QUESTION
device_probe와 의존 장치 활성화 단계에서 실제로 바뀌는 상태는 무엇인가?
DM_FLAG_ACTIVATED는 driver probe보다 먼저 설정된다. 의존 장치를 probe하는 동안 같은 장치로 재진입해도 중복 초기화하지 않도록 하는 표식이며, 이것만으로 hardware 초기화 완료를 판정하지 않는다.
ACTIVATED 비트는 probe 도중에도 설정되어 있다. driver와 후처리의 성공 반환을 따로 확인하며, fail 경로는 이 비트를 지우고 device_free()로 할당 상태를 정리한다. 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 udevice flags / private data를 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
각 단계의 입력과 처리 후 바뀌는 상태를 정리한 표다. 사용 중인 소스 버전에서 다른 필드를 변경한다면 그에 맞춰 표도 수정한다.
| # | 단계 | 진입 시 신뢰할 상태 | 성공 뒤 남아야 할 상태 | 다음 소비자 |
|---|---|---|---|---|
| 01 | lookup | 부트 CPU의 동기 실행 문맥 | bound device | parent probe |
| 02 | parent probe | lookup 완료 상태 | allocated private data | DM_FLAG_ACTIVATED 설정 |
| 03 | DM_FLAG_ACTIVATED 설정 | parent probe 완료 상태 | dependency providers | power/pinctrl |
| 04 | power/pinctrl | DM_FLAG_ACTIVATED 설정 완료 상태 | active hardware | driver probe |
| 05 | driver probe | power/pinctrl 완료 상태 | active hardware | post-probe 또는 실패 정리 |
| 06 | post-probe 또는 실패 정리 | driver probe 완료 상태 | active hardware | 이 단계의 처리 결과를 사용하는 코드 |
분석 범위의 전제와 비교해, 다음 단계에 잘못된 입력을 넘긴 부분부터 조사한다.
UPSTREAM SOURCE
원본 코드
아래 코드는 U-Boot v2026.07의 drivers/core/device.c에서 485-619줄을 그대로 가져온 것이다. 설명을 위해 실제 코드를 가짜 의사 코드로 바꾸지 않았다.
485int device_probe(struct udevice *dev)
486{
487 const struct driver *drv;
488 int ret;
489
490 if (!dev)
491 return -EINVAL;
492
493 if (dev_get_flags(dev) & DM_FLAG_ACTIVATED)
494 return 0;
495
496 ret = device_notify(dev, EVT_DM_PRE_PROBE);
497 if (ret)
498 return ret;
499
500 drv = dev->driver;
501 assert(drv);
502
503 ret = device_of_to_plat(dev);
504 if (ret)
505 goto fail;
506
507 /* Ensure all parents are probed */
508 if (dev->parent) {
509 ret = device_probe(dev->parent);
510 if (ret)
511 goto fail;
512
513 /*
514 * The device might have already been probed during
515 * the call to device_probe() on its parent device
516 * (e.g. PCI bridge devices). Test the flags again
517 * so that we don't mess up the device.
518 */
519 if (dev_get_flags(dev) & DM_FLAG_ACTIVATED)
520 return 0;
521 }
522
523 dev_or_flags(dev, DM_FLAG_ACTIVATED);
524
525 if (CONFIG_IS_ENABLED(POWER_DOMAIN) && dev->parent &&
526 (device_get_uclass_id(dev) != UCLASS_POWER_DOMAIN) &&
527 !(drv->flags & DM_FLAG_DEFAULT_PD_CTRL_OFF)) {
528 ret = dev_power_domain_on(dev);
529 if (ret)
530 goto fail;
531 }
532
533 /*
534 * Process pinctrl for everything except the root device, and
535 * continue regardless of the result of pinctrl. Don't process pinctrl
536 * settings for pinctrl devices since the device may not yet be
537 * probed.
538 *
539 * This call can produce some non-intuitive results. For example, on an
540 * x86 device where dev is the main PCI bus, the pinctrl device may be
541 * child or grandchild of that bus, meaning that the child will be
542 * probed here. If the child happens to be the P2SB and the pinctrl
543 * device is a child of that, then both the pinctrl and P2SB will be
544 * probed by this call. This works because the DM_FLAG_ACTIVATED flag
545 * is set just above. However, the PCI bus' probe() method and
546 * associated uclass methods have not yet been called.
547 */
548 if (dev->parent && device_get_uclass_id(dev) != UCLASS_PINCTRL) {
549 ret = pinctrl_select_state(dev, "default");
550 if (ret && ret != -ENOSYS)
551 log_debug("Device '%s' failed to configure default pinctrl: %d (%s)\n",
552 dev->name, ret, errno_str(ret));
553 }
554
555 if (CONFIG_IS_ENABLED(IOMMU) && dev->parent &&
556 (device_get_uclass_id(dev) != UCLASS_IOMMU)) {
557 ret = dev_iommu_enable(dev);
558 if (ret)
559 goto fail;
560 }
561
562 ret = device_get_dma_constraints(dev);
563 if (ret)
564 goto fail;
565
566 ret = uclass_pre_probe_device(dev);
567 if (ret)
568 goto fail;
569
570 if (dev->parent && dev->parent->driver->child_pre_probe) {
571 ret = dev->parent->driver->child_pre_probe(dev);
572 if (ret)
573 goto fail;
574 }
575
576 /* Only handle devices that have a valid ofnode */
577 if (dev_has_ofnode(dev)) {
578 /*
579 * Process 'assigned-{clocks/clock-parents/clock-rates}'
580 * properties
581 */
582 ret = clk_set_defaults(dev, CLK_DEFAULTS_PRE);
583 if (ret)
584 goto fail;
585 }
586
587 if (drv->probe) {
588 ret = drv->probe(dev);
589 if (ret)
590 goto fail;
591 }
592
593 ret = uclass_post_probe_device(dev);
594 if (ret)
595 goto fail_uclass;
596
597 if (dev->parent && device_get_uclass_id(dev) == UCLASS_PINCTRL) {
598 ret = pinctrl_select_state(dev, "default");
599 if (ret && ret != -ENOSYS)
600 log_debug("Device '%s' failed to configure default pinctrl: %d (%s)\n",
601 dev->name, ret, errno_str(ret));
602 }
603
604 ret = device_notify(dev, EVT_DM_POST_PROBE);
605 if (ret)
606 goto fail_event;
607
608 return 0;
609fail_event:
610fail_uclass:
611 if (device_remove(dev, DM_REMOVE_NORMAL)) {
612 dm_warn("%s: Device '%s' failed to remove on error path\n",
613 __func__, dev->name);
614 }
615fail:
616 dev_bic_flags(dev, DM_FLAG_ACTIVATED);
617
618 device_free(dev);
619
READING CONTRACT
발췌 범위와 읽기 기준
원문 485-619줄에는 앞뒤 문맥이 포함됩니다. 기준 구문 int device_probe(struct udevice *dev)은 L485에 있습니다. 발췌 첫 줄을 함수 정의의 시작으로 해석하지 않습니다.
DM_FLAG_ACTIVATED는 driver probe보다 먼저 설정된다. 의존 장치를 probe하는 동안 같은 장치로 재진입해도 중복 초기화하지 않도록 하는 표식이며, 이것만으로 hardware 초기화 완료를 판정하지 않는다.
dev_or_flags(dev, DM_FLAG_ACTIVATED);parent probe 이후, power-domain·pinctrl·driver probe보다 앞서 재진입 방지 표식을 세운다. 아래 주석의 PCI bus/P2SB 사례가 이 순서를 설명한다.
ret = drv->probe(dev);장치 driver의 실제 probe callback을 호출한다. ACTIVATED는 이미 설정되어 있으므로 callback 성공 여부는 ret로 따로 판단한다.
dev_bic_flags(dev, DM_FLAG_ACTIVATED);오류 경로가 공통으로 도달하는 fail 지점에서 활성 표식을 제거한다. 뒤의 device_free()와 함께 실패한 probe 상태를 정리한다.
DETAILS
내부 동작을 더 깊게 읽기
진입 조건을 먼저 고정한다
lookup에서 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.
DM_FLAG_ACTIVATED는 driver probe보다 먼저 설정된다. 의존 장치를 probe하는 동안 같은 장치로 재진입해도 중복 초기화하지 않도록 하는 표식이며, 이것만으로 hardware 초기화 완료를 판정하지 않는다.
중심 객체의 생성과 공개를 나눈다
이 글의 중심 객체는 struct udevice flags / private data다. 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 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.
성공 flag와 실제 완료 시점을 맞춘다
parent probe → DM_FLAG_ACTIVATED 설정 → power/pinctrl → driver probe 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.
제어권을 넘기기 전에 확인할 조건을 정리한다
정상 경로는 post-probe 또는 실패 정리에서 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.
IMPLEMENTATION NOTES
구현을 읽을 때 놓치기 쉬운 부분
probe 전에는 parent와 provider가 먼저 활성화된다
device probe는 단순히 driver callback 하나를 호출하지 않는다. parent probe, uclass pre-probe, power domain, clock, reset, pinctrl 같은 의존 자원을 준비한 뒤 driver probe로 들어갈 수 있으므로 실패 stack의 가장 아래 callback만 보면 원인을 놓친다.
provider가 아직 bind되지 않은 경우와 probe가 실패한 경우의 return code를 구분한다. bootloader는 Linux처럼 무제한 deferred probe를 보장하지 않으므로 재시도 주체가 command인지 framework인지 확인한다.
ACTIVE flag는 모든 필드가 공개된 뒤 세운다
driver private data, uclass private data와 resource가 준비되기 전에 active 상태가 보이면 다른 lookup이 부분 객체를 사용할 수 있다. 반대로 callback 성공 뒤 flag 설정 전에 오류가 나면 remove 경로가 어떤 resource를 정리해야 하는지 모호해진다.
probe 실패 후 dev->driver_data, private pointer, clock enable과 child list가 이전 상태로 돌아가는지 재시도 전후를 비교한다.
장치 지연은 누적 경로로 측정한다
storage나 USB probe 지연은 parent bus, regulator, PHY, reset timeout이 합쳐진 결과다. device 하나의 총 시간뿐 아니라 단계별 timestamp와 return code를 남겨 latency 상한을 만든다.
존재하지 않는 optional device의 timeout이 매 boot 반복되는지, 실패한 device가 bootflow scan마다 다시 probe되는지도 확인한다.
OBJECT LIFETIME
객체와 수명
| 대상 | 만들어지는 시점 | 유효 범위 | 확인할 조건 |
|---|---|---|---|
struct udevice flags / private data | parent probe | post-probe 또는 실패 정리 또는 오류 정리 완료까지 | 진입 전제와 상태 계약 |
| 입력 buffer / metadata | lookup | parse와 검증이 끝날 때까지 | 길이, 정렬, 소유권, 변조 가능성 |
| 등록된 list / descriptor | DM_FLAG_ACTIVATED 설정 | 하위 시스템을 종료하거나 다음 이미지에 제어권을 넘길 때까지 | 중복 등록, 해제된 객체를 가리키는 포인터, 오류 후 자원 정리 |
| hardware 또는 persistent state | 실제 write/probe가 완료된 뒤 | reset 또는 명시적 해제·갱신까지 | 쓰기 완료, 시간 초과, 전원 차단, 이전 상태 복원 |
최종 부트로더 이미지 | link/image 생성 시점 | 다음 stage가 새 image로 교체할 때까지 | 적재 주소, 진입점, 섹션, 헤더의 일치 여부 |
FAILURE PATH
실패 지점과 증상
| # | 조건 | 관찰되는 증상 | 먼저 볼 단계 |
|---|---|---|---|
| 01 | clock provider 미probe | -ENODEV | parent probe |
| 02 | probe 중 재귀 순환 | stack 또는 deadlock | DM_FLAG_ACTIVATED 설정 |
| 03 | 오류 unwind 누락 | regulator가 켜진 채 남음 | power/pinctrl |
로그가 끊긴 함수뿐 아니라 그 함수에 주소, 크기, 플래그를 전달한 앞 단계도 조사한다. 오류 처리 후 등록된 객체나 하드웨어 설정이 그대로 남아 있는지도 확인한다.
EVIDENCE
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.
| # | 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 device_probe' | 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
- 01dm uclass와 dm tree를 probe 전후 비교
parent probe진입 전후에 bound device의 주소·크기·반환값과 timestamp를 함께 남긴다. - 02provider probe 실패를 주입해 반환 경로 확인
DM_FLAG_ACTIVATED 설정진입 전후에 allocated private data의 주소·크기·반환값과 timestamp를 함께 남긴다. - 03probe callback 시간 측정
power/pinctrl진입 전후에 dependency providers의 주소·크기·반환값과 timestamp를 함께 남긴다.
PRIMARY REFERENCES