nandsim ubi nand nor
首先需要安装mtd_utils工具：
sudo apt-get install mtd-utils
nandsim是在PC机上模拟nand flash设备的一个小模块，本文使用这个工具，在pc机器上模拟一块nand flash.
然后在虚拟的nand flash上对UBI相关的操作进行测试。这样操作的好处就是不需要搭建开发板的环境，在PC
机环境下，快速测试UBI模块。
1、载入相关模块
PC机上不一定有mtd和mtdblock模块，要进行整个实验必须先保证PC机上已经安装了这两个模块，并使用下面的
命令载入这两个模块：
- modprobe mtd
- modprobe mtdblock
2、载入nandsim模拟一个flash设备
- andy@andy-desktop:~/test$ sudo modprobe nandsim
- andy@andy-desktop:~/test$
- andy@andy-desktop:~/test$
- andy@andy-desktop:~/test$ mtdinfo /dev/mtd0
- mtd0
- Name: NAND simulator partition 0
- Type: nand
- Eraseblock size: 16384 bytes, 16.0 KiB
- Amount of eraseblocks: 8192 (134217728 bytes, 128.0 MiB)
- Minimum input/output unit size: 512 bytes
- Sub-page size: 256 bytes
- OOB size: 16 bytes
- Character device major/minor: 90:0
- Bad blocks are allowed: true
- Device is writable: true
- andy@andy-desktop:~/test$ ls /dev/mtd
- mtd0 mtd0ro mtdblock0
- andy@andy-desktop:~/test$ ls /dev/mtd
从上面执行的命令可以看到在dev下面存在了mtd0 和mtdblock0两个设备
3、载入ubi和gluebi两个模块
这里需要说明一下gluebi这个模块实际上是ubi系统下面的一个子系统，它的作用就是对ubi系统下面建立起来的
每一个卷（volume）再建立一个块设备，块设备名字一般为mtdblockx.这样ubi中的每一个卷就可以当成一个块
设备被上层的软件（主要是文件系统）来操作了
- andy@andy-desktop:~/test$ sudo modprobe ubi mtd=0
- andy@andy-desktop:~/test$ sudo modprobe gluebi
- andy@andy-desktop:~/test$
- andy@andy-desktop:~/test$
- andy@andy-desktop:~/test$
- andy@andy-desktop:~/test$ ls /dev/mtd*
- /dev/mtd0 /dev/mtd0ro /dev/mtdblock0
- andy@andy-desktop:~/test$ ls /dev/ubi*
- /dev/ubi0 /dev/ubi_ctrl
- andy@andy-desktop:~/test$
4、创建ubi卷
- andy@andy-desktop:~/test$ sudo ubimkvol /dev/ubi0 -N ubi-vol0 -s 60MiB
- Volume ID 0, size 3964 LEBs (62916608 bytes, 60.0 MiB), LEB size 15872 bytes (15.5 KiB), dynamic, name "ubi-vol0", alignment 1
- andy@andy-desktop:~/test$ ls /dev/mtd*
- /dev/mtd0 /dev/mtd1 /dev/mtdblock0
- /dev/mtd0ro /dev/mtd1ro /dev/mtdblock1
- andy@andy-desktop:~/test$ ls /dev/ubi*
- /dev/ubi0 /dev/ubi0_0 /dev/ubi_ctrl
- andy@andy-desktop:~/test$
5、把/dev/mtdblock1格式化为vfat格式并挂载
- andy@andy-desktop:~/test$ sudo mkfs.vfat /dev/mtdblock1
- mkfs.vfat 3.0.7 (24 Dec 2009)
- unable to get drive geometry, using default 255/63
- andy@andy-desktop:~/test$ sudo mount -t vfat /dev/mtdblock1 ./ubimount
- andy@andy-desktop:~/test$ cd ./ubimount/
- andy@andy-desktop:~/test/ubimount$ ls
- andy@andy-desktop:~/test/ubimount$ cp ../
- hello/ hello.txt jffs.img ubimount/
- andy@andy-desktop:~/test/ubimount$ cp ../hello
- hello/ hello.txt
- andy@andy-desktop:~/test/ubimount$ cp ../hello/hello.txt ./hello
- cp: 无法创建普通文件"./hello": 权限不够
- andy@andy-desktop:~/test/ubimount$ sudo cp ../hello/hello.txt ./hello
- andy@andy-desktop:~/test/ubimount$ ls
- hello
- andy@andy-desktop:~/test/ubimount$ cat hello
- hello
- andy@andy-desktop:~/test/ubimount$
6、制作jffs2的镜像文件并挂载
首先查看一下虚拟出来的ubi卷的信息，ubi卷的mtd设备是mtd1，mtd0是nandsim虚拟的mtd设备
- andy@andy-desktop:~/test$ mtdinfo /dev/mtd1
- mtd1
- Name: ubi-vol0
- Type: ubi
- Eraseblock size: 15872 bytes, 15.5 KiB
- Amount of eraseblocks: 3964 (62916608 bytes, 60.0 MiB)
- Minimum input/output unit size: 512 bytes
- Sub-page size: 512 bytes
- Character device major/minor: 90:2
- Bad blocks are allowed: false
- Device is writable: true
然后将./hello目录作为根目录制作一个jffs2的镜像
- andy@andy-desktop:~/test$ sudo mkfs.jffs2 -e 0x3e00 -s 0x200 -p 0x500000 -d ./hello
- hello/ hello.txt
- andy@andy-desktop:~/test$ sudo mkfs.jffs2 -e 0x3e00 -s 0x200 -p 0x500000 -d ./hello -o jffs.img
- andy@andy-desktop:~/test$ ls
- hello hello.txt jffs_bak.img jffs.img ubimount
使用dd命令将镜像写入到/dev/mtdblock1设备中
- andy@andy-desktop:~/test$ dd if=jffs.img of=/dev/mtdblock1
- dd: 正在打开"/dev/mtdblock1": 权限不够
- andy@andy-desktop:~/test$ sudo dd if=jffs.img of=/dev/mtdblock1
- 记录了31+0 的读入
- 记录了31+0 的写出
- 15872字节(16 kB)已复制，0.0078479 秒，2.0 MB/秒
使用jffs2格式挂载/dev/mtdblock1这个设备
- andy@andy-desktop:~/test$ sudo mount -t jffs2 /dev/mtdblock1 ./ubimount/
- andy@andy-desktop:~/test$ cd ./ubimount/
- andy@andy-desktop:~/test/ubimount$ ls
- hello.txt
- andy@andy-desktop:~/test/ubimount$ cat hello.txt
- hello
- andy@andy-desktop:~/test/ubimount$
开发环境:Fedora15
开发工具:mtd-utils-1.4.6
注意：在linux2.6.28后才加入对ubifs的支持，开发环境主机要求至少是在linux2.6.28后的内核，且已经有nandsim,ubi等相关模块。
步骤：
1.虚拟出NANDFLASH
#modprobe mtd
#modprobe mtdblock
#modprobe nandsim first_id_byte=0xec second_id_byte=0xa1 third_id_byte=0x00 fourth_id_byte=0x15
#chmod 660 /dev/mtd0*
#ls -lah /dev/mtd*
crw-------. 1 root root 90, 0 Oct 18 15:07 /dev/mtd0 mtd字符设备
crw-------. 1 root root 90, 1 Oct 18 15:07 /dev/mtd0ro
brw-rw----. 1 root disk 31, 0 Oct 18 15:07 /dev/mtdblock0 mtd块设备，与mtd0对应
# cat /proc/mtd
dev: size erasesize name
mtd0: 08000000 00020000 "NAND simulator partition 0"
大小为128MiB,擦除单元大小(一般即为块大小)为128KiB，名字是"NAND simulator partition 0"。
NandFlash擦除是以块(block)为单位，读写是以页(page)为单位。
查看nand的基本信息
# ./mtd-utils/ubi-utils/mtdinfo /dev/mtd0
mtd0
Name: NAND simulator partition 0
Type: nand
Eraseblock size: 131072 bytes, 128.0 KiB 擦除单元大小
Amount of eraseblocks: 1024 (134217728 bytes, 128.0 MiB) 块数*块大小=总容量
Minimum input/output unit size: 2048 bytes 最小输入输出单元
Sub-page size: 512 bytes 子页大小
OOB size: 64 bytes Out-of-bank
Character device major/minor: 90:0 主，次设备号
Bad blocks are allowed: true
Device is writable: true
现在的nandflash一般页大小为(512+16)Bytes,(2048+64)Bytes。
大小为512Bytes的可用页对应有16Bytes的OOB信息
大小为2048Byte的可用页对应有64Bytes的OOB信息
2.制作ubi文件系统
我是参照google到的一个创建ubi.img的脚本来生成ubi image的。
./create_ubifs.sh 页大小 每块的页数 分区大小 分区包含的块数 文件夹
例:
#./create_ubifs.sh 2048 64 134217728 1024 ./rootfs
这个是与上面加载的nandsim对应的.
3.写入镜像到nandflash中
#dd if=ubi.img of=/dev/mtd0 bs=2048
4.加载文件系统并attach MTD设备
#modprobe ubi
#./ubiattach /dev/ubi_ctrl -m 0 -O 2048
-m指定挂在在mtd0上
-O参数用来指定VID header offset，默认是512。
5.mount文件系统
#mount -t ubifs ubi0_0 ./mntdir
即可将文件系统挂上.
错误处理
mount时出错:
mount: wrong fs type, bad option, bad superblock on ubi0_0,
missing codepage or helper program, or other error
(for several filesystems (e.g. nfs, cifs) you might
need a /sbin/mount.<type> helper program)
In some cases useful info is found in syslog - try
dmesg | tail or so
#dmesg
[40278.359982] UBIFS error (pid 11094): validate_sb: LEB size mismatch: 520192 in superblock, 126976 real
[40278.359987] UBIFS error (pid 11094): validate_sb: bad superblock, error 1
很明显能看出是由于LEB size不对造成的，而LED size是我们在mkfs.ubifs时指定的。
重新修改脚本对应命令：
./create_ubifs.sh 2048 64 134217728 1024 ./rootfs
我之前用的命令是
./create_ubifs.sh 2048 256 134217728 1024 ./rootfs
生成新的ubi.img再重新写入nandflash.
注意此时需要重新挂载mtdblock,nandsim模块。
附:创建分卷命令
ubimkvol /dev/ubi0 -N ubi-vol0 -s 32MiB
MTD设备
MTD (Memory Technology Devices) 更多的代表Flash设备，它提供了统一接口来处理各种裸Flash设备，例如NAND， NOR， OneNAND等。对于使用FTL技术模拟成块设备的Flash，并不属于MTD设备。例如MMC, eMMC, SD等。
/dev/mtdN, MTD字符设备，代表MTD设备，可以进行各种ioctl操作
/proc/mtd, 过时的proc接口
sysfs接口是正在使用的接口，包括 /sys/devices,/sys/class,/sys/module 接口
mtdram, mtdblock，mtdram模拟NOR flash设备，而mtdblock将NOR flash模拟成块设备，但是它并不高级，远没有提供FTL的功能，例如写均衡，坏块管理等，它只是一个简单的模拟块设备的接口。通过对象的/dev/mtdblockN 可以以访问块设备的方式访问NOR flash。
mtdram 用内存模拟NOR Flash
block2mtd 用块设备模拟NOR Flash
nandsim 用内存会文件模拟NAND Flash
1. 首先要编译内核支持MTD相关选项，不管是内置还是编译为模块。
2. 安装mtd-utils工具
3.1. mtdram, mtdblock
#modinfo mtdram
可以看出mtdram有两个参数，total_size, erase_size，都以KiB为单位，下面创建一个32MiB的MTD设备，擦除块大小为128KiB
#modprobe mtdram total_size=$((32*1024)) erase_size=128
#cat /proc/mtd // 查看当前的mtd设备，另外，还可以通过/sys/devices/virtual/mtd/目录来查看MTD设备
#ls -l /dev/mtd* // 自动创建了 /dev/mtd0, /dev/mtd0ro 设备节点
#modprobe mtdblock
#ls -l /dev/mtd* // 自动创建了和 /dev/mtd0 对应的块设备节点 /dev/mtdblock0
3.2. block2mtd
block2mtd顾名思义使用块设备模拟MTD设备，这里的块设备既可以是真正的块设备，也可以是使用losetup模拟的块设备。
#dd if=/dev/zero of=block.img bs=4K count=8096 // 创建一个32M大小的文件
#losetup /dev/loop0 block.img // 模拟块设备文件，可以使用 losetup -f block.img, losetup -a，如果/dev/loop0已经被占用。
#modinfo block2mtd
可以看出block2mtd模块有一个参数block2mtd，设置块设备文件和擦除块大小
#modprobe block2mtd block2mtd=/dev/loop0,128KiB
#cat /proc/mtd
#ls -l /dev/mtd*
3.3. nandsim
nandsim模拟NAND flash设备，前两种都是模拟NOR flash设备，也可以使用mtdinfo <device>来查看，可以看出，通过mtdram，block2mtd模拟的flash设备最小输入输出单位是字节。
#modinfo nandsim
nandsim有一堆参数，其中first_id_byte, second_id_byte分别指明设备制造商ID和芯片ID，如果不指明，会创建一个默认128M大小的flash设备
#modprobe nandsim first_id_byte=0x20 second_id_byte=0x33
#cat /proc/mtd
#ls -l /dev/mtd*
#mtdinfo /dev/mtdN // 查看MTD的信息，例如这里创建的NAND flash信息为
Name: NAND simulator partition 0
Type: nand
Eraseblock size: 16384 bytes, 16.0 KiB
Amount of eraseblocks: 1024 (16777216 bytes, 16.0 MiB)
Minimum input/output unit size: 512 bytes
Sub-page size: 256 bytes
OOB size: 16 bytes
Character device major/minor: 90:4
Bad blocks are allowed: true
Device is writable: true
4. Flash文件系统
现在，有了MTD设备，还没有合适的文件系统，JFFS2和UBIFS是两个比较流行的flash文件系统。
4.1. JFFS2
JFFS2文件系统用户空间工具为mtd-utils，提供创建jffs2的工具mkfs.jffs2和jffs2dump。创建jffs2文件系统映像后可以用nand工具烧写到flash上。
#mkfs.jffs2 --root=jffs2.dir --pagesize=4KiB --eraseblock=128KiB --pad=$((32*1024))KiB --output=jffs2.img
上面命令以目录jffs2.dir为根创建了一个jffs2.img文件系统映像，--pad表示使用0xFF填充剩余的空间，如果没有参数表示填充到最后一块即止。这里填充到32MiB大小。
在Linux上，可以通过mtdram/mtdblock来查看修改jffs2.img。但是不能直接通过loop back来挂载，因为它工作在MTD之上，而不是块设备之上。
#modprobe mtdram total_size=$((1024*32)) erase_size=128
#modprobe mtdblock
#dd if=jffs2.img of=/dev/mtdblock0
#mount -t jffs2 /dev/mtdblock0 /mnt
或者使用nandsim模拟，然后使用nandwrite将jffs2.img写入MTD设备
#modprobe nandsim // 默认模拟一个128MiB的nand flash
#nandwrite -j /dev/mtd1 jffs2.img
#mount -t jffs2 /dev/mtdblock1 /mnt
UBIFS
UBIFS工作在UBI层之上，UBI是对MTD设备的又一层抽象。首先，要将MTD设备加入UBI池，然后再在UBI之上创建UBIFS，有点类似LVM的概念。
#modprobe nandsim // 创建一个nand flash设备，128MiB
#mtdinfo /dev/mtd0 // flash的物理擦除块大小为16KiB
#modprobe ubi mtd=0 // 将 /dev/mtd0 加入ubi设备池
或者
#modprobe ubi
#ubiattach /dev/ubi_ctrl -m 0 // 现在将会生成/dev/ubi0 设备
#ubinfo /dev/ubi0 // ubi设备的逻辑擦除块大小为15.5KiB, 15872B，这是因为创建ubi设备时需要在每个物理擦除块写入头。
#ubimkvol /dev/ubi0 -N ubi-vol0 -s 32MiB // 创建一个32MiB的volume,/dev/ubi0_0
#ubinfo /dev/ubi0_0
#mount -t ubifs ubi0:ubi-vol0 /mnt
#echo "hello ubifs" > /mnt/hello.txt
#mkfs.ubifs -r /mnt -m 512 -e 15782 -c 2115 -o ubifs.img
上面命令中的最小IO单位512字节，逻辑擦除块大小，以及文件系统最大可扩展至2115个逻辑块，这些信息可以使用如下命令获得
#ubinfo /dev/ubi0 // 获得最小IO单位，逻辑擦除块大小
#ubinfo /dev/ubi0_0 // 文件系统包含的逻辑块数
#cat ubinize.cfg
[ubifs]
mode=ubi
image=ubifs.img
vol_id=0
vol_size=32MiB
vol_type=dynamic
vol_name=ubi-vol0
vol_flags=autoresize
#ubinize -o ubi.img -m 512 -s 256 -p 16KiB ubinize.cfg
这里和mkfs.ubifs的参数不同，-p的参数为物理擦除块大小，也就是ubi工作在MTD层之上，所以需要MTD的参数，即物理参数，而ubifs工作在ubi之上，所以需要ubi的参数，即逻辑参数。
现在，ubi设备映像已经被保存在了ubi.img中，不仅包含ubifs信息，还包含ubi信息，所以可以直接烧写到MTD设备上即可。
#modprobe nandsim
#dd if=ubi.img /dev/mtd0
#modprobe ubi mtd=0
#mount -t ubifs ubi0_0 /mnt
#ls /mnt
hello.txt
注意：如果出现ubiattach错误，很可能是使用了block2mtd模拟MTD设备，因为这时设备是没有格式化的，所以会出现ubi_read_volume_table: the layout volume was not found，通过dmesg查看。那么，首先需要格式化MTD设备
#ubiformat /dev/mtd0
#ubiattach /dev/ubi_ctrl -m 0