timer queue와 tick 처리 | LK

QUESTION

timer queue와 tick 처리 단계에서 실제로 바뀌는 상태는 무엇인가?

callback이 IRQ 문맥에서 실행되는지와 lock이 풀린 구간을 구분한다. callback이 timer를 재등록할 때 iterator와 deadline 계산이 안전한지 확인한다.

만료 timer는 한 번만 제거·호출되고 다음 hardware deadline은 가장 이른 남은 timer와 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

그림 1. timer queue와 tick 처리에서 입력, 내부 상태, 출력의 경계

입력과 전제내부 상태외부로 공개되는 결과

01platform clockevent

02timer queue

03callback result

04scheduler request

INVARIANT

만료 timer는 한 번만 제거·호출되고 다음 hardware deadline은 가장 이른 남은 timer와 일치해야 한다.

struct timer / timer_queue를 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

hardware timer IRQ

timer_tick

expired timer list

callback

INT_RESCHEDULE

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.

#	단계	진입 시 신뢰할 상태	성공 뒤 남아야 할 상태	다음 소비자
01	`hardware timer IRQ`	platform timer interrupt 문맥	platform clockevent	timer_tick
02	`timer_tick`	hardware timer IRQ 완료 상태	timer queue	expired timer list
03	`expired timer list`	timer_tick 완료 상태	callback result	callback
04	`callback`	expired timer list 완료 상태	scheduler request	INT_RESCHEDULE
05	`INT_RESCHEDULE`	callback 완료 상태	scheduler request	최종 최종 부트로더 이미지 또는 다음 stage

공통 불변 조건: 만료 timer는 한 번만 제거·호출되고 다음 hardware deadline은 가장 이른 남은 timer와 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 upstream 1eb9917의 kernel/timer.c에서 20-108줄을 그대로 가져온 것이다. 설명을 위해 실제 코드를 가짜 의사 코드로 바꾸지 않았다.

commit1eb99171efae98867d4be4a5bd6479ea03f43ac9symbolstatic enum handler_return timer_tick(void *arg

20 * @{
21 */
22#include <kernel/timer.h>
23
24#include <assert.h>
25#include <kernel/debug.h>
26#include <kernel/spinlock.h>
27#include <kernel/thread.h>
28#include <lk/debug.h>
29#include <lk/list.h>
30#include <lk/trace.h>
31#include <platform.h>
32#include <platform/timer.h>
33
34#define LOCAL_TRACE 0
35
36spin_lock_t timer_lock;
37
38struct timer_state {
39    struct list_node timer_queue;
40} __CPU_ALIGN;
41
42static struct timer_state timers[SMP_MAX_CPUS];
43
44static enum handler_return timer_tick(void *arg, lk_time_t now);
45
46/**
47 * @brief  Initialize a timer object
48 */
49void timer_initialize(timer_t *timer) {
50    *timer = (timer_t)TIMER_INITIAL_VALUE(*timer);
51}
52
53static void insert_timer_in_queue(uint cpu, timer_t *timer) {
54    timer_t *entry;
55
56    DEBUG_ASSERT(arch_ints_disabled());
57
58    LTRACEF("timer %p, cpu %u, scheduled %u, periodic %u\n", timer, cpu, timer->scheduled_time, timer->periodic_time);
59
60    list_for_every_entry(&timers[cpu].timer_queue, entry, timer_t, node) {
61        if (TIME_GT(entry->scheduled_time, timer->scheduled_time)) {
62            list_add_before(&entry->node, &timer->node);
63            return;
64        }
65    }
66
67    /* walked off the end of the list */
68    list_add_tail(&timers[cpu].timer_queue, &timer->node);
69}
70
71static void timer_set(timer_t *timer, lk_time_t delay, lk_time_t period, timer_callback callback, void *arg) {
72    lk_time_t now;
73
74    LTRACEF("timer %p, delay %u, period %u, callback %p, arg %p\n", timer, delay, period, callback, arg);
75
76    DEBUG_ASSERT(timer->magic == TIMER_MAGIC);
77
78    if (list_in_list(&timer->node)) {
79        panic("timer %p already in list\n", timer);
80    }
81
82    now = current_time();
83    timer->scheduled_time = now + delay;
84    timer->periodic_time = period;
85    timer->callback = callback;
86    timer->arg = arg;
87
88    LTRACEF("scheduled time %u\n", timer->scheduled_time);
89
90    spin_lock_saved_state_t state;
91    spin_lock_irqsave(&timer_lock, state);
92
93    uint cpu = arch_curr_cpu_num();
94    insert_timer_in_queue(cpu, timer);
95
96#if PLATFORM_HAS_DYNAMIC_TIMER
97    if (list_peek_head_type(&timers[cpu].timer_queue, timer_t, node) == timer) {
98        /* we just modified the head of the timer queue */
99        LTRACEF("setting new timer for %u msecs\n", delay);
100        platform_set_oneshot_timer(timer_tick, NULL, delay);
101    }
102#endif
103
104    spin_unlock_irqrestore(&timer_lock, state);
105}
106
107/**
108 * @brief  Set up a timer that executes once

LINE BY LINE

20-108줄 해설

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

20* @{

원본 주석이 '@{'라고 기록한 줄이다. 바로 아래 구현이 이 전제와 같은 순서·단위를 사용하는지 대조한다.

21*/

원본 주석이 'block boundary'라고 기록한 줄이다. 바로 아래 구현이 이 전제와 같은 순서·단위를 사용하는지 대조한다.

22#include <kernel/timer.h>

#include 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.

23(빈 줄)

#include <kernel/timer.h>까지의 동작과 #include <assert.h>에서 시작하는 동작을 나누는 빈 줄이다. 앞 블록이 만든 scheduler request 상태가 아래 블록의 입력으로 사용되는 경계다.

24#include <assert.h>

25#include <kernel/debug.h>

26#include <kernel/spinlock.h>

27#include <kernel/thread.h>

28#include <lk/debug.h>

29#include <lk/list.h>

30#include <lk/trace.h>

31#include <platform.h>

32#include <platform/timer.h>

33(빈 줄)

#include <platform/timer.h>까지의 동작과 #define LOCAL_TRACE 0에서 시작하는 동작을 나누는 빈 줄이다. 앞 블록이 만든 scheduler request 상태가 아래 블록의 입력으로 사용되는 경계다.

34#define LOCAL_TRACE 0

#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.

35(빈 줄)

#define LOCAL_TRACE 0까지의 동작과 spin_lock_t timer_lock;에서 시작하는 동작을 나누는 빈 줄이다. 앞 블록이 만든 scheduler request 상태가 아래 블록의 입력으로 사용되는 경계다.

36spin_lock_t timer_lock;

원본 36번 줄의 spin_lock_t timer_lock;는 앞의 이전 block 경계 결과를 받아 다음 다음 block 경계로 넘기는 중간 연산이다. 이 줄이 바꾸는 register·field·list link를 찾고, 변경 뒤에도 '만료 timer는 한 번만 제거·호출되고 다음 hardware deadline은 가장 이른 남은 timer와 일치해야 한다' 조건이 유지되는지 확인한다.

37(빈 줄)

spin_lock_t timer_lock;까지의 동작과 struct timer_state {에서 시작하는 동작을 나누는 빈 줄이다. 앞 블록이 만든 scheduler request 상태가 아래 블록의 입력으로 사용되는 경계다.

38struct timer_state {

struct timer_state {를 선언한다. 함수 안 선언이면 현재 stack frame, file scope와 static이면 image의 data/BSS에 놓인다. 이 값이 struct timer / timer_queue를 직접 소유하는지 pointer만 빌리는지, platform timer interrupt 문맥를 벗어난 뒤에도 참조되는지 다음 대입과 callback 등록까지 따라간다.

39struct list_node timer_queue;

struct list_node timer_queue를 선언한다. 함수 안 선언이면 현재 stack frame, file scope와 static이면 image의 data/BSS에 놓인다. 이 값이 struct timer / timer_queue를 직접 소유하는지 pointer만 빌리는지, platform timer interrupt 문맥를 벗어난 뒤에도 참조되는지 다음 대입과 callback 등록까지 따라간다.

40} __CPU_ALIGN;

원본 40번 줄의 } __CPU_ALIGN;는 앞의 struct list_node timer_queue; 결과를 받아 다음 다음 block 경계로 넘기는 중간 연산이다. 이 줄이 바꾸는 register·field·list link를 찾고, 변경 뒤에도 '만료 timer는 한 번만 제거·호출되고 다음 hardware deadline은 가장 이른 남은 timer와 일치해야 한다' 조건이 유지되는지 확인한다.

41(빈 줄)

} __CPU_ALIGN;까지의 동작과 static struct timer_state timers[SMP_MAX_CPUS];에서 시작하는 동작을 나누는 빈 줄이다. 앞 블록이 만든 scheduler request 상태가 아래 블록의 입력으로 사용되는 경계다.

42static struct timer_state timers[SMP_MAX_CPUS];

static struct timer_state timers[SMP_MAX_CPUS]를 선언한다. 함수 안 선언이면 현재 stack frame, file scope와 static이면 image의 data/BSS에 놓인다. 이 값이 struct timer / timer_queue를 직접 소유하는지 pointer만 빌리는지, platform timer interrupt 문맥를 벗어난 뒤에도 참조되는지 다음 대입과 callback 등록까지 따라간다.

43(빈 줄)

static struct timer_state timers[SMP_MAX_CPUS];까지의 동작과 static enum handler_return timer_tick(void *arg, lk_time_t now);에서 시작하는 동작을 나누는 빈 줄이다. 앞 블록이 만든 scheduler request 상태가 아래 블록의 입력으로 사용되는 경계다.

44static enum handler_return timer_tick(void *arg, lk_time_t now);

static enum handler_return timer_tick(void *arg, lk_time_t now)를 선언한다. 함수 안 선언이면 현재 stack frame, file scope와 static이면 image의 data/BSS에 놓인다. 이 값이 struct timer / timer_queue를 직접 소유하는지 pointer만 빌리는지, platform timer interrupt 문맥를 벗어난 뒤에도 참조되는지 다음 대입과 callback 등록까지 따라간다.

45(빈 줄)

static enum handler_return timer_tick(void *arg, lk_time_t now);까지의 동작과 /**에서 시작하는 동작을 나누는 빈 줄이다. 앞 블록이 만든 scheduler request 상태가 아래 블록의 입력으로 사용되는 경계다.

46/**

원본 주석이 'block boundary'라고 기록한 줄이다. 바로 아래 구현이 이 전제와 같은 순서·단위를 사용하는지 대조한다.

47* @brief Initialize a timer object

원본 주석이 '@brief Initialize a timer object'라고 기록한 줄이다. 바로 아래 구현이 이 전제와 같은 순서·단위를 사용하는지 대조한다.

48*/

원본 주석이 'block boundary'라고 기록한 줄이다. 바로 아래 구현이 이 전제와 같은 순서·단위를 사용하는지 대조한다.

49void timer_initialize(timer_t *timer) {

timer_initialize 함수 정의가 시작된다. 입력은 timer_t *timer이며, platform timer interrupt 문맥에서 호출된다는 전제로 반환 전까지의 상태 변화를 읽는다.

50*timer = (timer_t)TIMER_INITIAL_VALUE(*timer);

원본 주석이 'timer = (timer_t)TIMER_INITIAL_VALUE(*timer);'라고 기록한 줄이다. 바로 아래 구현이 이 전제와 같은 순서·단위를 사용하는지 대조한다.

51}

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

52(빈 줄)

}까지의 동작과 static void insert_timer_in_queue(uint cpu, timer_t *timer) {에서 시작하는 동작을 나누는 빈 줄이다. 앞 블록이 만든 scheduler request 상태가 아래 블록의 입력으로 사용되는 경계다.

53static void insert_timer_in_queue(uint cpu, timer_t *timer) {

insert_timer_in_queue 함수 정의가 시작된다. 입력은 uint cpu, timer_t *timer이며, platform timer interrupt 문맥에서 호출된다는 전제로 반환 전까지의 상태 변화를 읽는다.

54timer_t *entry;

원본 54번 줄의 timer_t *entry;는 앞의 static void insert_timer_in_queue(uint cpu, timer_t *timer) { 결과를 받아 다음 다음 block 경계로 넘기는 중간 연산이다. 이 줄이 바꾸는 register·field·list link를 찾고, 변경 뒤에도 '만료 timer는 한 번만 제거·호출되고 다음 hardware deadline은 가장 이른 남은 timer와 일치해야 한다' 조건이 유지되는지 확인한다.

55(빈 줄)

timer_t *entry;까지의 동작과 DEBUG_ASSERT(arch_ints_disabled());에서 시작하는 동작을 나누는 빈 줄이다. 앞 블록이 만든 scheduler request 상태가 아래 블록의 입력으로 사용되는 경계다.

56DEBUG_ASSERT(arch_ints_disabled());

arch_ints_disabled())를 호출한다. 반환값을 직접 사용하지 않으므로 이 함수가 실패를 내부 처리하는지 확인해야 한다. pointer 인자는 struct timer / timer_queue의 소유권을 넘기는지 호출 동안만 빌리는지 구분하고, 호출 뒤 공개되는 상태를 scheduler request 항목과 대조한다.

57(빈 줄)

DEBUG_ASSERT(arch_ints_disabled());까지의 동작과 LTRACEF("timer %p, cpu %u, scheduled %u, periodic %u\n", timer, cpu, timer->scheduled_time, timer->periodic_time);에서 시작하는 동작을 나누는 빈 줄이다. 앞 블록이 만든 scheduler request 상태가 아래 블록의 입력으로 사용되는 경계다.

58LTRACEF("timer %p, cpu %u, scheduled %u, periodic %u\n", timer, cpu, timer->scheduled_time, timer->periodic_time);

LTRACEF("timer %p, cpu %u, scheduled %u, periodic %u\n", timer, cpu, timer->scheduled_time, timer->periodic_time)를 호출한다. 반환값을 직접 사용하지 않으므로 이 함수가 실패를 내부 처리하는지 확인해야 한다. pointer 인자는 struct timer / timer_queue의 소유권을 넘기는지 호출 동안만 빌리는지 구분하고, 호출 뒤 공개되는 상태를 scheduler request 항목과 대조한다.

59(빈 줄)

LTRACEF("timer %p, cpu %u, scheduled %u, periodic %u\n", timer, cpu, timer->scheduled_time, timer->periodic_time);까지의 동작과 list_for_every_entry(&timers[cpu].timer_queue, entry, timer_t, node) {에서 시작하는 동작을 나누는 빈 줄이다. 앞 블록이 만든 scheduler request 상태가 아래 블록의 입력으로 사용되는 경계다.

60list_for_every_entry(&timers[cpu].timer_queue, entry, timer_t, node) {

'list_for_every_entry(&timers[cpu].timer_queue, entry, timer_t, node) {'가 목록이나 후보를 순회한다. 반복 중 struct timer / timer_queue를 제거·추가하는 호출이 있는지와 loop 종료 뒤 iterator가 유효한지 확인한다.

61if (TIME_GT(entry->scheduled_time, timer->scheduled_time)) {

TIME_GT(entry->scheduled_time, timer->scheduled_time)를 검사해 진행 여부를 가른다. 거짓 경로와 참 경로 중 어느 쪽이 '만료 timer는 한 번만 제거·호출되고 다음 hardware deadline은 가장 이른 남은 timer와 일치해야 한다' 조건을 보존하는지 다음 return 또는 goto까지 따라간다.

62list_add_before(&entry->node, &timer->node);

list_add_before(&entry->node, &timer->node)를 호출한다. 반환 결과는 현재 줄 또는 다음 return;에서 검사되는 흐름이다. pointer 인자는 struct timer / timer_queue의 소유권을 넘기는지 호출 동안만 빌리는지 구분하고, 호출 뒤 공개되는 상태를 scheduler request 항목과 대조한다.

63return;

void를 호출자에게 반환한다. caller가 이 값을 검사한 뒤 부분 초기화된 struct timer / timer_queue를 정리하거나 다음 단계로 진행하는지 확인한다.

64}

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

65}

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

66(빈 줄)

}까지의 동작과 /* walked off the end of the list */에서 시작하는 동작을 나누는 빈 줄이다. 앞 블록이 만든 scheduler request 상태가 아래 블록의 입력으로 사용되는 경계다.

67/* walked off the end of the list */

원본 주석이 'walked off the end of the list'라고 기록한 줄이다. 바로 아래 구현이 이 전제와 같은 순서·단위를 사용하는지 대조한다.

68list_add_tail(&timers[cpu].timer_queue, &timer->node);

list_add_tail(&timers[cpu].timer_queue, &timer->node)를 호출한다. 반환값을 직접 사용하지 않으므로 이 함수가 실패를 내부 처리하는지 확인해야 한다. pointer 인자는 struct timer / timer_queue의 소유권을 넘기는지 호출 동안만 빌리는지 구분하고, 호출 뒤 공개되는 상태를 scheduler request 항목과 대조한다.

69}

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

70(빈 줄)

}까지의 동작과 static void timer_set(timer_t *timer, lk_time_t delay, lk_time_t period, timer_callback callback, void *arg) {에서 시작하는 동작을 나누는 빈 줄이다. 앞 블록이 만든 scheduler request 상태가 아래 블록의 입력으로 사용되는 경계다.

71static void timer_set(timer_t *timer, lk_time_t delay, lk_time_t period, timer_callback callback, void *arg) {

timer_set 함수 정의가 시작된다. 입력은 timer_t *timer, lk_time_t delay, lk_time_t period, timer_callback callback, void *arg이며, platform timer interrupt 문맥에서 호출된다는 전제로 반환 전까지의 상태 변화를 읽는다.

72lk_time_t now;

원본 72번 줄의 lk_time_t now;는 앞의 static void timer_set(timer_t *timer, lk_time_t delay, lk_time_t period, timer_callback callback, void *arg) { 결과를 받아 다음 다음 block 경계로 넘기는 중간 연산이다. 이 줄이 바꾸는 register·field·list link를 찾고, 변경 뒤에도 '만료 timer는 한 번만 제거·호출되고 다음 hardware deadline은 가장 이른 남은 timer와 일치해야 한다' 조건이 유지되는지 확인한다.

73(빈 줄)

lk_time_t now;까지의 동작과 LTRACEF("timer %p, delay %u, period %u, callback %p, arg %p\n", timer, delay, period, callback, arg);에서 시작하는 동작을 나누는 빈 줄이다. 앞 블록이 만든 scheduler request 상태가 아래 블록의 입력으로 사용되는 경계다.

74LTRACEF("timer %p, delay %u, period %u, callback %p, arg %p\n", timer, delay, period, callback, arg);

LTRACEF("timer %p, delay %u, period %u, callback %p, arg %p\n", timer, delay, period, callback, arg)를 호출한다. 반환값을 직접 사용하지 않으므로 이 함수가 실패를 내부 처리하는지 확인해야 한다. pointer 인자는 struct timer / timer_queue의 소유권을 넘기는지 호출 동안만 빌리는지 구분하고, 호출 뒤 공개되는 상태를 scheduler request 항목과 대조한다.

75(빈 줄)

LTRACEF("timer %p, delay %u, period %u, callback %p, arg %p\n", timer, delay, period, callback, arg);까지의 동작과 DEBUG_ASSERT(timer->magic == TIMER_MAGIC);에서 시작하는 동작을 나누는 빈 줄이다. 앞 블록이 만든 scheduler request 상태가 아래 블록의 입력으로 사용되는 경계다.

76DEBUG_ASSERT(timer->magic == TIMER_MAGIC);

DEBUG_ASSERT(timer->magic에 = TIMER_MAGIC)를 = 연산으로 반영해 struct timer / timer_queue와 연결된 field를 갱신한다. 이후 INT_RESCHEDULE 단계가 이 값을 처음 소비하는 지점을 찾는다. 실패 경로가 이 field를 이전 값으로 되돌리거나 객체 전체를 폐기하는지도 확인한다.

77(빈 줄)

DEBUG_ASSERT(timer->magic == TIMER_MAGIC);까지의 동작과 if (list_in_list(&timer->node)) {에서 시작하는 동작을 나누는 빈 줄이다. 앞 블록이 만든 scheduler request 상태가 아래 블록의 입력으로 사용되는 경계다.

78if (list_in_list(&timer->node)) {

list_in_list(&timer->node)를 검사해 진행 여부를 가른다. 거짓 경로와 참 경로 중 어느 쪽이 '만료 timer는 한 번만 제거·호출되고 다음 hardware deadline은 가장 이른 남은 timer와 일치해야 한다' 조건을 보존하는지 다음 return 또는 goto까지 따라간다.

79panic("timer %p already in list\n", timer);

panic("timer %p already in list\n", timer)를 호출한다. 반환값을 직접 사용하지 않으므로 이 함수가 실패를 내부 처리하는지 확인해야 한다. pointer 인자는 struct timer / timer_queue의 소유권을 넘기는지 호출 동안만 빌리는지 구분하고, 호출 뒤 공개되는 상태를 scheduler request 항목과 대조한다.

80}

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

81(빈 줄)

}까지의 동작과 now = current_time();에서 시작하는 동작을 나누는 빈 줄이다. 앞 블록이 만든 scheduler request 상태가 아래 블록의 입력으로 사용되는 경계다.

82now = current_time();

now에 current_time()를 = 연산으로 반영해 현재 scope의 계산 결과를 저장한다. 바로 다음 timer->scheduled_time = now + delay;가 이 값을 다시 읽으므로 그 전까지 완성된 값이어야 한다. 실패 경로가 이 field를 이전 값으로 되돌리거나 객체 전체를 폐기하는지도 확인한다.

83timer->scheduled_time = now + delay;

timer->scheduled_time에 now + delay를 = 연산으로 반영해 struct timer / timer_queue와 연결된 field를 갱신한다. 이후 INT_RESCHEDULE 단계가 이 값을 처음 소비하는 지점을 찾는다. 실패 경로가 이 field를 이전 값으로 되돌리거나 객체 전체를 폐기하는지도 확인한다.

84timer->periodic_time = period;

timer->periodic_time에 period를 = 연산으로 반영해 struct timer / timer_queue와 연결된 field를 갱신한다. 이후 INT_RESCHEDULE 단계가 이 값을 처음 소비하는 지점을 찾는다. 실패 경로가 이 field를 이전 값으로 되돌리거나 객체 전체를 폐기하는지도 확인한다.

85timer->callback = callback;

timer->callback에 callback를 = 연산으로 반영해 struct timer / timer_queue와 연결된 field를 갱신한다. 이후 INT_RESCHEDULE 단계가 이 값을 처음 소비하는 지점을 찾는다. 실패 경로가 이 field를 이전 값으로 되돌리거나 객체 전체를 폐기하는지도 확인한다.

86timer->arg = arg;

timer->arg에 arg를 = 연산으로 반영해 struct timer / timer_queue와 연결된 field를 갱신한다. 이후 INT_RESCHEDULE 단계가 이 값을 처음 소비하는 지점을 찾는다. 실패 경로가 이 field를 이전 값으로 되돌리거나 객체 전체를 폐기하는지도 확인한다.

87(빈 줄)

timer->arg = arg;까지의 동작과 LTRACEF("scheduled time %u\n", timer->scheduled_time);에서 시작하는 동작을 나누는 빈 줄이다. 앞 블록이 만든 scheduler request 상태가 아래 블록의 입력으로 사용되는 경계다.

88LTRACEF("scheduled time %u\n", timer->scheduled_time);

LTRACEF("scheduled time %u\n", timer->scheduled_time)를 호출한다. 반환값을 직접 사용하지 않으므로 이 함수가 실패를 내부 처리하는지 확인해야 한다. pointer 인자는 struct timer / timer_queue의 소유권을 넘기는지 호출 동안만 빌리는지 구분하고, 호출 뒤 공개되는 상태를 scheduler request 항목과 대조한다.

89(빈 줄)

LTRACEF("scheduled time %u\n", timer->scheduled_time);까지의 동작과 spin_lock_saved_state_t state;에서 시작하는 동작을 나누는 빈 줄이다. 앞 블록이 만든 scheduler request 상태가 아래 블록의 입력으로 사용되는 경계다.

90spin_lock_saved_state_t state;

원본 90번 줄의 spin_lock_saved_state_t state;는 앞의 이전 block 경계 결과를 받아 다음 spin_lock_irqsave(&timer_lock, state);로 넘기는 중간 연산이다. 이 줄이 바꾸는 register·field·list link를 찾고, 변경 뒤에도 '만료 timer는 한 번만 제거·호출되고 다음 hardware deadline은 가장 이른 남은 timer와 일치해야 한다' 조건이 유지되는지 확인한다.

91spin_lock_irqsave(&timer_lock, state);

spin_lock_irqsave(&timer_lock, state)를 호출한다. 반환값을 직접 사용하지 않으므로 이 함수가 실패를 내부 처리하는지 확인해야 한다. pointer 인자는 struct timer / timer_queue의 소유권을 넘기는지 호출 동안만 빌리는지 구분하고, 호출 뒤 공개되는 상태를 scheduler request 항목과 대조한다.

92(빈 줄)

spin_lock_irqsave(&timer_lock, state);까지의 동작과 uint cpu = arch_curr_cpu_num();에서 시작하는 동작을 나누는 빈 줄이다. 앞 블록이 만든 scheduler request 상태가 아래 블록의 입력으로 사용되는 경계다.

93uint cpu = arch_curr_cpu_num();

uint cpu에 arch_curr_cpu_num()를 = 연산으로 반영해 현재 scope의 계산 결과를 저장한다. 이후 INT_RESCHEDULE 단계가 이 값을 처음 소비하는 지점을 찾는다. 실패 경로가 이 field를 이전 값으로 되돌리거나 객체 전체를 폐기하는지도 확인한다.

94insert_timer_in_queue(cpu, timer);

insert_timer_in_queue(cpu, timer)를 호출한다. 반환값을 직접 사용하지 않으므로 이 함수가 실패를 내부 처리하는지 확인해야 한다. pointer 인자는 struct timer / timer_queue의 소유권을 넘기는지 호출 동안만 빌리는지 구분하고, 호출 뒤 공개되는 상태를 scheduler request 항목과 대조한다.

95(빈 줄)

insert_timer_in_queue(cpu, timer);까지의 동작과 #if PLATFORM_HAS_DYNAMIC_TIMER에서 시작하는 동작을 나누는 빈 줄이다. 앞 블록이 만든 scheduler request 상태가 아래 블록의 입력으로 사용되는 경계다.

96#if PLATFORM_HAS_DYNAMIC_TIMER

#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.

97if (list_peek_head_type(&timers[cpu].timer_queue, timer_t, node) == timer) {

list_peek_head_type(&timers[cpu].timer_queue, timer_t, node) == timer를 검사해 진행 여부를 가른다. 거짓 경로와 참 경로 중 어느 쪽이 '만료 timer는 한 번만 제거·호출되고 다음 hardware deadline은 가장 이른 남은 timer와 일치해야 한다' 조건을 보존하는지 다음 return 또는 goto까지 따라간다.

98/* we just modified the head of the timer queue */

원본 주석이 'we just modified the head of the timer queue'라고 기록한 줄이다. 바로 아래 구현이 이 전제와 같은 순서·단위를 사용하는지 대조한다.

99LTRACEF("setting new timer for %u msecs\n", delay);

LTRACEF("setting new timer for %u msecs\n", delay)를 호출한다. 반환값을 직접 사용하지 않으므로 이 함수가 실패를 내부 처리하는지 확인해야 한다. pointer 인자는 struct timer / timer_queue의 소유권을 넘기는지 호출 동안만 빌리는지 구분하고, 호출 뒤 공개되는 상태를 scheduler request 항목과 대조한다.

100platform_set_oneshot_timer(timer_tick, NULL, delay);

platform_set_oneshot_timer(timer_tick, NULL, delay)를 호출한다. 반환값을 직접 사용하지 않으므로 이 함수가 실패를 내부 처리하는지 확인해야 한다. pointer 인자는 struct timer / timer_queue의 소유권을 넘기는지 호출 동안만 빌리는지 구분하고, 호출 뒤 공개되는 상태를 scheduler request 항목과 대조한다.

101}

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

102#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.

103(빈 줄)

#endif까지의 동작과 spin_unlock_irqrestore(&timer_lock, state);에서 시작하는 동작을 나누는 빈 줄이다. 앞 블록이 만든 scheduler request 상태가 아래 블록의 입력으로 사용되는 경계다.

104spin_unlock_irqrestore(&timer_lock, state);

spin_unlock_irqrestore(&timer_lock, state)를 호출한다. 반환값을 직접 사용하지 않으므로 이 함수가 실패를 내부 처리하는지 확인해야 한다. pointer 인자는 struct timer / timer_queue의 소유권을 넘기는지 호출 동안만 빌리는지 구분하고, 호출 뒤 공개되는 상태를 scheduler request 항목과 대조한다.

105}

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

106(빈 줄)

}까지의 동작과 /**에서 시작하는 동작을 나누는 빈 줄이다. 앞 블록이 만든 scheduler request 상태가 아래 블록의 입력으로 사용되는 경계다.

107/**

원본 주석이 'block boundary'라고 기록한 줄이다. 바로 아래 구현이 이 전제와 같은 순서·단위를 사용하는지 대조한다.

108* @brief Set up a timer that executes once

원본 주석이 '@brief Set up a timer that executes once'라고 기록한 줄이다. 바로 아래 구현이 이 전제와 같은 순서·단위를 사용하는지 대조한다.

DETAILS

내부 동작을 더 깊게 읽기

진입 조건을 먼저 고정한다

hardware timer IRQ에서 들어온 실행은 platform timer interrupt 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.

callback이 IRQ 문맥에서 실행되는지와 lock이 풀린 구간을 구분한다. callback이 timer를 재등록할 때 iterator와 deadline 계산이 안전한지 확인한다.

중심 객체의 생성과 공개를 나눈다

이 글의 중심 객체는 struct timer / timer_queue다. 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 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.

만료 timer는 한 번만 제거·호출되고 다음 hardware deadline은 가장 이른 남은 timer와 일치해야 한다.

성공 flag와 실제 완료 시점을 맞춘다

timer_tick → expired timer list → callback 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.

마지막 handoff의 계약을 적는다

정상 경로는 INT_RESCHEDULE에서 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

timer queue의 key는 절대 deadline이다

relative delay를 현재 clock에 더해 deadline을 만들고 정렬 queue에 넣는다. tick wrap, 32/64-bit 변환과 단위 변환에서 overflow가 나면 가까운 timer가 먼 미래로 이동한다.

같은 deadline timer의 안정적 순서가 API 계약인지 우연인지 구분한다.

callback 문맥이 허용하는 API를 제한한다

timer callback이 interrupt 문맥에서 실행되면 sleep, blocking lock과 일반 allocation을 사용할 수 없다. callback이 DPC나 thread로 일을 넘기는지, callback 실행 중 queue lock을 놓는지 확인한다.

긴 callback 하나가 뒤 timer의 latency를 밀어내므로 callback별 실행 시간을 측정한다.

cancel과 expiry가 경쟁하는 수명 문제를 본다

다른 CPU가 callback을 꺼낸 순간 cancel이 queue에서 찾지 못할 수 있다. cancel 반환이 callback 미실행을 보장하는지, 실행 중 완료를 기다리는 API가 따로 있는지 확인한다.

timer를 품은 owner 객체를 free하기 전에 callback quiescence가 보장되는지 race 주입으로 검증한다.

OBJECT LIFETIME

객체와 수명

대상	만들어지는 시점	유효 범위	확인할 조건
`struct timer / timer_queue`	timer_tick	INT_RESCHEDULE 또는 오류 정리 완료까지	만료 timer는 한 번만 제거·호출되고 다음 hardware deadline은 가장 이른 남은 timer와 일치해야 한다.
입력 buffer / metadata	hardware timer IRQ	parse와 검증이 끝날 때까지	길이, 정렬, 소유권, 변조 가능성
등록된 list / descriptor	expired timer list	subsystem 종료 또는 image handoff까지	이중 등록, dangling pointer, 오류 unwind
hardware 또는 persistent state	실제 write/probe가 완료된 뒤	reset 또는 명시적 해제·갱신까지	flush, timeout, 전원 차단, rollback
`최종 부트로더 이미지`	link/image 생성 시점	다음 stage가 새 image로 교체할 때까지	load address, entry, section과 header 일치

FAILURE PATH

실패 지점과 증상

#	조건	관찰되는 증상	먼저 볼 단계
01	시간 wrap 처리 오류	timer 장기 지연	timer_tick
02	callback 중 재등록	list corruption	expired timer list
03	INT_RESCHEDULE 손실	wakeup 후 실행 지연	callback

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.

#	목적	명령 또는 계측	판정 기준
01	빌드 구성	`make <project> -j1`	platform, target, app 선택과 linker 입력을 로그로 남긴다.
02	symbol과 주소	`nm -n build-*/lk.elf \| grep 'static enum handler_return timer_tick'`	init hook, app descriptor와 함수가 어느 주소에 놓였는지 확인한다.
03	어셈블리 대조	`objdump -drS build-*/lk.elf`	thread 전환과 interrupt disable 구간의 실제 명령을 확인한다.
04	초기화 순서	`init level 전후에 current_time_hires()와 함수 이름 기록`	level 내부 순서와 지연을 serial log로 남긴다.
05	문맥 확인	`current_thread, interrupt state, stack pointer 기록`	함수가 bootstrap thread인지 scheduler 이후 thread인지 구분한다.

LAB

직접 확인할 실험

01
timer insert/cancel/expire timestamp 기록
timer_tick 진입 전후에 platform clockevent의 주소·크기·반환값과 timestamp를 함께 남긴다. 결과는 정상 부팅 여부로 끝내지 말고 만료 timer는 한 번만 제거·호출되고 다음 hardware deadline은 가장 이른 남은 timer와 일치해야 한다. 조건이 처음 깨지는 줄을 기록한다.
02
같은 deadline timer 여러 개 순서 확인
expired timer list 진입 전후에 timer queue의 주소·크기·반환값과 timestamp를 함께 남긴다. 결과는 정상 부팅 여부로 끝내지 말고 만료 timer는 한 번만 제거·호출되고 다음 hardware deadline은 가장 이른 남은 timer와 일치해야 한다. 조건이 처음 깨지는 줄을 기록한다.
03
callback에서 timer 재등록 실험
callback 진입 전후에 callback result의 주소·크기·반환값과 timestamp를 함께 남긴다. 결과는 정상 부팅 여부로 끝내지 말고 만료 timer는 한 번만 제거·호출되고 다음 hardware deadline은 가장 이른 남은 timer와 일치해야 한다. 조건이 처음 깨지는 줄을 기록한다.

PRIMARY REFERENCES

원문과 다음 글

kernel/timer.cupstream 1eb9917 원본 파일 LK source tree기준 commit 1eb99171efae