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Barebox · source analysis

ARM memory area와 MMU 초기화

등록된 memory bank와 reserved area를 page table로 옮기고 cacheable mapping을 만드는 과정을 읽습니다.

Series
05 / 19
Baseline
v2026.06.1
Commit
314c679eea2d
Source
arch/arm/cpu/mmu-common.c:141

ARM memory area와 MMU 초기화 단계에서 실제로 바뀌는 상태는 무엇인가?

RAM을 전부 normal cacheable로 매핑하지 않는다. image, stack, coherent region, MMIO와 reserved memory의 attribute를 구분한다.

같은 physical range가 충돌하는 memory attribute로 중복 mapping되지 않아야 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. ARM memory area와 MMU 초기화에서 입력, 내부 상태, 출력의 경계
입력과 전제내부 상태외부로 공개되는 결과
01RAM banks
02resource reservations
03translation tables
04DMA/MMIO attributes
INVARIANT

같은 physical range가 충돌하는 memory attribute로 중복 mapping되지 않아야 한다.

memory banks / translation tables를 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
memory banks
reserved regions
page tables
enable MMU/cache
runtime mappings

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

호출 순서를 함수 이름으로만 외우지 않고, 각 단계가 무엇을 받아 무엇을 공개하는지 적은 표다. 실제 소스에서 생산 필드가 다르면 표를 고치는 방식으로 사용한다.

#단계진입 시 신뢰할 상태성공 뒤 남아야 할 상태다음 소비자
01memory banks부트 CPU의 동기 실행 문맥RAM banksreserved regions
02reserved regionsmemory banks 완료 상태resource reservationspage tables
03page tablesreserved regions 완료 상태translation tablesenable MMU/cache
04enable MMU/cachepage tables 완료 상태DMA/MMIO attributesruntime mappings
05runtime mappingsenable MMU/cache 완료 상태DMA/MMIO attributes최종 최종 부트로더 이미지 또는 다음 stage

공통 불변 조건: 같은 physical range가 충돌하는 memory attribute로 중복 mapping되지 않아야 한다. 한 단계의 출력이 다음 단계의 입력 조건을 만족하지 않으면 오류가 실제로 드러난 위치보다 앞의 생산 단계부터 조사한다.

원본 코드

아래 코드는 Barebox v2026.06.1의 arch/arm/cpu/mmu-common.c에서 141-195줄을 그대로 가져온 것이다. 설명을 위해 실제 코드를 가짜 의사 코드로 바꾸지 않았다.

commit314c679eea2d0ca847c64d1b646a1cf91225c0ecsymbolstatic int mmu_init(void)
141	 * those here.
142	 *
143	 * This code will become much less complex once we switch over to using
144	 * CONFIG_MEMORY_ATTRIBUTES for MMU as well.
145	 */
146	for_each_memory_bank(bank) {
147		struct resource *rsv;
148		resource_size_t pos;
149
150		pos = bank->res->start;
151
152		/* Skip reserved regions */
153		for_each_reserved_region(bank, rsv) {
154			if (pos != rsv->start)
155				remap_range_end_sans_image(pos, rsv->start, MAP_CACHED);
156			pos = rsv->end + 1;
157		}
158
159		remap_range_end_sans_image(pos, bank->res->end + 1, MAP_CACHED);
160	}
161
162	setup_trap_pages();
163}
164
165static int mmu_init(void)
166{
167	if (efi_is_payload())
168		return 0;
169
170	if (list_empty(&memory_banks)) {
171		resource_size_t start;
172		int ret;
173
174		/*
175		 * If you see this it means you have no memory registered.
176		 * This can be done either with arm_add_mem_device() in an
177		 * initcall prior to mmu_initcall or via devicetree in the
178		 * memory node.
179		 */
180		pr_emerg("No memory bank registered. Limping along with initial memory\n");
181
182		start = arm_mem_membase_get();
183		ret = barebox_add_memory_bank("initmem", start,
184					      arm_mem_endmem_get() - start);
185		if (ret)
186			panic("");
187	}
188
189	__mmu_init(get_cr() & CR_M);
190	mmu_remap_memory_banks();
191
192	return 0;
193}
194mmu_initcall(mmu_init);
195

141-195줄 해설

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

141* those here.

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

142*

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

143* This code will become much less complex once we switch over to using

원본 주석이 'This code will become much less complex once we switch over to using'라고 기록한 줄이다. 바로 아래 구현이 이 전제와 같은 순서·단위를 사용하는지 대조한다.

144* CONFIG_MEMORY_ATTRIBUTES for MMU as well.

원본 주석이 'CONFIG_MEMORY_ATTRIBUTES for MMU as well.'라고 기록한 줄이다. 바로 아래 구현이 이 전제와 같은 순서·단위를 사용하는지 대조한다.

145*/

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

146for_each_memory_bank(bank) {

for_each_memory_bank(bank)를 호출한다. 반환값을 직접 사용하지 않으므로 이 함수가 실패를 내부 처리하는지 확인해야 한다. pointer 인자는 memory banks / translation tables의 소유권을 넘기는지 호출 동안만 빌리는지 구분하고, 호출 뒤 공개되는 상태를 DMA/MMIO attributes 항목과 대조한다.

147struct resource *rsv;

struct resource *rsv를 선언한다. 함수 안 선언이면 현재 stack frame, file scope와 static이면 image의 data/BSS에 놓인다. 이 값이 memory banks / translation tables를 직접 소유하는지 pointer만 빌리는지, 부트 CPU의 동기 실행 문맥를 벗어난 뒤에도 참조되는지 다음 대입과 callback 등록까지 따라간다.

148resource_size_t pos;

원본 148번 줄의 resource_size_t pos;는 앞의 struct resource *rsv; 결과를 받아 다음 다음 block 경계로 넘기는 중간 연산이다. 이 줄이 바꾸는 register·field·list link를 찾고, 변경 뒤에도 '같은 physical range가 충돌하는 memory attribute로 중복 mapping되지 않아야 한다' 조건이 유지되는지 확인한다.

149(빈 줄)

resource_size_t pos;까지의 동작과 pos = bank->res->start;에서 시작하는 동작을 나누는 빈 줄이다. 앞 블록이 만든 DMA/MMIO attributes 상태가 아래 블록의 입력으로 사용되는 경계다.

150pos = bank->res->start;

posbank->res->start를 = 연산으로 반영해 현재 scope의 계산 결과를 저장한다. 주소·크기 값이면 단위와 정렬, 덧셈 overflow를 함께 검산한다. 이후 runtime mappings 단계가 이 값을 처음 소비하는 지점을 찾는다. 실패 경로가 이 field를 이전 값으로 되돌리거나 객체 전체를 폐기하는지도 확인한다.

151(빈 줄)

pos = bank->res->start;까지의 동작과 /* Skip reserved regions */에서 시작하는 동작을 나누는 빈 줄이다. 앞 블록이 만든 DMA/MMIO attributes 상태가 아래 블록의 입력으로 사용되는 경계다.

152/* Skip reserved regions */

원본 주석이 'Skip reserved regions'라고 기록한 줄이다. 바로 아래 구현이 이 전제와 같은 순서·단위를 사용하는지 대조한다.

153for_each_reserved_region(bank, rsv) {

for_each_reserved_region(bank, rsv)를 호출한다. 반환 결과는 현재 줄 또는 다음 if (pos != rsv->start)에서 검사되는 흐름이다. pointer 인자는 memory banks / translation tables의 소유권을 넘기는지 호출 동안만 빌리는지 구분하고, 호출 뒤 공개되는 상태를 DMA/MMIO attributes 항목과 대조한다.

154if (pos != rsv->start)

pos != rsv->start를 검사해 진행 여부를 가른다. 거짓 경로와 참 경로 중 어느 쪽이 '같은 physical range가 충돌하는 memory attribute로 중복 mapping되지 않아야 한다' 조건을 보존하는지 다음 return 또는 goto까지 따라간다.

155remap_range_end_sans_image(pos, rsv->start, MAP_CACHED);

remap_range_end_sans_image(pos, rsv->start, MAP_CACHED)를 호출한다. 반환값을 직접 사용하지 않으므로 이 함수가 실패를 내부 처리하는지 확인해야 한다. pointer 인자는 memory banks / translation tables의 소유권을 넘기는지 호출 동안만 빌리는지 구분하고, 호출 뒤 공개되는 상태를 DMA/MMIO attributes 항목과 대조한다.

156pos = rsv->end + 1;

posrsv->end + 1를 = 연산으로 반영해 현재 scope의 계산 결과를 저장한다. 주소·크기 값이면 단위와 정렬, 덧셈 overflow를 함께 검산한다. 이후 runtime mappings 단계가 이 값을 처음 소비하는 지점을 찾는다. 실패 경로가 이 field를 이전 값으로 되돌리거나 객체 전체를 폐기하는지도 확인한다.

157}

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

158(빈 줄)

}까지의 동작과 remap_range_end_sans_image(pos, bank->res->end + 1, MAP_CACHED);에서 시작하는 동작을 나누는 빈 줄이다. 앞 블록이 만든 DMA/MMIO attributes 상태가 아래 블록의 입력으로 사용되는 경계다.

159remap_range_end_sans_image(pos, bank->res->end + 1, MAP_CACHED);

remap_range_end_sans_image(pos, bank->res->end + 1, MAP_CACHED)를 호출한다. 반환값을 직접 사용하지 않으므로 이 함수가 실패를 내부 처리하는지 확인해야 한다. pointer 인자는 memory banks / translation tables의 소유권을 넘기는지 호출 동안만 빌리는지 구분하고, 호출 뒤 공개되는 상태를 DMA/MMIO attributes 항목과 대조한다.

160}

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

161(빈 줄)

}까지의 동작과 setup_trap_pages();에서 시작하는 동작을 나누는 빈 줄이다. 앞 블록이 만든 DMA/MMIO attributes 상태가 아래 블록의 입력으로 사용되는 경계다.

162setup_trap_pages();

setup_trap_pages(인자 없음)를 호출한다. 반환값을 직접 사용하지 않으므로 이 함수가 실패를 내부 처리하는지 확인해야 한다. pointer 인자는 memory banks / translation tables의 소유권을 넘기는지 호출 동안만 빌리는지 구분하고, 호출 뒤 공개되는 상태를 DMA/MMIO attributes 항목과 대조한다.

163}

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

164(빈 줄)

}까지의 동작과 static int mmu_init(void)에서 시작하는 동작을 나누는 빈 줄이다. 앞 블록이 만든 DMA/MMIO attributes 상태가 아래 블록의 입력으로 사용되는 경계다.

165static int mmu_init(void)

mmu_init 함수 정의가 시작된다. 입력은 void이며, 부트 CPU의 동기 실행 문맥에서 호출된다는 전제로 반환 전까지의 상태 변화를 읽는다.

166{

바로 위 함수·조건·초기화의 block이 열린다. 이 scope 안에서 만들어지는 지역 객체와 오류 이동 지점을 memory banks / translation tables의 수명에 맞춰 묶어 읽는다.

167if (efi_is_payload())

efi_is_payload()를 검사해 진행 여부를 가른다. 거짓 경로와 참 경로 중 어느 쪽이 '같은 physical range가 충돌하는 memory attribute로 중복 mapping되지 않아야 한다' 조건을 보존하는지 다음 return 또는 goto까지 따라간다.

168return 0;

0를 호출자에게 반환한다. caller가 이 값을 검사한 뒤 부분 초기화된 memory banks / translation tables를 정리하거나 다음 단계로 진행하는지 확인한다.

169(빈 줄)

return 0;까지의 동작과 if (list_empty(&memory_banks)) {에서 시작하는 동작을 나누는 빈 줄이다. 앞 블록이 만든 DMA/MMIO attributes 상태가 아래 블록의 입력으로 사용되는 경계다.

170if (list_empty(&memory_banks)) {

list_empty(&memory_banks)를 검사해 진행 여부를 가른다. 거짓 경로와 참 경로 중 어느 쪽이 '같은 physical range가 충돌하는 memory attribute로 중복 mapping되지 않아야 한다' 조건을 보존하는지 다음 return 또는 goto까지 따라간다.

171resource_size_t start;

원본 171번 줄의 resource_size_t start;는 앞의 if (list_empty(&memory_banks)) { 결과를 받아 다음 int ret;로 넘기는 중간 연산이다. 이 줄이 바꾸는 register·field·list link를 찾고, 변경 뒤에도 '같은 physical range가 충돌하는 memory attribute로 중복 mapping되지 않아야 한다' 조건이 유지되는지 확인한다.

172int ret;

int ret를 선언한다. 함수 안 선언이면 현재 stack frame, file scope와 static이면 image의 data/BSS에 놓인다. 이 값이 memory banks / translation tables를 직접 소유하는지 pointer만 빌리는지, 부트 CPU의 동기 실행 문맥를 벗어난 뒤에도 참조되는지 다음 대입과 callback 등록까지 따라간다.

173(빈 줄)

int ret;까지의 동작과 /*에서 시작하는 동작을 나누는 빈 줄이다. 앞 블록이 만든 DMA/MMIO attributes 상태가 아래 블록의 입력으로 사용되는 경계다.

174/*

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

175* If you see this it means you have no memory registered.

원본 주석이 'If you see this it means you have no memory registered.'라고 기록한 줄이다. 바로 아래 구현이 이 전제와 같은 순서·단위를 사용하는지 대조한다.

176* This can be done either with arm_add_mem_device() in an

원본 주석이 'This can be done either with arm_add_mem_device() in an'라고 기록한 줄이다. 바로 아래 구현이 이 전제와 같은 순서·단위를 사용하는지 대조한다.

177* initcall prior to mmu_initcall or via devicetree in the

원본 주석이 'initcall prior to mmu_initcall or via devicetree in the'라고 기록한 줄이다. 바로 아래 구현이 이 전제와 같은 순서·단위를 사용하는지 대조한다.

178* memory node.

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

179*/

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

180pr_emerg("No memory bank registered. Limping along with initial memory\n");

pr_emerg("No memory bank registered. Limping along with initial memory\n")를 호출한다. 반환값을 직접 사용하지 않으므로 이 함수가 실패를 내부 처리하는지 확인해야 한다. pointer 인자는 memory banks / translation tables의 소유권을 넘기는지 호출 동안만 빌리는지 구분하고, 호출 뒤 공개되는 상태를 DMA/MMIO attributes 항목과 대조한다.

181(빈 줄)

pr_emerg("No memory bank registered. Limping along with initial memory\n");까지의 동작과 start = arm_mem_membase_get();에서 시작하는 동작을 나누는 빈 줄이다. 앞 블록이 만든 DMA/MMIO attributes 상태가 아래 블록의 입력으로 사용되는 경계다.

182start = arm_mem_membase_get();

startarm_mem_membase_get()를 = 연산으로 반영해 현재 scope의 계산 결과를 저장한다. 주소·크기 값이면 단위와 정렬, 덧셈 overflow를 함께 검산한다. 바로 다음 ret = barebox_add_memory_bank("initmem", start,가 이 값을 다시 읽으므로 그 전까지 완성된 값이어야 한다. 실패 경로가 이 field를 이전 값으로 되돌리거나 객체 전체를 폐기하는지도 확인한다.

183ret = barebox_add_memory_bank("initmem", start,

barebox_add_memory_bank(인자 없음)를 호출한다. 반환값을 직접 사용하지 않으므로 이 함수가 실패를 내부 처리하는지 확인해야 한다. pointer 인자는 memory banks / translation tables의 소유권을 넘기는지 호출 동안만 빌리는지 구분하고, 호출 뒤 공개되는 상태를 DMA/MMIO attributes 항목과 대조한다.

184arm_mem_endmem_get() - start);

arm_mem_endmem_get() - start)를 호출한다. 반환 결과는 현재 줄 또는 다음 if (ret)에서 검사되는 흐름이다. pointer 인자는 memory banks / translation tables의 소유권을 넘기는지 호출 동안만 빌리는지 구분하고, 호출 뒤 공개되는 상태를 DMA/MMIO attributes 항목과 대조한다.

185if (ret)

ret를 검사해 진행 여부를 가른다. 거짓 경로와 참 경로 중 어느 쪽이 '같은 physical range가 충돌하는 memory attribute로 중복 mapping되지 않아야 한다' 조건을 보존하는지 다음 return 또는 goto까지 따라간다.

186panic("");

panic("")를 호출한다. 반환값을 직접 사용하지 않으므로 이 함수가 실패를 내부 처리하는지 확인해야 한다. pointer 인자는 memory banks / translation tables의 소유권을 넘기는지 호출 동안만 빌리는지 구분하고, 호출 뒤 공개되는 상태를 DMA/MMIO attributes 항목과 대조한다.

187}

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

188(빈 줄)

}까지의 동작과 __mmu_init(get_cr() & CR_M);에서 시작하는 동작을 나누는 빈 줄이다. 앞 블록이 만든 DMA/MMIO attributes 상태가 아래 블록의 입력으로 사용되는 경계다.

189__mmu_init(get_cr() & CR_M);

get_cr() & CR_M)를 호출한다. 반환값을 직접 사용하지 않으므로 이 함수가 실패를 내부 처리하는지 확인해야 한다. pointer 인자는 memory banks / translation tables의 소유권을 넘기는지 호출 동안만 빌리는지 구분하고, 호출 뒤 공개되는 상태를 DMA/MMIO attributes 항목과 대조한다.

190mmu_remap_memory_banks();

mmu_remap_memory_banks(인자 없음)를 호출한다. 반환값을 직접 사용하지 않으므로 이 함수가 실패를 내부 처리하는지 확인해야 한다. pointer 인자는 memory banks / translation tables의 소유권을 넘기는지 호출 동안만 빌리는지 구분하고, 호출 뒤 공개되는 상태를 DMA/MMIO attributes 항목과 대조한다.

191(빈 줄)

mmu_remap_memory_banks();까지의 동작과 return 0;에서 시작하는 동작을 나누는 빈 줄이다. 앞 블록이 만든 DMA/MMIO attributes 상태가 아래 블록의 입력으로 사용되는 경계다.

192return 0;

0를 호출자에게 반환한다. caller가 이 값을 검사한 뒤 부분 초기화된 memory banks / translation tables를 정리하거나 다음 단계로 진행하는지 확인한다.

193}

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

194mmu_initcall(mmu_init);

mmu_initcall(mmu_init)를 호출한다. 반환값을 직접 사용하지 않으므로 이 함수가 실패를 내부 처리하는지 확인해야 한다. pointer 인자는 memory banks / translation tables의 소유권을 넘기는지 호출 동안만 빌리는지 구분하고, 호출 뒤 공개되는 상태를 DMA/MMIO attributes 항목과 대조한다.

195(빈 줄)

mmu_initcall(mmu_init);까지의 동작과 다음 block 경계에서 시작하는 동작을 나누는 빈 줄이다. 앞 블록이 만든 DMA/MMIO attributes 상태가 아래 블록의 입력으로 사용되는 경계다.

내부 동작을 더 깊게 읽기

01

진입 조건을 먼저 고정한다

memory banks에서 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.

RAM을 전부 normal cacheable로 매핑하지 않는다. image, stack, coherent region, MMIO와 reserved memory의 attribute를 구분한다.

02

중심 객체의 생성과 공개를 나눈다

이 글의 중심 객체는 memory banks / translation tables다. 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 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.

같은 physical range가 충돌하는 memory attribute로 중복 mapping되지 않아야 한다.

04

성공 flag와 실제 완료 시점을 맞춘다

reserved regions → page tables → enable MMU/cache 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.

05

마지막 handoff의 계약을 적는다

정상 경로는 runtime mappings에서 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.

구현을 읽을 때 놓치기 쉬운 부분

01

memory bank 등록과 page table mapping은 별도 단계다

resource tree에 RAM이 보인다고 cacheable mapping이 이미 생긴 것은 아니다. image, stack, coherent DMA, MMIO와 reserved range를 서로 다른 memory attribute로 page table에 옮기는 순서를 확인한다.

같은 physical range가 두 attribute로 alias되지 않도록 iomem과 translation table을 대조한다.

02

page table 자체의 memory도 먼저 안전해야 한다

table을 놓을 physical range가 image나 allocator와 겹치지 않고 요구 alignment를 만족해야 한다. MMU enable 전 table write가 cache에만 남아 walker가 오래된 entry를 읽지 않도록 barrier와 cache maintenance를 확인한다.

첫 translation fault의 FAR뿐 아니라 TTBR, TCR, MAIR와 해당 level entry를 dump한다.

03

MMU enable은 PC와 SP의 연속성을 보장해야 한다

현재 실행 주소와 stack이 새 mapping에서도 같은 의미를 가져야 enable 다음 instruction을 fetch할 수 있다. identity mapping을 언제 제거하는지와 higher virtual mapping 전환을 분리한다.

enable 직전·직후 PC/SP와 page table walk 결과를 기록한다.

객체와 수명

대상만들어지는 시점유효 범위확인할 조건
memory banks / translation tablesreserved regionsruntime mappings 또는 오류 정리 완료까지같은 physical range가 충돌하는 memory attribute로 중복 mapping되지 않아야 한다.
입력 buffer / metadatamemory banksparse와 검증이 끝날 때까지길이, 정렬, 소유권, 변조 가능성
등록된 list / descriptorpage tablessubsystem 종료 또는 image handoff까지이중 등록, dangling pointer, 오류 unwind
hardware 또는 persistent state실제 write/probe가 완료된 뒤reset 또는 명시적 해제·갱신까지flush, timeout, 전원 차단, rollback
최종 부트로더 이미지link/image 생성 시점다음 stage가 새 image로 교체할 때까지load address, entry, section과 header 일치

실패 지점과 증상

#조건관찰되는 증상먼저 볼 단계
01MMIO cacheable mappingregister access 이상reserved regions
02page table 위치 겹침translation faultpage tables
03cache enable 전 clean 누락stale dataenable MMU/cache

로그가 끊긴 마지막 함수만 고치지 않는다. 그 함수가 받은 주소, size, flag가 만들어진 앞 단계까지 올라가고, 오류 뒤 등록 객체와 hardware 상태가 남았는지도 확인한다.

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.

#목적명령 또는 계측판정 기준
01빌드 구성make <board>_defconfig && make V=1Kconfig, linker section과 최종 barebox image 생성 명령을 보관한다.
02symbol과 section${CROSS_COMPILE}nm -n barebox | grep 'static int mmu_init'initcall, command, driver descriptor가 image에 남았는지 확인한다.
03주소와 resourceiomemimage, malloc, stack, device resource와 reserved 영역의 겹침을 확인한다.
04device 상태devinfo; drvinfo; of_dumpDT node 생성, device 등록, driver probe를 서로 구분한다.
05boot 정책boot -d -v; state -dentry 탐색 결과와 persistent state가 실제 선택에 미친 영향을 확인한다.

직접 확인할 실험

  1. 01
    iomem 명령과 page table dump 대조

    reserved regions 진입 전후에 RAM banks의 주소·크기·반환값과 timestamp를 함께 남긴다. 결과는 정상 부팅 여부로 끝내지 말고 같은 physical range가 충돌하는 memory attribute로 중복 mapping되지 않아야 한다. 조건이 처음 깨지는 줄을 기록한다.

  2. 02
    MMIO mapping attribute 확인

    page tables 진입 전후에 resource reservations의 주소·크기·반환값과 timestamp를 함께 남긴다. 결과는 정상 부팅 여부로 끝내지 말고 같은 physical range가 충돌하는 memory attribute로 중복 mapping되지 않아야 한다. 조건이 처음 깨지는 줄을 기록한다.

  3. 03
    MMU enable 직전/직후 stack과 PC 주소 기록

    enable MMU/cache 진입 전후에 translation tables의 주소·크기·반환값과 timestamp를 함께 남긴다. 결과는 정상 부팅 여부로 끝내지 말고 같은 physical range가 충돌하는 memory attribute로 중복 mapping되지 않아야 한다. 조건이 처음 깨지는 줄을 기록한다.

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