U-Boot · source analysis

device_bind와 장치 객체 생성

driver와 DT node를 `struct udevice`로 묶고 parent/uclass 목록에 연결하는 bind 단계를 읽습니다.

표의 버전은 소스 분석 기준이며 최신 보안 버전 권고가 아닙니다. TF-A LTS 2.14.3 이후에는 보안 수정이 있습니다. 제품 적용 시 공식 변경 기록과 사용 플랫폼의 errata를 확인하세요.

Series
09 / 22
Baseline
v2026.07
Commit
ece349ade297
Source
drivers/core/device.c:225-313 (발췌 범위)

device_bind와 장치 객체 생성 단계에서 실제로 바뀌는 상태는 무엇인가?

bind는 레지스터를 만지는 probe가 아니다. 이름, driver, node, parent, uclass와 자동 할당 데이터가 만들어지는 범위를 정확히 구분한다.

목록에 공개되는 udevice는 parent, driver와 uclass 연결이 모두 일관된 상태여야 한다. 이 문장을 기준으로 코드를 위에서 아래로 읽으면, 함수 이름을 외우는 대신 어느 시점에 어떤 상태를 신뢰할 수 있는지 판단할 수 있다.

객체와 주소가 놓이는 구조

그림 1. device_bind와 장치 객체 생성에서 입력, 내부 상태, 출력의 경계
입력과 전제내부 상태외부로 공개되는 결과
01driver metadata
02udevice allocation
03parent relation
04uclass membership

struct udevice를 중심에 놓고 왼쪽의 입력이 어떤 검사를 거쳐 오른쪽 결과로 공개되는지 표시했다. 실제 디버깅에서는 각 블록의 주소와 크기를 로그에 대입한다.

실행 흐름

그림 2. 정상 경로의 주요 호출과 상태 전달
DT node
driver match
device_bind
uclass link
child list

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.

단계별 입력과 출력

각 단계의 입력과 처리 후 바뀌는 상태를 정리한 표다. 사용 중인 소스 버전에서 다른 필드를 변경한다면 그에 맞춰 표도 수정한다.

#단계진입 시 신뢰할 상태성공 뒤 남아야 할 상태다음 소비자
01DT noderelocation 후 driver-model 관리 문맥driver metadatadriver match
02driver matchDT node 완료 상태udevice allocationdevice_bind
03device_binddriver match 완료 상태parent relationuclass link
04uclass linkdevice_bind 완료 상태uclass membershipchild list
05child listuclass link 완료 상태uclass membership이 단계의 처리 결과를 사용하는 코드

분석 범위의 전제와 비교해, 다음 단계에 잘못된 입력을 넘긴 부분부터 조사한다.

원본 코드

아래 코드는 U-Boot v2026.07의 drivers/core/device.c에서 225-313줄을 그대로 가져온 것이다. 설명을 위해 실제 코드를 가짜 의사 코드로 바꾸지 않았다.

commitece349ade2973e220f524ce59e59711cc919263fanchor · L249int device_bind(struct udevice *parent
225fail_alloc2:
226	if (CONFIG_IS_ENABLED(DM_DEVICE_REMOVE)) {
227		if (dev_get_flags(dev) & DM_FLAG_ALLOC_PDATA) {
228			free(dev_get_plat(dev));
229			dev_set_plat(dev, NULL);
230		}
231	}
232fail_alloc1:
233	devres_release_all(dev);
234
235	free(dev);
236
237	return ret;
238}
239
240int device_bind_with_driver_data(struct udevice *parent,
241				 const struct driver *drv, const char *name,
242				 ulong driver_data, ofnode node,
243				 struct udevice **devp)
244{
245	return device_bind_common(parent, drv, name, NULL, driver_data, node,
246				  0, devp);
247}
248
249int device_bind(struct udevice *parent, const struct driver *drv,
250		const char *name, void *plat, ofnode node,
251		struct udevice **devp)
252{
253	return device_bind_common(parent, drv, name, plat, 0, node, 0,
254				  devp);
255}
256
257int device_bind_by_name(struct udevice *parent, bool pre_reloc_only,
258			const struct driver_info *info, struct udevice **devp)
259{
260	struct driver *drv;
261	uint plat_size = 0;
262	int ret;
263
264	drv = lists_driver_lookup_name(info->name);
265	if (!drv)
266		return -ENOENT;
267	if (pre_reloc_only && !(drv->flags & DM_FLAG_PRE_RELOC))
268		return -EPERM;
269
270#if CONFIG_IS_ENABLED(OF_PLATDATA)
271	plat_size = info->plat_size;
272#endif
273	ret = device_bind_common(parent, drv, info->name, (void *)info->plat, 0,
274				 ofnode_null(), plat_size, devp);
275	if (ret)
276		return ret;
277
278	return ret;
279}
280
281int device_reparent(struct udevice *dev, struct udevice *new_parent)
282{
283	struct udevice *pos, *n;
284
285	assert(dev);
286	assert(new_parent);
287
288	device_foreach_child_safe(pos, n, dev->parent) {
289		if (pos->driver != dev->driver)
290			continue;
291
292		list_del(&dev->sibling_node);
293		list_add_tail(&dev->sibling_node, &new_parent->child_head);
294		dev->parent = new_parent;
295
296		break;
297	}
298
299	return 0;
300}
301
302static void *alloc_priv(int size, uint flags)
303{
304	void *priv;
305
306	if (flags & DM_FLAG_ALLOC_PRIV_DMA) {
307		size = ROUND(size, ARCH_DMA_MINALIGN);
308		priv = memalign(ARCH_DMA_MINALIGN, size);
309		if (priv) {
310			memset(priv, '\0', size);
311
312			/*
313			 * Ensure that the zero bytes are flushed to memory.

발췌 범위와 읽기 기준

원문 225-313줄에는 앞뒤 문맥이 포함됩니다. 기준 구문 int device_bind(struct udevice *parent은 L249에 있습니다. 발췌 첫 줄을 함수 정의의 시작으로 해석하지 않습니다.

bind는 레지스터를 만지는 probe가 아니다. 이름, driver, node, parent, uclass와 자동 할당 데이터가 만들어지는 범위를 정확히 구분한다.

내부 동작을 더 깊게 읽기

01

진입 조건을 먼저 고정한다

DT node에서 들어온 실행은 relocation 후 driver-model 관리 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.

bind는 레지스터를 만지는 probe가 아니다. 이름, driver, node, parent, uclass와 자동 할당 데이터가 만들어지는 범위를 정확히 구분한다.

02

중심 객체의 생성과 공개를 나눈다

이 글의 중심 객체는 struct udevice다. 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 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.

04

성공 flag와 실제 완료 시점을 맞춘다

driver match → device_bind → uclass link 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.

05

제어권을 넘기기 전에 확인할 조건을 정리한다

정상 경로는 child list에서 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.

구현을 읽을 때 놓치기 쉬운 부분

01

bind는 객체를 만들지만 hardware를 켜지 않는다

device_bind()는 driver, parent, uclass, ofnode를 연결하고 platform data와 이름을 준비한다. MMIO access, clock enable, reset 해제는 일반적으로 probe의 책임이므로 bind 성공을 장치 사용 가능 상태로 해석하면 안 된다.

driver의 bind() callback은 child device를 추가할 수 있다. parent bind가 뒤에서 실패하면 이미 연결한 child와 uclass entry를 역순으로 해제하는 경로를 확인한다.

02

ofnode와 plat data의 소유권을 구분한다

flat tree offset은 FDT blob이 유지되는 동안만 의미가 있고 live tree node는 별도 객체 수명을 가진다. relocation이나 control FDT 교체 뒤에도 저장한 ofnode가 유효한지 abstraction이 보장하는 범위를 본다.

자동 할당된 plat_ 영역과 board가 넘긴 static data는 해제 책임이 다르다. bind 재시도와 unbind에서 double free가 생기지 않도록 allocation flag를 확인한다.

03

이름과 sequence는 외부 인터페이스가 된다

device name, alias sequence와 uclass index는 command, environment, bootstd가 장치를 찾는 기준으로 쓰일 수 있다. DT alias가 빠지거나 중복되면 probe는 성공해도 mmc 0 같은 사용자-visible 번호가 달라진다.

bind 로그에는 driver name뿐 아니라 parent path, ofnode path, requested/assigned sequence를 함께 남긴다. 이름 충돌 오류는 두 device의 생성 경로를 모두 추적한다.

객체와 수명

대상만들어지는 시점유효 범위확인할 조건
struct udevicedriver matchchild list 또는 오류 정리 완료까지진입 전제와 상태 계약
입력 buffer / metadataDT nodeparse와 검증이 끝날 때까지길이, 정렬, 소유권, 변조 가능성
등록된 list / descriptordevice_bind하위 시스템을 종료하거나 다음 이미지에 제어권을 넘길 때까지중복 등록, 해제된 객체를 가리키는 포인터, 오류 후 자원 정리
hardware 또는 persistent state실제 write/probe가 완료된 뒤reset 또는 명시적 해제·갱신까지쓰기 완료, 시간 초과, 전원 차단, 이전 상태 복원
최종 부트로더 이미지link/image 생성 시점다음 stage가 새 image로 교체할 때까지적재 주소, 진입점, 섹션, 헤더의 일치 여부

실패 지점과 증상

#조건관찰되는 증상먼저 볼 단계
01bind 후 오류 정리 누락dangling listdriver match
02같은 node 중복 bind이름 충돌device_bind
03platdata 크기 오류인접 heap 손상uclass link

로그가 끊긴 함수뿐 아니라 그 함수에 주소, 크기, 플래그를 전달한 앞 단계도 조사한다. 오류 처리 후 등록된 객체나 하드웨어 설정이 그대로 남아 있는지도 확인한다.

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.

#목적명령 또는 계측판정 기준
01전처리 결과make <board>_defconfig && make V=1선택된 CONFIG와 실제 compile/link 명령을 보관한다.
02symbol과 section${CROSS_COMPILE}nm -n u-boot | grep 'int device_bind'symbol 주소가 기대한 stage와 image에 들어갔는지 확인한다.
03어셈블리 대조${CROSS_COMPILE}objdump -drS u-bootC 한 줄이 실제 branch, relocation, memory access로 어떻게 바뀌었는지 본다.
04주소 배치bdinforelocaddr, malloc, FDT, stack과 DRAM bank 주소를 한 번에 기록한다.
05runtime 관찰dm tree; dm uclass; printenvdriver model과 환경이 이 단계에서 실제로 공개되었는지 확인한다.

직접 확인할 실험

  1. 01
    dm tree에서 bound-only 장치 확인

    driver match 진입 전후에 driver metadata의 주소·크기·반환값과 timestamp를 함께 남긴다.

  2. 02
    bind 실패 지점마다 list 길이 비교

    device_bind 진입 전후에 udevice allocation의 주소·크기·반환값과 timestamp를 함께 남긴다.

  3. 03
    dev->flags의 bound/probed bit 기록

    uclass link 진입 전후에 parent relation의 주소·크기·반환값과 timestamp를 함께 남긴다.

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