classic aboot의 Linux 진입

QUESTION

classic aboot의 Linux 진입 단계에서 실제로 바뀌는 상태는 무엇인가?

STRUCTURE

객체와 주소가 놓이는 구조

CALL PATH

실행 흐름

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.

분석 범위의 전제와 비교해, 다음 단계의 입력 조건을 처음 어긴 생산 단계부터 조사한다.

VISUAL WALKTHROUGH

주소와 객체의 이동을 그림으로 읽기

아래 그림은 호출 이름보다 주소, 객체 수명과 handoff 경계를 먼저 볼 수 있도록 구성했다. 실제 주소와 크기는 사용 중인 보드의 bdinfo, map과 linker symbol을 대입한다.

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.

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;

READING CONTRACT

발췌 범위와 읽기 기준

원문 423-511줄에는 앞뒤 문맥이 포함됩니다. 기준 구문 void boot_linux(void *kernel은 L447에 있습니다. 발췌 첫 줄을 함수 정의의 시작으로 해석하지 않습니다.

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

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.

419
420unsigned *atag_end(unsigned *ptr)
421{
422	/* END */
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);

DETAILS

내부 동작을 더 깊게 읽기

IMPLEMENTATION NOTES

구현을 읽을 때 놓치기 쉬운 부분

OBJECT LIFETIME

객체와 수명

FAILURE PATH

실패 지점과 증상

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.

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.

2. 02
   kernel early printk의 DT/ATAG 주소 대조

   platform uninit 진입 전후에 tags/DT pointer의 주소·크기·반환값과 timestamp를 함께 남긴다.

3. 03
   cache maintenance 한 단계를 제거해 증상 관찰

   cache/MMU off 진입 전후에 machine type의 주소·크기·반환값과 timestamp를 함께 남긴다.

PRIMARY REFERENCES

원문과 다음 글