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/signal.c
Linux 6.18.37 LTS: arch/arm64/kernel/signal.c
Linux 6.18.37 LTS: include/linux/signal.h
설명: 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
do_signal
if (!WARN_ON_ONCE(sig->group_stop_count == 0))
sig->group_stop_count--;
/*
* Tell the caller to notify completion iff we are entering into a
* fresh group stop. Read comment in do_signal_stop() for details.
*/
if (!sig->group_stop_count && !(sig->flags & SIGNAL_STOP_STOPPED)) {
signal_set_stop_flags(sig, SIGNAL_STOP_STOPPED);
return true;
}
return false;
}
void task_join_group_stop(struct task_struct *task)
{
unsigned long mask = current->jobctl & JOBCTL_STOP_SIGMASK;
struct signal_struct *sig = current->signal;
if (sig->group_stop_count) {
sig->group_stop_count++;
mask |= JOBCTL_STOP_CONSUME;
} else if (!(sig->flags & SIGNAL_STOP_STOPPED))
return;
/* Have the new thread join an on-going signal group stop */
task_set_jobctl_pending(task, mask | JOBCTL_STOP_PENDING);
}
/*
* allocate a new signal queue record
* - this may be called without locks if and only if t == current, otherwise an
* appropriate lock must be held to stop the target task from exiting
*/
static struct sigqueue *
__sigqueue_alloc(int sig, struct task_struct *t, gfp_t gfp_flags,
int override_rlimit, const unsigned int sigqueue_flags)
{
struct sigqueue *q = NULL;
struct ucounts *ucounts = NULL;
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.
get_signal
if (why) {
/*
* The first thread which returns from do_signal_stop()
* will take ->siglock, notice SIGNAL_CLD_MASK, and
* notify its parent. See get_signal().
*/
signal_set_stop_flags(signal, why | SIGNAL_STOP_CONTINUED);
signal->group_stop_count = 0;
signal->group_exit_code = 0;
}
}
return !sig_ignored(p, sig, force);
}
/*
* Test if P wants to take SIG. After we've checked all threads with this,
* it's equivalent to finding no threads not blocking SIG. Any threads not
* blocking SIG were ruled out because they are not running and already
* have pending signals. Such threads will dequeue from the shared queue
* as soon as they're available, so putting the signal on the shared queue
* will be equivalent to sending it to one such thread.
*/
static inline bool wants_signal(int sig, struct task_struct *p)
{
if (sigismember(&p->blocked, sig))
return false;
if (p->flags & PF_EXITING)
return false;
if (sig == SIGKILL)
return true;
if (task_is_stopped_or_traced(p))
return false;
return task_curr(p) || !task_sigpending(p);
}
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
pending signal을 task return-to-user 경계에서 sigframe으로 구성하고 handler 또는 default action으로 연결한다.
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. do_signal
do_signal 주변에서는 pending queues를 중심으로 본다. 이 필드는 private/shared signal queue 역할을 하므로, 함수가 끝날 때 signal generated 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 pending queue 삽입을 전제로 삼을 수 있다.
자주 틀리는 해석: signal delivery를 interrupt처럼 즉시 실행한다고 봄
2. get_signal
get_signal 주변에서는 sighand를 중심으로 본다. 이 필드는 handler table 역할을 하므로, 함수가 끝날 때 get_signal 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 selected signal 결정을 전제로 삼을 수 있다.
자주 틀리는 해석: blocked mask와 ignored/default action을 섞음
| 함수 | 입력 | 상태 변경 | 검증 질문 |
|---|---|---|---|
| do_signal | pending queues, caller context, subsystem 전제 조건 | signal generated: pending queue 삽입 | signal delivery를 interrupt처럼 즉시 실행한다고 봄 문제를 코드상 어느 조건문 또는 error label에서 분리하는가 |
| get_signal | sighand, caller context, subsystem 전제 조건 | get_signal: selected signal 결정 | blocked mask와 ignored/default action을 섞음 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 |
|---|---|---|
| pending queues | private/shared signal queue | 누가 쓰고, 누가 보호하고, 언제 lifetime이 끝나는지 원본 코드에서 확인 |
| sighand | handler table | 누가 쓰고, 누가 보호하고, 언제 lifetime이 끝나는지 원본 코드에서 확인 |
| sigframe | user stack frame | 누가 쓰고, 누가 보호하고, 언제 lifetime이 끝나는지 원본 코드에서 확인 |
| blocked mask | delivery filtering | 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 |
|---|---|---|---|
| signal generated | pending queue 삽입 | 앞 단계 함수가 전제 조건을 만들고 error path가 정리된 뒤 | 다음 단계가 이 상태를 너무 일찍 소비하거나 늦게 정리할 때 |
| get_signal | selected signal 결정 | 앞 단계 함수가 전제 조건을 만들고 error path가 정리된 뒤 | 다음 단계가 이 상태를 너무 일찍 소비하거나 늦게 정리할 때 |
| frame setup | user stack에 context 저장 | 앞 단계 함수가 전제 조건을 만들고 error path가 정리된 뒤 | 다음 단계가 이 상태를 너무 일찍 소비하거나 늦게 정리할 때 |
| sigreturn | kernel context 복원 | 앞 단계 함수가 전제 조건을 만들고 error path가 정리된 뒤 | 다음 단계가 이 상태를 너무 일찍 소비하거나 늦게 정리할 때 |
불변조건 / 실패 케이스
signal 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.
signal delivery를 interrupt처럼 즉시 실행한다고 봄
blocked mask와 ignored/default action을 섞음
sigframe ABI를 일반 kernel stack으로 착각함
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 |
|---|---|---|
| signal_generate/signal_deliver | signal 의 상태 전이가 어느 지점에서 멈추는지 확인 | 로그가 찍힌 위치를 완료 시점으로 단정하지 말고, 바로 앞뒤 필드 변경을 원본에서 확인 |
| strace -e signal | signal 의 상태 전이가 어느 지점에서 멈추는지 확인 | 로그가 찍힌 위치를 완료 시점으로 단정하지 말고, 바로 앞뒤 필드 변경을 원본에서 확인 |
| ftrace:get_signal | signal 의 상태 전이가 어느 지점에서 멈추는지 확인 | 로그가 찍힌 위치를 완료 시점으로 단정하지 말고, 바로 앞뒤 필드 변경을 원본에서 확인 |
| cat /proc/<pid>/status | signal 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_pipe
연구 질문
- signal 의 state machine을 네 단계로 줄였을 때, 실제 코드에서 빠지는 intermediate state는 무엇인가?
- signal 의 fast path가 생략한 검사는 어느 init path 또는 slow path에서 보증되는가?
- 실험으로 확인한다면 'signal delivery를 interrupt처럼 즉시 실행한다고 봄' 문제를 어떤 tracepoint와 counter로 분리할 수 있는가?
- 실험으로 확인한다면 'blocked mask와 ignored/default action을 섞음' 문제를 어떤 tracepoint와 counter로 분리할 수 있는가?