U-Boot가 넘긴 값을 커널에서 받는 위치
ARM64 직접 부팅에서 최종 DTB의 물리 주소는 x0로, x1~x3은 0으로 전달합니다. Linux head.S는 DTB 주소를 x21과 boot_args에 보존합니다. 이후 fixmap으로 읽을 주소를 준비하고 FDT의 chosen·메모리 정보를 해석합니다. initramfs 위치는 chosen 속성으로 전달하며 x1·x2를 initramfs 인자로 쓰는 규약이 아닙니다.
QUESTION
booti에서 ARM64 Linux로 handoff 단계에서 실제로 바뀌는 상태는 무엇인가?
분기 직전에는 bootloader의 편의 기능보다 Linux boot protocol을 우선한다. x0의 FDT 주소, EL, MMU/cache 상태, reserved memory 반영을 체크한다.
kernel entry가 보는 Image, FDT, initrd는 서로 겹치지 않고 ARM64 boot protocol의 register와 CPU 상태를 만족해야 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 bootm_headers / ARM64 Image header를 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
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 | booti command | 부트 CPU의 동기 실행 문맥 | ARM64 Image | Image header |
| 02 | Image header | booti command 완료 상태 | bootm_headers | bootm states |
| 03 | bootm states | Image header 완료 상태 | working FDT | FDT/initrd setup |
| 04 | FDT/initrd setup | bootm states 완료 상태 | EL and register contract | kernel entry |
| 05 | kernel entry | FDT/initrd setup 완료 상태 | EL and register contract | 최종 최종 부트로더 이미지 또는 다음 stage |
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.
왼쪽은 storage나 network에서 읽은 직후의 staging 주소이고, 오른쪽은 Linux로 분기하기 직전의 최종 배치다. 주소는 개념도이며 실제 값은 보드의 DRAM map과 environment에 따라 달라진다.
임시 적재 주소
파일을 읽기 편한 빈 RAM에 우선 올린 상태
relocaddr · malloc · stackbooti가 끝날 때까지 덮으면 안 되는 영역
staging 사이의 빈 공간아직 최종 배치가 확정되지 않은 공간
fdt_addr_rstorage에서 읽은 원본 DTB
ramdisk_addr_rinitramfs archive와 size
kernel_addr_r / loadaddrraw Image 또는 압축 Image의 입력 buffer
사용 가능한 RAM의 시작보드가 Linux에 공개할 물리 메모리
kernel_addr_rbooti_setup() + memmove →images->epramdisk_addr_rLMB + boot_ramdisk_high() →final initrd rangefdt_addr_rLMB + boot_relocate_fdt() →working FDTLinux 진입 직전의 최종 주소
실행 조건과 reserved range를 만족하도록 다시 배치
handoff 전까지 유지자기 stack·heap과 payload가 겹치지 않아야 함
final_fdt · 8-byte aligned여유 공간을 확보하고 /chosen을 수정한 사본
initrd_start .. initrd_endkernel Image와 같은 허용 window 안의 보존 구간
LMB reservation 제외부팅 뒤 page allocator에 넘길 수 있는 공간
2 MiB aligned base + text_offsetimage_size 전체가 안전한 실행 위치
usable system RAM가능하면 낮은 주소 쪽에 kernel을 배치
PCfinal kernel entryCPU가 Image 첫 instruction으로 분기x0final DTB addressLinux가 hardware와 bootargs를 읽는 물리 주소/chosenlinux,initrd-start / linux,initrd-endinitrd 위치는 DTB property로 전달x1-x30ARM64 Linux boot protocol의 reserved registerload 명령의 주소는 출발점일 뿐이다. Image header와 LMB reservation을 읽은 뒤에야 Linux가 실제로 볼 주소가 확정된다.
staging 주소는 입출력 편의를 위한 위치이고, final 주소는 Linux boot protocol과 메모리 안전성을 만족해야 하는 위치다.
kernel 실행 위치 계약
문제가 되는 상태Image가 잘못된 base에서 시작
실패 결과초기 page table 또는 linear map 전제 불일치
2 MiB aligned base + text_offset, image_size 범위 확보source와 destination 충돌 방지
문제가 되는 상태copy/decompress 출력이 입력 buffer를 덮음
실패 결과Image 후반부가 손상되어 early boot fault
두 반개구간 [start, end)의 교차 여부를 먼저 검사DTB를 수정할 작업 공간
문제가 되는 상태원본 DTB 뒤에 여유 공간이 없음
실패 결과/chosen, memory, reserved-memory fixup 실패
writable buffer와 padding을 확보한 working FDT 사용initrd 수명 보장
문제가 되는 상태kernel이 풀기 전에 다른 buffer가 initrd를 덮음
실패 결과invalid compressed data 또는 rootfs mount 실패
final range를 LMB로 예약하고 DTB /chosen에 기록UPSTREAM SOURCE
원본 코드
아래 코드는 U-Boot v2026.07의 cmd/booti.c에서 88-176줄을 그대로 가져온 것이다. 설명을 위해 실제 코드를 가짜 의사 코드로 바꾸지 않았다.
88 images->ep = relocated_addr;
89 images->os.start = relocated_addr;
90 images->os.end = relocated_addr + image_size;
91
92 ep_addr = (phys_addr_t)images->ep;
93 ret = lmb_alloc_mem(LMB_MEM_ALLOC_ADDR, 0, &ep_addr,
94 le32_to_cpu(image_size), LMB_NONE);
95 if (ret) {
96 printf("Failed to allocate memory for the image at %#llx\n",
97 (unsigned long long)images->ep);
98 return 1;
99 }
100
101 /*
102 * Handle the BOOTM_STATE_FINDOTHER state ourselves as we do not
103 * have a header that provide this informaiton.
104 */
105 if (bootm_find_images(image_load_addr, bmi->conf_ramdisk, bmi->conf_fdt,
106 relocated_addr, image_size))
107 return 1;
108
109 return 0;
110}
111
112int do_booti(struct cmd_tbl *cmdtp, int flag, int argc, char *const argv[])
113{
114 struct bootm_info bmi;
115 int states;
116 int ret;
117
118 /* Consume 'booti' */
119 argc--; argv++;
120
121 bootm_init(&bmi);
122 if (argc)
123 bmi.addr_img = argv[0];
124 if (argc > 1)
125 bmi.conf_ramdisk = argv[1];
126 if (argc > 2)
127 bmi.conf_fdt = argv[2];
128 bmi.boot_progress = true;
129 bmi.cmd_name = "booti";
130 /* do not set up argc and argv[] since nothing uses them */
131
132 if (booti_start(&bmi))
133 return 1;
134
135 /*
136 * We are doing the BOOTM_STATE_LOADOS state ourselves, so must
137 * disable interrupts ourselves
138 */
139 bootm_disable_interrupts();
140
141 images.os.os = IH_OS_LINUX;
142 if (IS_ENABLED(CONFIG_RISCV_SMODE))
143 images.os.arch = IH_ARCH_RISCV;
144 else if (IS_ENABLED(CONFIG_ARM64))
145 images.os.arch = IH_ARCH_ARM64;
146
147 states = BOOTM_STATE_MEASURE | BOOTM_STATE_OS_PREP |
148 BOOTM_STATE_OS_FAKE_GO | BOOTM_STATE_OS_GO;
149 if (IS_ENABLED(CONFIG_SYS_BOOT_RAMDISK_HIGH))
150 states |= BOOTM_STATE_RAMDISK;
151
152 ret = bootm_run_states(&bmi, states);
153
154 return ret;
155}
156
157U_BOOT_LONGHELP(booti,
158 "[addr [initrd[:size]] [fdt]]\n"
159 " - boot Linux flat or compressed 'Image' stored at 'addr'\n"
160 "\tThe argument 'initrd' is optional and specifies the address\n"
161 "\tof an initrd in memory. The optional parameter ':size' allows\n"
162 "\tspecifying the size of a RAW initrd.\n"
163 "\tCurrently only booting from gz, bz2, lzma and lz4 compression\n"
164 "\ttypes are supported. In order to boot from any of these compressed\n"
165 "\timages, user have to set kernel_comp_addr_r and kernel_comp_size environment\n"
166 "\tvariables beforehand.\n"
167#if defined(CONFIG_OF_LIBFDT)
168 "\tSince booting a Linux kernel requires a flat device-tree, a\n"
169 "\tthird argument providing the address of the device-tree blob\n"
170 "\tis required. To boot a kernel with a device-tree blob but\n"
171 "\twithout an initrd image, use a '-' for the initrd argument.\n"
172#endif
173 );
174
175U_BOOT_CMD(
176 booti, CONFIG_SYS_MAXARGS, 1, do_booti,
READING CONTRACT
발췌 범위와 읽기 기준
원문 88-176줄에는 앞뒤 문맥이 포함됩니다. 기준 구문 int do_booti(struct cmd_tbl *cmdtp은 L112에 있습니다. 발췌 첫 줄을 함수 정의의 시작으로 해석하지 않습니다.
분기 직전에는 bootloader의 편의 기능보다 Linux boot protocol을 우선한다. x0의 FDT 주소, EL, MMU/cache 상태, reserved memory 반영을 체크한다.
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. ARM64 Image header에서 최종 kernel 주소를 계산하는 booti_setup
arch/arm/lib/image.c 21-79줄이다.
21 uint64_t text_offset; /* Image load offset, LE */
22 uint64_t image_size; /* Effective Image size, LE */
23 uint64_t flags; /* Kernel flags, LE */
24 uint64_t res2; /* reserved */
25 uint64_t res3; /* reserved */
26 uint64_t res4; /* reserved */
27 uint32_t magic; /* Magic number */
28 uint32_t res5;
29};
30
31int booti_setup(ulong image, ulong *relocated_addr, ulong *size,
32 bool force_reloc)
33{
34 struct Image_header *ih;
35 uint64_t dst;
36 uint64_t image_size, text_offset;
37
38 *relocated_addr = image;
39
40 ih = (struct Image_header *)map_sysmem(image, 0);
41
42 if (ih->magic != le32_to_cpu(LINUX_ARM64_IMAGE_MAGIC)) {
43 puts("Bad Linux ARM64 Image magic!\n");
44 return 1;
45 }
46
47 /*
48 * Prior to Linux commit a2c1d73b94ed, the text_offset field
49 * is of unknown endianness. In these cases, the image_size
50 * field is zero, and we can assume a fixed value of 0x80000.
51 */
52 if (ih->image_size == 0) {
53 puts("Image lacks image_size field, assuming 16MiB\n");
54 image_size = 16 << 20;
55 text_offset = 0x80000;
56 } else {
57 image_size = le64_to_cpu(ih->image_size);
58 text_offset = le64_to_cpu(ih->text_offset);
59 }
60
61 *size = image_size;
62
63 /*
64 * If bit 3 of the flags field is set, the 2MB aligned base of the
65 * kernel image can be anywhere in physical memory, so respect
66 * images->ep. Otherwise, relocate the image to the base of RAM
67 * since memory below it is not accessible via the linear mapping.
68 */
69 if (!force_reloc && (le64_to_cpu(ih->flags) & BIT(3)))
70 dst = image - text_offset;
71 else
72 dst = gd->bd->bi_dram[0].start;
73
74 *relocated_addr = ALIGN(dst, SZ_2M) + text_offset;
75
76 unmap_sysmem(ih);
77
78 return 0;
79}
02. initrd_high와 LMB로 initrd 최종 구간을 정하는 boot_ramdisk_high
boot/image-board.c 520-632줄이다.
520 * boot_ramdisk_high - relocate init ramdisk
521 * @rd_data: ramdisk data start address
522 * @rd_len: ramdisk data length
523 * @initrd_start: pointer to a ulong variable, will hold final init ramdisk
524 * start address (after possible relocation)
525 * @initrd_end: pointer to a ulong variable, will hold final init ramdisk
526 * end address (after possible relocation)
527 *
528 * boot_ramdisk_high() takes a relocation hint from "initrd_high" environment
529 * variable and if requested ramdisk data is moved to a specified location.
530 *
531 * Initrd_start and initrd_end are set to final (after relocation) ramdisk
532 * start/end addresses if ramdisk image start and len were provided,
533 * otherwise set initrd_start and initrd_end set to zeros.
534 *
535 * returns:
536 * 0 - success
537 * -1 - failure
538 */
539int boot_ramdisk_high(ulong rd_data, ulong rd_len, ulong *initrd_start,
540 ulong *initrd_end)
541{
542 int err;
543 char *s;
544 phys_addr_t initrd_high;
545 int initrd_copy_to_ram = 1;
546
547 s = env_get("initrd_high");
548 if (s) {
549 /* a value of "no" or a similar string will act like 0,
550 * turning the "load high" feature off. This is intentional.
551 */
552 initrd_high = hextoul(s, NULL);
553 if (initrd_high == ~0)
554 initrd_copy_to_ram = 0;
555 } else {
556 initrd_high = env_get_bootm_mapsize() + env_get_bootm_low();
557 }
558
559 debug("## initrd_high = 0x%llx, copy_to_ram = %d\n",
560 (u64)initrd_high, initrd_copy_to_ram);
561
562 if (rd_data) {
563 if (!initrd_copy_to_ram) { /* zero-copy ramdisk support */
564 phys_addr_t initrd_addr;
565
566 debug(" in-place initrd\n");
567 *initrd_start = rd_data;
568 *initrd_end = rd_data + rd_len;
569 initrd_addr = (phys_addr_t)rd_data;
570 err = lmb_alloc_mem(LMB_MEM_ALLOC_ADDR, 0, &initrd_addr,
571 rd_len, LMB_NONE);
572 if (err) {
573 puts("in-place initrd alloc failed\n");
574 goto error;
575 }
576 } else {
577 enum lmb_mem_type type = initrd_high ?
578 LMB_MEM_ALLOC_MAX : LMB_MEM_ALLOC_ANY;
579
580 err = lmb_alloc_mem(type, 0x1000, &initrd_high, rd_len,
581 LMB_NONE);
582 if (err) {
583 puts("ramdisk - allocation error\n");
584 goto error;
585 }
586
587 *initrd_start = (ulong)initrd_high;
588 bootstage_mark(BOOTSTAGE_ID_COPY_RAMDISK);
589
590 *initrd_end = *initrd_start + rd_len;
591 printf(" Loading Ramdisk to %08lx, end %08lx ... ",
592 *initrd_start, *initrd_end);
593
594 memmove_wd((void *)*initrd_start,
595 (void *)rd_data, rd_len, CHUNKSZ);
596
597 /*
598 * Ensure the image is flushed to memory to handle
599 * AMP boot scenarios in which we might not be
600 * HW cache coherent
601 */
602 if (IS_ENABLED(CONFIG_MP)) {
603 flush_cache((unsigned long)*initrd_start,
604 ALIGN(rd_len, ARCH_DMA_MINALIGN));
605 }
606 puts("OK\n");
607 }
608 } else {
609 *initrd_start = 0;
610 *initrd_end = 0;
611 }
612 debug(" ramdisk load start = 0x%08lx, ramdisk load end = 0x%08lx\n",
613 *initrd_start, *initrd_end);
614
615 return 0;
616
617error:
618 return -1;
619}
620
621int boot_get_setup(struct bootm_headers *images, u8 arch,
622 ulong *setup_start, ulong *setup_len)
623{
624 if (!CONFIG_IS_ENABLED(FIT))
625 return -ENOENT;
626
627 return boot_get_setup_fit(images, arch, setup_start, setup_len);
628}
629
630int boot_get_fpga(struct bootm_headers *images)
631{
632 ulong tmp_img_addr, img_data, img_len;
03. fdt_high와 padding을 반영해 working FDT를 만드는 boot_relocate_fdt
boot/image-fdt.c 141-261줄이다.
141
142/**
143 * boot_relocate_fdt - relocate flat device tree
144 * @of_flat_tree: pointer to a char* variable, will hold fdt start address
145 * @of_size: pointer to a ulong variable, will hold fdt length
146 *
147 * boot_relocate_fdt() allocates a region of memory within the bootmap and
148 * relocates the of_flat_tree into that region, even if the fdt is already in
149 * the bootmap. It also expands the size of the fdt by CONFIG_SYS_FDT_PAD
150 * bytes.
151 *
152 * of_flat_tree and of_size are set to final (after relocation) values
153 *
154 * returns:
155 * 0 - success
156 * 1 - failure
157 */
158int boot_relocate_fdt(char **of_flat_tree, ulong *of_size)
159{
160 u64 start, size, usable, low, mapsize;
161 void *fdt_blob = *of_flat_tree;
162 void *of_start = NULL;
163 char *fdt_high;
164 ulong of_len = 0;
165 int bank;
166 int err;
167 int disable_relocation = 0;
168 phys_addr_t addr;
169
170 /* nothing to do */
171 if (*of_size == 0)
172 return 0;
173
174 if (fdt_check_header(fdt_blob) != 0) {
175 fdt_error("image is not a fdt");
176 goto error;
177 }
178
179 /* position on a 4K boundary before the alloc_current */
180 /* Pad the FDT by a specified amount */
181 of_len = *of_size + CONFIG_SYS_FDT_PAD;
182
183 /* If fdt_high is set use it to select the relocation address */
184 fdt_high = env_get("fdt_high");
185 if (fdt_high) {
186 ulong high_addr = hextoul(fdt_high, NULL);
187
188 if (high_addr == ~0UL) {
189 /* All ones means use fdt in place */
190 of_start = fdt_blob;
191 addr = map_to_sysmem(fdt_blob);
192 printf("WARNING:\n"
193 "The 'fdt_high' environment variable is set to ~0. This is known to cause\n"
194 "boot failures due to placement of DT at non-8-byte-aligned addresses.\n"
195 "This system will likely fail to boot. Unset the 'fdt_high' environment\n"
196 "variable and submit a fix upstream.\n");
197
198 err = lmb_alloc_mem(LMB_MEM_ALLOC_ADDR, 0, &addr,
199 of_len, LMB_NONE);
200 if (err) {
201 printf("Failed to reserve memory for fdt at %#llx\n",
202 (u64)addr);
203 goto error;
204 }
205
206 disable_relocation = 1;
207 } else {
208 enum lmb_mem_type type = high_addr ?
209 LMB_MEM_ALLOC_MAX : LMB_MEM_ALLOC_ANY;
210
211 addr = high_addr;
212 err = lmb_alloc_mem(type, 0x1000, &addr, of_len,
213 LMB_NONE);
214 if (err) {
215 puts("Failed to allocate memory for Device Tree relocation\n");
216 goto error;
217 }
218 of_start = map_sysmem(addr, of_len);
219 }
220 } else {
221 mapsize = env_get_bootm_mapsize();
222 low = env_get_bootm_low();
223 of_start = NULL;
224
225 for (bank = 0; bank < CONFIG_NR_DRAM_BANKS; bank++) {
226 start = gd->bd->bi_dram[bank].start;
227 size = gd->bd->bi_dram[bank].size;
228
229 /* DRAM bank addresses are too low, skip it. */
230 if (start + size < low)
231 continue;
232
233 /*
234 * At least part of this DRAM bank is usable, try
235 * using the DRAM bank up to 'usable' address limit
236 * for LMB allocation.
237 */
238 usable = min(start + size, low + mapsize);
239 addr = usable;
240 err = lmb_alloc_mem(LMB_MEM_ALLOC_MAX, 0x1000,
241 &addr, of_len, LMB_NONE);
242 if (!err) {
243 of_start = map_sysmem(addr, of_len);
244 /* Allocation succeeded, use this block. */
245 if (of_start)
246 break;
247 }
248
249 /*
250 * Reduce the mapping size in the next bank
251 * by the size of attempt in current bank.
252 */
253 mapsize -= usable - max(start, low);
254 if (!mapsize)
255 break;
256 }
257 }
258
259 if (of_start == NULL) {
260 puts("device tree - allocation error\n");
261 goto error;
04. 최종 initrd 주소를 /chosen에 기록하는 fdt_initrd
boot/fdt_support.c 212-283줄이다.
212 printf("WARNING: could not set serial-number %s.\n",
213 fdt_strerror(err));
214 return err;
215 }
216 }
217
218 return 0;
219}
220
221int fdt_initrd(void *fdt, ulong initrd_start, ulong initrd_end)
222{
223 int nodeoffset;
224 int err, j, total;
225 int is_u64;
226 uint64_t addr, size;
227
228 /* just return if the size of initrd is zero */
229 if (initrd_start == initrd_end)
230 return 0;
231
232 /* find or create "/chosen" node. */
233 nodeoffset = fdt_find_or_add_subnode(fdt, 0, "chosen");
234 if (nodeoffset < 0)
235 return nodeoffset;
236
237 total = fdt_num_mem_rsv(fdt);
238
239 /*
240 * Look for an existing entry and update it. If we don't find
241 * the entry, we will j be the next available slot.
242 */
243 for (j = 0; j < total; j++) {
244 err = fdt_get_mem_rsv(fdt, j, &addr, &size);
245 if (addr == initrd_start) {
246 fdt_del_mem_rsv(fdt, j);
247 break;
248 }
249 }
250
251 err = fdt_add_mem_rsv(fdt, initrd_start, initrd_end - initrd_start);
252 if (err < 0) {
253 printf("fdt_initrd: %s\n", fdt_strerror(err));
254 return err;
255 }
256
257 is_u64 = (fdt_address_cells(fdt, 0) == 2);
258
259 err = fdt_setprop_uxx(fdt, nodeoffset, "linux,initrd-start",
260 (uint64_t)initrd_start, is_u64);
261
262 if (err < 0) {
263 printf("WARNING: could not set linux,initrd-start %s.\n",
264 fdt_strerror(err));
265 return err;
266 }
267
268 err = fdt_setprop_uxx(fdt, nodeoffset, "linux,initrd-end",
269 (uint64_t)initrd_end, is_u64);
270
271 if (err < 0) {
272 printf("WARNING: could not set linux,initrd-end %s.\n",
273 fdt_strerror(err));
274
275 return err;
276 }
277
278 return 0;
279}
280
281int fdt_kaslrseed(void *fdt, bool overwrite)
282{
283 int len, err, nodeoffset;
DETAILS
내부 동작을 더 깊게 읽기
진입 조건을 먼저 고정한다
booti command에서 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.
분기 직전에는 bootloader의 편의 기능보다 Linux boot protocol을 우선한다. x0의 FDT 주소, EL, MMU/cache 상태, reserved memory 반영을 체크한다.
중심 객체의 생성과 공개를 나눈다
이 글의 중심 객체는 struct bootm_headers / ARM64 Image header다. 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.
성공 flag와 실제 완료 시점을 맞춘다
Image header → bootm states → FDT/initrd setup 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 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
booti는 Image 배치와 bootm state machine을 연결한다
ARM64 Image header에서 text offset, image size와 flags를 읽고 현재 주소에서 실행 가능한지, 이동이나 압축 해제가 필요한지 계산한다. source와 destination이 겹칠 때 memmove 방향과 scratch 공간을 확인한다.
kernel, initrd, FDT 세 구간과 U-Boot runtime, reserved memory가 겹치지 않도록 LMB reservation을 대조한다.
FDT fixup은 Linux가 보는 hardware 계약을 마지막으로 바꾼다
memory node, chosen bootargs, initrd start/end, reserved-memory와 MAC address가 handoff 직전에 수정될 수 있다. 원본 DTB와 최종 DTB를 dump해 어떤 코드가 값을 바꿨는지 분리한다.
FDT 여유 공간이 부족한 실패를 무시하면 일부 property만 반영된 tree를 넘길 수 있다. 각 fixup return을 확인한다.
마지막 분기 전에 CPU와 device 상태를 닫는다
cache clean/invalidate, interrupt disable, secondary CPU와 DMA 정지, watchdog 정책을 architecture handoff 코드에서 확인한다. Linux entry register 계약상 x0는 FDT 주소이고 다른 argument register 조건도 지켜야 한다.
커널 첫 instruction fault는 image 자체뿐 아니라 잘못된 EL, MMU/cache 잔존 상태나 FDT 주소에서 올 수 있으므로 마지막 U-Boot PC와 첫 kernel PC를 연속으로 기록한다.
OBJECT LIFETIME
객체와 수명
| 대상 | 만들어지는 시점 | 유효 범위 | 확인할 조건 |
|---|---|---|---|
struct bootm_headers / ARM64 Image header | Image header | kernel entry 또는 오류 정리 완료까지 | 진입 전제와 상태 계약 |
| 입력 buffer / metadata | booti command | parse와 검증이 끝날 때까지 | 길이, 정렬, 소유권, 변조 가능성 |
| 등록된 list / descriptor | bootm states | 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 | Image magic 불일치 | 명령 거부 | Image header |
| 02 | FDT relocation 충돌 | early boot hang | bootm states |
| 03 | cache clean 누락 | kernel이 오래된 DT/코드 관찰 | FDT/initrd setup |
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 | 전처리 결과 | make <board>_defconfig && make V=1 | 선택된 CONFIG와 실제 compile/link 명령을 보관한다. |
| 02 | symbol과 section | ${CROSS_COMPILE}nm -n u-boot | grep 'int do_booti' | symbol 주소가 기대한 stage와 image에 들어갔는지 확인한다. |
| 03 | 어셈블리 대조 | ${CROSS_COMPILE}objdump -drS u-boot | C 한 줄이 실제 branch, relocation, memory access로 어떻게 바뀌었는지 본다. |
| 04 | 주소 배치 | bdinfo | relocaddr, malloc, FDT, stack과 DRAM bank 주소를 한 번에 기록한다. |
| 05 | runtime 관찰 | dm tree; dm uclass; printenv | driver model과 환경이 이 단계에서 실제로 공개되었는지 확인한다. |
LAB
직접 확인할 실험
- 01booti 직전 booti_start/size 로그 추가
Image header진입 전후에 ARM64 Image의 주소·크기·반환값과 timestamp를 함께 남긴다. - 02FDT chosen과 initrd 주소를 kernel early log와 대조
bootm states진입 전후에 bootm_headers의 주소·크기·반환값과 timestamp를 함께 남긴다. - 03분기 직전 CurrentEL, SCTLR, x0 기록
FDT/initrd setup진입 전후에 working FDT의 주소·크기·반환값과 timestamp를 함께 남긴다.
PRIMARY REFERENCES