읽는 지도
block/storage 계층은 page cache나 filesystem 요청을 device queue scheduling 문제로 바꾼다. bio와 request의 lifetime, merge policy, hardware queue mapping을 구분해서 읽어야 한다.
함수 이름보다 입력 객체와 출력 객체를 먼저 본다. 이 토픽에서 어떤 구조체가 생성, 연결, publish, retire되는지 표시한다.
정상 경로와 실패 경로를 같은 무게로 본다. kernel code의 품질은 성공 path보다 error unwind, hotplug, teardown에서 더 잘 드러난다.
왼쪽은 입력 또는 상위 계층이고, 오른쪽으로 갈수록 실제 상태 변경이 커진다. 문C식으로 읽을 때는 이 그림을 먼저 머리에 놓고 코드 조각을 끼워 넣는다.
원본 코드 좌표
Linux 6.18.37 LTS에서 열 파일
Linux 6.18.37 LTS: block/genhd.c
Linux 6.18.37 LTS: block/partitions/core.c
Linux 6.18.37 LTS: include/linux/blkdev.h설명: 첫 파일은 보통 진입 함수가 있는 곳이고, 나머지는 구조체 정의, architecture glue, callback 구현을 확인할 때 같이 연다. 파일을 여러 개 놓고 봐야 이 토픽의 boundary가 보인다.
대표 코드
blk_add_partitions
md_autodetect_dev(part->bd_dev);
return true;
}
static int blk_add_partitions(struct gendisk *disk)
{
struct parsed_partitions *state;
int ret = -EAGAIN, p;
if (disk->flags & GENHD_FL_NO_PART)
return 0;
if (test_bit(GD_SUPPRESS_PART_SCAN, &disk->state))
return 0;
state = check_partition(disk);
if (!state)
return 0;
if (IS_ERR(state)) {
/*
* I/O error reading the partition table. If we tried to read
* beyond EOD, retry after unlocking the native capacity.
*/
if (PTR_ERR(state) == -ENOSPC) {
printk(KERN_WARNING "%s: partition table beyond EOD, ",
disk->disk_name);
if (disk_unlock_native_capacity(disk))
return -EAGAIN;
}
return -EIO;
}
/*
* Partitions are not supported on host managed zoned block devices.
*/
if (disk->queue->limits.zoned == BLK_ZONED_HM) {
pr_warn("%s: ignoring partition table on host managed zoned block device\n",
disk->disk_name);
ret = 0;읽는 법: 이 절편에서 먼저 볼 것은 return 값이 아니라 상태 변경이다. 어떤 lock을 잡은 뒤 어떤 필드를 바꾸는지, 실패하면 어느 label로 빠지는지, 그리고 바뀐 상태를 다음 호출자가 어떤 전제로 소비하는지 표시한다.
bdev_disk_changed
out_free_state:
free_partitions(state);
return ret;
}
int bdev_disk_changed(struct gendisk *disk, bool invalidate)
{
struct block_device *part;
unsigned long idx;
int ret = 0;
lockdep_assert_held(&disk->open_mutex);
if (!disk_live(disk))
return -ENXIO;
rescan:
if (disk->open_partitions)
return -EBUSY;
sync_blockdev(disk->part0);
invalidate_bdev(disk->part0);
xa_for_each_start(&disk->part_tbl, idx, part, 1)
delete_partition(part);
clear_bit(GD_NEED_PART_SCAN, &disk->state);
/*
* Historically we only set the capacity to zero for devices that
* support partitions (independ of actually having partitions created).
* Doing that is rather inconsistent, but changing it broke legacy
* udisks polling for legacy ide-cdrom devices. Use the crude check
* below to get the sane behavior for most device while not breaking
* userspace for this particular setup.
*/
if (invalidate) {
if (!(disk->flags & GENHD_FL_NO_PART) ||
!(disk->flags & GENHD_FL_REMOVABLE))
set_capacity(disk, 0);
}읽는 법: 이 절편에서 먼저 볼 것은 return 값이 아니라 상태 변경이다. 어떤 lock을 잡은 뒤 어떤 필드를 바꾸는지, 실패하면 어느 label로 빠지는지, 그리고 바뀐 상태를 다음 호출자가 어떤 전제로 소비하는지 표시한다.
함수별 독해
gendisk가 보이는 capacity 안에서 partition table을 읽고 block_device child들을 생성한다.
이 섹션은 원본 코드 발췌를 함수 이름 단위로 끊어, 각 함수가 어떤 전제 조건을 만들고 다음 함수가 무엇을 소비하는지 추적한다.
각 노드는 독립 함수가 아니라 전제 조건을 생산하고 소비하는 연결점이다. 코드를 읽을 때는 노드 사이에서 어떤 필드가 바뀌는지 표시한다.
1. blk_add_partitions
blk_add_partitions 주변에서는 gendisk를 중심으로 본다. 이 필드는 whole disk identity 역할을 하므로, 함수가 끝날 때 disk registered 상태가 실제로 성립했는지 확인해야 한다.
원본 코드에서 볼 순서는 입력 범위 검증, 중심 필드 갱신, 다른 계층에 보이는 publish 지점, 실패 시 되돌림 순서다. 이 네 칸이 맞아야 다음 함수가 capacity와 queue publish을 전제로 삼을 수 있다.
자주 틀리는 해석: partition scan을 filesystem mount와 같은 단계로 봄
2. bdev_disk_changed
bdev_disk_changed 주변에서는 block_device를 중심으로 본다. 이 필드는 opened device object 역할을 하므로, 함수가 끝날 때 scan triggered 상태가 실제로 성립했는지 확인해야 한다.
원본 코드에서 볼 순서는 입력 범위 검증, 중심 필드 갱신, 다른 계층에 보이는 publish 지점, 실패 시 되돌림 순서다. 이 네 칸이 맞아야 다음 함수가 partition table read을 전제로 삼을 수 있다.
자주 틀리는 해석: capacity 변경 뒤 rescan race를 무시함
| 함수 | 입력 | 상태 변경 | 검증 질문 |
|---|---|---|---|
| blk_add_partitions | gendisk, caller context, subsystem 전제 조건 | disk registered: capacity와 queue publish | partition scan을 filesystem mount와 같은 단계로 봄 문제를 코드상 어느 조건문 또는 error label에서 분리하는가 |
| bdev_disk_changed | block_device, caller context, subsystem 전제 조건 | scan triggered: partition table read | capacity 변경 뒤 rescan race를 무시함 문제를 코드상 어느 조건문 또는 error label에서 분리하는가 |
구조체 / 필드 해설
여기서는 “어떤 구조체가 있다”가 아니라 그 필드가 어느 단계에서 쓰기 가능하고 어느 단계부터 관찰 가능한지를 본다. 박사급 리뷰에서는 필드의 뜻보다 보호 규칙이 먼저다.
필드는 구조체 안에 흩어져 있지만, 실제 실행에서는 위 순서로 의미가 이어진다.
| 필드 | 읽는 법 | 확인 |
|---|---|---|
| gendisk | whole disk identity | 누가 쓰고, 누가 보호하고, 언제 lifetime이 끝나는지 원본 코드에서 확인 |
| block_device | opened device object | 누가 쓰고, 누가 보호하고, 언제 lifetime이 끝나는지 원본 코드에서 확인 |
| parsed_partitions | scan result | 누가 쓰고, 누가 보호하고, 언제 lifetime이 끝나는지 원본 코드에서 확인 |
| bd_meta_info | partition metadata | 누가 쓰고, 누가 보호하고, 언제 lifetime이 끝나는지 원본 코드에서 확인 |
상태 전이 그림
상태 전이를 따로 그리는 이유는 정상 path와 실패 path를 같은 표에서 보기 위해서다. 커널 regression은 흔히 마지막 상태가 아니라 중간 상태를 외부에 publish한 뒤 rollback하지 못해서 생긴다.
상태 전이는 단방향처럼 그렸지만, 실패 경로에서는 대부분 역순 rollback이 붙는다.
| 상태 | 의미 | 진입 조건 | 깨지는 지점 |
|---|---|---|---|
| disk registered | capacity와 queue publish | 앞 단계 함수가 전제 조건을 만들고 error path가 정리된 뒤 | 다음 단계가 이 상태를 너무 일찍 소비하거나 늦게 정리할 때 |
| scan triggered | partition table read | 앞 단계 함수가 전제 조건을 만들고 error path가 정리된 뒤 | 다음 단계가 이 상태를 너무 일찍 소비하거나 늦게 정리할 때 |
| parts added | minor device 생성 | 앞 단계 함수가 전제 조건을 만들고 error path가 정리된 뒤 | 다음 단계가 이 상태를 너무 일찍 소비하거나 늦게 정리할 때 |
| uevent emitted | userspace가 device node 인식 | 앞 단계 함수가 전제 조건을 만들고 error path가 정리된 뒤 | 다음 단계가 이 상태를 너무 일찍 소비하거나 늦게 정리할 때 |
불변조건 / 실패 케이스
partition scan 의 중심 객체가 publish된 뒤에는 마지막 참조가 사라지기 전까지 teardown path가 모든 callback, timer, IRQ, worker와 경합하지 않아야 한다.
상태 필드를 바꾼 뒤 다른 CPU나 하위 계층이 관찰할 수 있다면 lock, barrier, refcount, RCU 중 어느 장치가 visibility를 보장하는지 확인한다.
중간 단계 실패는 성공 단계의 역순으로 되돌아가야 한다. goto label이 많은 코드는 label 이름보다 어느 resource가 이미 획득됐는지를 표로 적는다.
embedded bring-up에서는 panic보다 silence, timeout, deferred probe, interrupt flood처럼 간접 증상으로 드러나는 경우가 많다.
partition scan을 filesystem mount와 같은 단계로 봄
capacity 변경 뒤 rescan race를 무시함
device-mapper와 physical partition을 섞음
계측 / 검증
계측은 printk 위치 경쟁이 아니라 가설 검증이다. 먼저 위 상태표에서 멈춘 state를 정하고, 그 state를 바꾸는 함수와 그 결과를 소비하는 함수를 동시에 본다.
| 도구 | 보는 것 | 해석 |
|---|---|---|
| block:block_bio_queue | partition scan 의 상태 전이가 어느 지점에서 멈추는지 확인 | 로그가 찍힌 위치를 완료 시점으로 단정하지 말고, 바로 앞뒤 필드 변경을 원본에서 확인 |
| udevadm monitor | partition scan 의 상태 전이가 어느 지점에서 멈추는지 확인 | 로그가 찍힌 위치를 완료 시점으로 단정하지 말고, 바로 앞뒤 필드 변경을 원본에서 확인 |
| lsblk | partition scan 의 상태 전이가 어느 지점에서 멈추는지 확인 | 로그가 찍힌 위치를 완료 시점으로 단정하지 말고, 바로 앞뒤 필드 변경을 원본에서 확인 |
| ftrace:blk_add_partitions | partition scan 의 상태 전이가 어느 지점에서 멈추는지 확인 | 로그가 찍힌 위치를 완료 시점으로 단정하지 말고, 바로 앞뒤 필드 변경을 원본에서 확인 |
# 예시: tracefs가 켜진 보드에서 토픽별 event를 좁혀 본다.
mount -t tracefs nodev /sys/kernel/tracing
echo function_graph > /sys/kernel/tracing/current_tracer
echo ':mod:*' > /sys/kernel/tracing/set_ftrace_filter
cat /sys/kernel/tracing/trace_pipe연구 질문
- partition scan 의 state machine을 네 단계로 줄였을 때, 실제 코드에서 빠지는 intermediate state는 무엇인가?
- partition scan 의 fast path가 생략한 검사는 어느 init path 또는 slow path에서 보증되는가?
- 실험으로 확인한다면 'partition scan을 filesystem mount와 같은 단계로 봄' 문제를 어떤 tracepoint와 counter로 분리할 수 있는가?
- 실험으로 확인한다면 'capacity 변경 뒤 rescan race를 무시함' 문제를 어떤 tracepoint와 counter로 분리할 수 있는가?