읽는 지도
process/syscall 코드는 user/kernel boundary와 task lifetime transaction이다. clone, exec, exit, signal은 모두 task_struct 주변 객체의 reference, namespace, credentials, mm을 재배치한다.
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: kernel/exit.c
Linux 6.18.37 LTS: kernel/signal.c
Linux 6.18.37 LTS: kernel/fork.c설명: 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.
GitHub 원본:
대표 코드
void __noreturn do_exit
signal->group_stop_count = 0;
}
spin_unlock_irq(&sighand->siglock);
}
void __noreturn do_exit(long code)
{
struct task_struct *tsk = current;
int group_dead;
WARN_ON(irqs_disabled());
synchronize_group_exit(tsk, code);
WARN_ON(tsk->plug);
kcov_task_exit(tsk);
kmsan_task_exit(tsk);
coredump_task_exit(tsk);
ptrace_event(PTRACE_EVENT_EXIT, code);
user_events_exit(tsk);
validate_creds_for_do_exit(tsk);
io_uring_files_cancel();
exit_signals(tsk); /* sets PF_EXITING */
/* sync mm's RSS info before statistics gathering */
if (tsk->mm)
sync_mm_rss(tsk->mm);
acct_update_integrals(tsk);
group_dead = atomic_dec_and_test(&tsk->signal->live);
if (group_dead) {
/*
* If the last thread of global init has exited, panic
* immediately to get a useable coredump.
*/
if (unlikely(is_global_init(tsk)))
panic("Attempted to kill init! exitcode=0x%08x\n",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.
exit_notify
/*
* Send signals to all our closest relatives so that they know
* to properly mourn us..
*/
static void exit_notify(struct task_struct *tsk, int group_dead)
{
bool autoreap;
struct task_struct *p, *n;
LIST_HEAD(dead);
write_lock_irq(&tasklist_lock);
forget_original_parent(tsk, &dead);
if (group_dead)
kill_orphaned_pgrp(tsk->group_leader, NULL);
tsk->exit_state = EXIT_ZOMBIE;
if (unlikely(tsk->ptrace)) {
int sig = thread_group_leader(tsk) &&
thread_group_empty(tsk) &&
!ptrace_reparented(tsk) ?
tsk->exit_signal : SIGCHLD;
autoreap = do_notify_parent(tsk, sig);
} else if (thread_group_leader(tsk)) {
autoreap = thread_group_empty(tsk) &&
do_notify_parent(tsk, tsk->exit_signal);
} else {
autoreap = true;
}
if (autoreap) {
tsk->exit_state = EXIT_DEAD;
list_add(&tsk->ptrace_entry, &dead);
}
/* mt-exec, de_thread() is waiting for group leader */
if (unlikely(tsk->signal->notify_count < 0))
wake_up_process(tsk->signal->group_exec_task);
write_unlock_irq(&tasklist_lock);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
task가 자신의 자원을 해제하고 parent/waiter에게 종료 상태를 publish하는 lifetime teardown 경로다.
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. void __noreturn do_exit
void __noreturn do_exit 주변에서는 exit_state를 중심으로 본다. 이 필드는 EXIT_ZOMBIE/DEAD state 역할을 하므로, 함수가 끝날 때 do_exit entered 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 task 종료 시작을 전제로 삼을 수 있다.
자주 틀리는 해석: exit와 release_task를 같은 시점으로 봄
2. exit_notify
exit_notify 주변에서는 signal_struct를 중심으로 본다. 이 필드는 thread group state 역할을 하므로, 함수가 끝날 때 exit_notify 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 parent wakeup/zombie publish을 전제로 삼을 수 있다.
자주 틀리는 해석: zombie가 resource leak이라고 단정함
| 함수 | 입력 | 상태 변경 | 검증 질문 |
|---|---|---|---|
| void __noreturn do_exit | exit_state, caller context, subsystem 전제 조건 | do_exit entered: task 종료 시작 | exit와 release_task를 같은 시점으로 봄 문제를 코드상 어느 조건문 또는 error label에서 분리하는가 |
| exit_notify | signal_struct, caller context, subsystem 전제 조건 | exit_notify: parent wakeup/zombie publish | zombie가 resource leak이라고 단정함 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 |
|---|---|---|
| exit_state | EXIT_ZOMBIE/DEAD state | 누가 쓰고, 누가 보호하고, 언제 lifetime이 끝나는지 원본 코드에서 확인 |
| signal_struct | thread group state | 누가 쓰고, 누가 보호하고, 언제 lifetime이 끝나는지 원본 코드에서 확인 |
| mm/files/fs | 해제 대상 resources | 누가 쓰고, 누가 보호하고, 언제 lifetime이 끝나는지 원본 코드에서 확인 |
| parent/children lists | reparenting 관계 | 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 |
|---|---|---|---|
| do_exit entered | task 종료 시작 | 앞 단계 함수가 전제 조건을 만들고 error path가 정리된 뒤 | 다음 단계가 이 상태를 너무 일찍 소비하거나 늦게 정리할 때 |
| resources dropped | mm/files/signal 정리 | 앞 단계 함수가 전제 조건을 만들고 error path가 정리된 뒤 | 다음 단계가 이 상태를 너무 일찍 소비하거나 늦게 정리할 때 |
| exit_notify | parent wakeup/zombie publish | 앞 단계 함수가 전제 조건을 만들고 error path가 정리된 뒤 | 다음 단계가 이 상태를 너무 일찍 소비하거나 늦게 정리할 때 |
| release_task | 마지막 참조 해제 | 앞 단계 함수가 전제 조건을 만들고 error path가 정리된 뒤 | 다음 단계가 이 상태를 너무 일찍 소비하거나 늦게 정리할 때 |
불변조건 / 실패 케이스
exit 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.
exit와 release_task를 같은 시점으로 봄
zombie가 resource leak이라고 단정함
thread group leader와 non-leader 종료를 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 |
|---|---|---|
| sched_process_exit | exit 의 상태 전이가 어느 지점에서 멈추는지 확인 | 로그가 찍힌 위치를 완료 시점으로 단정하지 말고, 바로 앞뒤 필드 변경을 원본에서 확인 |
| trace_signal_deliver | exit 의 상태 전이가 어느 지점에서 멈추는지 확인 | 로그가 찍힌 위치를 완료 시점으로 단정하지 말고, 바로 앞뒤 필드 변경을 원본에서 확인 |
| cat /proc/<pid>/status | exit 의 상태 전이가 어느 지점에서 멈추는지 확인 | 로그가 찍힌 위치를 완료 시점으로 단정하지 말고, 바로 앞뒤 필드 변경을 원본에서 확인 |
| ftrace:do_exit | exit 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
- exit 의 state machine을 네 단계로 줄였을 때, 실제 코드에서 빠지는 intermediate state는 무엇인가?
- exit 의 fast path가 생략한 검사는 어느 init path 또는 slow path에서 보증되는가?
- 실험으로 확인한다면 'exit와 release_task를 같은 시점으로 봄' 문제를 어떤 tracepoint와 counter로 분리할 수 있는가?
- 실험으로 확인한다면 'zombie가 resource leak이라고 단정함' 문제를 어떤 tracepoint와 counter로 분리할 수 있는가?