UCACHE)를 호출한다. 반환값을 직접 사용하지 않으므로 이 함수가 실패를 내부 처리하는지 확인해야 한다. pointer 인자는 kernel entry / tags or DT pointer의 소유권을 넘기는지 호출 동안만 빌리는지 구분하고, 호출 뒤 공개되는 상태를 CPU handoff state 항목과 대조한다.

488(빈 줄)

arch_disable_cache(UCACHE);까지의 동작과 #if ARM_WITH_MMU에서 시작하는 동작을 나누는 빈 줄이다. 앞 블록이 만든 CPU handoff state 상태가 아래 블록의 입력으로 사용되는 경계다.

489#if ARM_WITH_MMU

#if 전처리 지시문으로 이 줄 아래의 code가 binary에 존재할지를 결정한다. architecture 또는 build stage 조건을 여닫는다. 현재 .config와 compiler의 -dD -E 출력에서 실제로 남은 branch를 확인한 뒤 line-by-line 흐름에 포함한다.

490arch_disable_mmu();

arch_disable_mmu(인자 없음)를 호출한다. 반환값을 직접 사용하지 않으므로 이 함수가 실패를 내부 처리하는지 확인해야 한다. pointer 인자는 kernel entry / tags or DT pointer의 소유권을 넘기는지 호출 동안만 빌리는지 구분하고, 호출 뒤 공개되는 상태를 CPU handoff state 항목과 대조한다.

491#endif

#endif 전처리 지시문으로 이 줄 아래의 code가 binary에 존재할지를 결정한다. architecture 또는 build stage 조건을 여닫는다. 현재 .config와 compiler의 -dD -E 출력에서 실제로 남은 branch를 확인한 뒤 line-by-line 흐름에 포함한다.

492bs_set_timestamp(BS_KERNEL_ENTRY);

bs_set_timestamp(BS_KERNEL_ENTRY)를 호출한다. 반환값을 직접 사용하지 않으므로 이 함수가 실패를 내부 처리하는지 확인해야 한다. pointer 인자는 kernel entry / tags or DT pointer의 소유권을 넘기는지 호출 동안만 빌리는지 구분하고, 호출 뒤 공개되는 상태를 CPU handoff state 항목과 대조한다.

493entry(0, machtype, (unsigned*)tags_phys);

entry(0, machtype, (unsigned*)tags_phys)를 선언한다. 함수 안 선언이면 현재 stack frame, file scope와 static이면 image의 data/BSS에 놓인다. 이 값이 kernel entry / tags or DT pointer를 직접 소유하는지 pointer만 빌리는지, classic ARM Linux handoff를 벗어난 뒤에도 참조되는지 다음 대입과 callback 등록까지 따라간다.

494}

현재 block, initializer 또는 호출의 경계를 닫는다. 이 지점까지 획득한 resource가 성공 경로와 실패 경로에서 대칭인지 점검한다.

495(빈 줄)

}까지의 동작과 unsigned page_size = 0;에서 시작하는 동작을 나누는 빈 줄이다. 앞 블록이 만든 CPU handoff state 상태가 아래 블록의 입력으로 사용되는 경계다.

496unsigned page_size = 0;

unsigned page_size = 0를 선언한다. 함수 안 선언이면 현재 stack frame, file scope와 static이면 image의 data/BSS에 놓인다. 이 값이 kernel entry / tags or DT pointer를 직접 소유하는지 pointer만 빌리는지, classic ARM Linux handoff를 벗어난 뒤에도 참조되는지 다음 대입과 callback 등록까지 따라간다.

497unsigned page_mask = 0;

unsigned page_mask = 0를 선언한다. 함수 안 선언이면 현재 stack frame, file scope와 static이면 image의 data/BSS에 놓인다. 이 값이 kernel entry / tags or DT pointer를 직접 소유하는지 pointer만 빌리는지, classic ARM Linux handoff를 벗어난 뒤에도 참조되는지 다음 대입과 callback 등록까지 따라간다.

498(빈 줄)

unsigned page_mask = 0;까지의 동작과 #define ROUND_TO_PAGE(x,y) (((x) + (y)) & (~(y)))에서 시작하는 동작을 나누는 빈 줄이다. 앞 블록이 만든 CPU handoff state 상태가 아래 블록의 입력으로 사용되는 경계다.

499#define ROUND_TO_PAGE(x,y) (((x) + (y)) & (~(y)))

#define 전처리 지시문으로 이 줄 아래의 code가 binary에 존재할지를 결정한다. architecture 또는 build stage 조건을 여닫는다. 현재 .config와 compiler의 -dD -E 출력에서 실제로 남은 branch를 확인한 뒤 line-by-line 흐름에 포함한다.

500(빈 줄)

#define ROUND_TO_PAGE(x,y) (((x) + (y)) & (~(y)))까지의 동작과 static unsigned char buf[4096]; //Equal to max-supported pagesize에서 시작하는 동작을 나누는 빈 줄이다. 앞 블록이 만든 CPU handoff state 상태가 아래 블록의 입력으로 사용되는 경계다.

501static unsigned char buf[4096]; //Equal to max-supported pagesize

원본 501번 줄의 static unsigned char buf[4096]; //Equal to max-supported pagesize는 앞의 이전 block 경계 결과를 받아 다음 #if DEVICE_TREE로 넘기는 중간 연산이다. 이 줄이 바꾸는 register·field·list link를 찾고, 변경 뒤에도 'kernel entry에 전달되는 r0-r2와 CPU 상태가 해당 kernel boot protocol과 일치해야 한다' 조건이 유지되는지 확인한다.

502#if DEVICE_TREE

#if 전처리 지시문으로 이 줄 아래의 code가 binary에 존재할지를 결정한다. architecture 또는 build stage 조건을 여닫는다. 현재 .config와 compiler의 -dD -E 출력에서 실제로 남은 branch를 확인한 뒤 line-by-line 흐름에 포함한다.

503static unsigned char dt_buf[4096];

static unsigned char dt_buf[4096]를 선언한다. 함수 안 선언이면 현재 stack frame, file scope와 static이면 image의 data/BSS에 놓인다. 이 값이 kernel entry / tags or DT pointer를 직접 소유하는지 pointer만 빌리는지, classic ARM Linux handoff를 벗어난 뒤에도 참조되는지 다음 대입과 callback 등록까지 따라간다.

504#endif

#endif 전처리 지시문으로 이 줄 아래의 code가 binary에 존재할지를 결정한다. architecture 또는 build stage 조건을 여닫는다. 현재 .config와 compiler의 -dD -E 출력에서 실제로 남은 branch를 확인한 뒤 line-by-line 흐름에 포함한다.

505(빈 줄)

#endif까지의 동작과 int boot_linux_from_mmc(void)에서 시작하는 동작을 나누는 빈 줄이다. 앞 블록이 만든 CPU handoff state 상태가 아래 블록의 입력으로 사용되는 경계다.

506int boot_linux_from_mmc(void)

boot_linux_from_mmc 함수 정의가 시작된다. 입력은 void이며, classic ARM Linux handoff에서 호출된다는 전제로 반환 전까지의 상태 변화를 읽는다.

507{

바로 위 함수·조건·초기화의 block이 열린다. 이 scope 안에서 만들어지는 지역 객체와 오류 이동 지점을 kernel entry / tags or DT pointer의 수명에 맞춰 묶어 읽는다.

508struct boot_img_hdr *hdr = (void*) buf;

struct boot_img_hdr *hdr = (void*) buf를 선언한다. 함수 안 선언이면 현재 stack frame, file scope와 static이면 image의 data/BSS에 놓인다. 이 값이 kernel entry / tags or DT pointer를 직접 소유하는지 pointer만 빌리는지, classic ARM Linux handoff를 벗어난 뒤에도 참조되는지 다음 대입과 callback 등록까지 따라간다.

509struct boot_img_hdr *uhdr;

struct boot_img_hdr *uhdr를 선언한다. 함수 안 선언이면 현재 stack frame, file scope와 static이면 image의 data/BSS에 놓인다. 이 값이 kernel entry / tags or DT pointer를 직접 소유하는지 pointer만 빌리는지, classic ARM Linux handoff를 벗어난 뒤에도 참조되는지 다음 대입과 callback 등록까지 따라간다.

510unsigned offset = 0;

unsigned offset = 0를 선언한다. 함수 안 선언이면 현재 stack frame, file scope와 static이면 image의 data/BSS에 놓인다. 이 값이 kernel entry / tags or DT pointer를 직접 소유하는지 pointer만 빌리는지, classic ARM Linux handoff를 벗어난 뒤에도 참조되는지 다음 대입과 callback 등록까지 따라간다.

511unsigned long long ptn = 0;

unsigned long long ptn = 0를 선언한다. 함수 안 선언이면 현재 stack frame, file scope와 static이면 image의 data/BSS에 놓인다. 이 값이 kernel entry / tags or DT pointer를 직접 소유하는지 pointer만 빌리는지, classic ARM Linux handoff를 벗어난 뒤에도 참조되는지 다음 대입과 callback 등록까지 따라간다.

DETAILS

내부 동작을 더 깊게 읽기

01

진입 조건을 먼저 고정한다

loaded image에서 들어온 실행은 classic ARM Linux handoff에 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.

함수 포인터 호출 한 줄보다 그 직전의 장치 종료와 cache 처리, argument register 계약이 중요하다. 32-bit ARM boot protocol이라는 시대적 범위도 표시한다.

02

중심 객체의 생성과 공개를 나눈다

이 글의 중심 객체는 kernel entry / tags or DT pointer다. 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 코드의 오류는 논리보다 주소 계산에서 먼저 드러나는 경우가 많다. source range, destination range, header가 말하는 payload size, block 또는 page 단위를 표로 적고 각 구간의 끝 주소를 직접 계산한다. 끝 주소는 start + size - 1인지 exclusive end인지 API 계약을 확인한다.

kernel entry에 전달되는 r0-r2와 CPU 상태가 해당 kernel boot protocol과 일치해야 한다.

04

성공 flag와 실제 완료 시점을 맞춘다

cmdline/DT or tags → platform uninit → cache/MMU off 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, interrupt handler, USB completion 또는 shell command가 상태를 관찰할 수 있다면 memory ordering과 lock 범위도 함께 읽는다.

05

마지막 handoff의 계약을 적는다

정상 경로는 kernel entry에서 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.

반환하는 경로라면 caller가 오류와 부분 성공을 구분하고 다음 후보 또는 복구 경로를 선택하는지 확인한다.

IMPLEMENTATION NOTES

구현을 읽을 때 놓치기 쉬운 부분

01

handoff 직전의 physical layout을 한 장으로 고정한다

kernel, ramdisk, tags/FDT, aboot와 scratch buffer의 시작·끝을 계산하고 overlap을 검사한다. 주소 하나만 출력하지 말고 component size와 alignment를 함께 남긴다.

32-bit kernel ATAGS 경로와 device tree 경로, 64-bit kernel의 register 계약을 분리한다.

02

platform hardware를 quiesce하는 책임을 확인한다

USB fastboot, display, storage DMA와 interrupt controller가 active인 채 kernel로 가면 새 driver 초기화와 충돌할 수 있다. target별 cleanup callback이 어떤 장치를 끄고 watchdog을 어떻게 처리하는지 본다.

cache clean과 MMU disable 순서는 kernel이 보는 memory 내용과 직접 연결된다.

03

분기 뒤 돌아오는 것은 정상 경로가 아니다

kernel entry를 함수처럼 호출해 반환을 기대하지 않는다. 반환했다면 잘못된 entry, execution state, image bitness 또는 exception level 문제로 보고 즉시 안전하게 정지한다.

마지막 aboot PC, entry register와 kernel 첫 PC를 JTAG trace로 연결한다.

OBJECT LIFETIME

객체와 수명

대상만들어지는 시점유효 범위확인할 조건
kernel entry / tags or DT pointercmdline/DT or tagskernel entry 또는 오류 정리 완료까지kernel entry에 전달되는 r0-r2와 CPU 상태가 해당 kernel boot protocol과 일치해야 한다.
입력 buffer / metadataloaded imageparse와 검증이 끝날 때까지길이, 정렬, 소유권, 변조 가능성
등록된 list / descriptorplatform uninitsubsystem 종료 또는 image handoff까지이중 등록, dangling pointer, 오류 unwind
hardware 또는 persistent state실제 write/probe가 완료된 뒤reset 또는 명시적 해제·갱신까지flush, timeout, 전원 차단, rollback
최종 부트로더 이미지link/image 생성 시점다음 stage가 새 image로 교체할 때까지load address, entry, section과 header 일치

FAILURE PATH

실패 지점과 증상

#조건관찰되는 증상먼저 볼 단계
01잘못된 tags 주소early boot hangcmdline/DT or tags
02cache clean 누락stale kernel/DTplatform uninit
03machine type 불일치board 식별 실패cache/MMU off

로그가 끊긴 마지막 함수만 고치지 않는다. 그 함수가 받은 주소, size, flag가 만들어진 앞 단계까지 올라가고, 오류 뒤 등록 객체와 hardware 상태가 남았는지도 확인한다.

EVIDENCE

소스 밖에서 확인할 증거

소스 해석은 실제 빌드 산출물과 target 로그로 닫아야 한다. 아래 명령의 보드 이름과 toolchain prefix는 사용 중인 빌드 환경에 맞게 바꾼다.

#목적명령 또는 계측판정 기준
01ELF symbolnm -n build-*/lk.elf | grep 'void boot_linux'aboot app과 storage/USB callback의 link 주소를 확인한다.
02boot imageunpack_bootimg --boot_img boot.img --out outheader version, page size, kernel·ramdisk·DT 영역을 분리해 계산한다.
03partition 정보fastboot getvar allbootloader가 보는 slot, partition size, unlocked 상태를 기록한다.
04USB protocolfastboot -v <command>host request와 target response가 끊기는 packet을 찾는다.
05flash 경계partition base + offset + length 직접 계산block 단위와 byte 단위를 섞지 않았는지 검증한다.

LAB

직접 확인할 실험

  1. 01
    분기 직전 인자와 SCTLR 기록

    cmdline/DT or tags 진입 전후에 kernel address의 주소·크기·반환값과 timestamp를 함께 남긴다. 결과는 정상 부팅 여부로 끝내지 말고 kernel entry에 전달되는 r0-r2와 CPU 상태가 해당 kernel boot protocol과 일치해야 한다. 조건이 처음 깨지는 줄을 기록한다.

  2. 02
    kernel early printk의 DT/ATAG 주소 대조

    platform uninit 진입 전후에 tags/DT pointer의 주소·크기·반환값과 timestamp를 함께 남긴다. 결과는 정상 부팅 여부로 끝내지 말고 kernel entry에 전달되는 r0-r2와 CPU 상태가 해당 kernel boot protocol과 일치해야 한다. 조건이 처음 깨지는 줄을 기록한다.

  3. 03
    cache maintenance 한 단계를 제거해 증상 관찰

    cache/MMU off 진입 전후에 machine type의 주소·크기·반환값과 timestamp를 함께 남긴다. 결과는 정상 부팅 여부로 끝내지 말고 kernel entry에 전달되는 r0-r2와 CPU 상태가 해당 kernel boot protocol과 일치해야 한다. 조건이 처음 깨지는 줄을 기록한다.

PRIMARY REFERENCES

원문과 다음 글

app/aboot/aboot.cAOSP 9d6e28f 원본 파일 LK / classic AOSP aboot source tree기준 commit 9d6e28f24ba0