ubifs文件系统简介

      在
linux-2.6.27以前，谈到Flash文件系统，大家很多时候多会想到cramfs、jffs2、yaffs2等文件系统。它们也都是基于文件系
统+mtd+flash设备的架构。linux-2.6.27后，内核加入了一种新型的flash文件系统UBI(Unsorted Block
Images)。这里简单介绍下UBI文件系统加入的原因，及使用方法。我也是刚接触到这个文件系统，可能有理解不对的地方，也请指正。
                          一、产生的背景
                          FLASH具有的“先擦除再写入”、坏块、“有限的读写次数”等特性，目前管理FLASH的方法主要有：
            1、采
用MTD+FTL／NFTL（flash 转换层／nand flash转换层）＋
传统文件系统，如：FAT、ext2等。FTL／NFTL的使用就是针对FLASH的特有属性，通过软件的方式来实现日志管理、坏块管理、损益均衡等技
术。但实践证明，由于知识产权、效率等各方面因素导致本方案有一定的局限性。
            2、采用硬件翻译层+传统文件系统的方案。这种方法被很多存储卡产品采用，如：SD卡、U盘等。这种方案对于一些产品来说，成本较高。
            3、采用MTD+ FLASH专用文件系统，如JFFS1／2，YAFFS1/2等。它们大大提高了FLASH的管理能力，并被广泛应用。
            JFFS2、YAFFS2等专用文件系统也存在着一些技术瓶颈，如：内存消耗大，对FLASH容量、文件系统大小、内容、访问模式等的线性依赖，损益均衡能力差或过渡损益等。在此背景下内核加入了UBI文件系统的支持。
            二、用法
                          环境：omap3530处理器、  (128MByte 16 位NAND  Flash) 、linnux-2.6.28内核
            1、配置内核支持UBIFS
               Device Drivers   --->Memory Technology Device (MTD) support  --->UBI - Unsorted block  images  --->Enable UBI
       配置mtd支持UBI接口
       File  systems  --->Miscellaneous filesystems  --->UBIFS file system  support
       配置内核支持UBIFS文件系统
            2、将一个MTD分区4挂载为UBIFS格式
               ● flash_eraseall  /dev/mtd4  //擦除mtd4
                     ● ubiattach  /dev/ubi_ctrl -m 4  //和mtd4关联  
               ● ubimkvol  /dev/ubi0 -N rootfs -s 100MiB //设定volume 大小（不是固定值，可以用工具改变）及名称  
               ● mount -t ubifs  ubi0_0 /mnt/ubi或mount -t ubifs ubi0:rootfs /mnt/ubi
            3、制作UBIFS文件系统
            在制作UBI镜像时，需要首先确定以下几个参数：
               MTD partition size; //对应的FLASH分区大小
       flash physical eraseblock size; // FLASH物理擦除块大小
       minimum flash input/output unit size; //最小的FLASH输入输出单元大小
       for NAND flashes - sub-page size; //对于nand flash来说，子页大小
       logical eraseblock size.//逻辑擦除块大小
                          参数可以由几种方式得到
                          1）如果使用的是2.6.30以后的内核，这些信息可以通过工具从内核获得，如：mtdinfo –u。
                          2）之前的内核可以通过以下方法：
               ● MTD partition size：从内核的分区表或cat /proc/mtd获得
       ● flash physical eraseblock size：从flash芯片手册中可以得到FLASH物理擦除块大小，或cat /proc/mtd
       ● minimum flash input/output unit size：
           1）nor flash:通常是1个字节
           2）nand falsh：一个页面
       ● sub-page size：通过flash手册获得
       ● logical eraseblock size：对于有子页的NAND FLASH来说，等于“物理擦除块大小-1页的大小”
            3）也可以通过ubi和mtd连接时的产生的信息获取，如：
                          #modprobe ubi  mtd=4   //ubi作为模块加载
                          或
                          #ubiattach  /dev/ubi_ctrl -m 4  //通过ubiattach关联MTD
    UBI: attaching mtd4 to ubi0
    UBI: physical eraseblock size:   131072 bytes (128 KiB)
    UBI: logical eraseblock size:    129024 bytes
    UBI: smallest flash I/O unit:    2048
    UBI: sub-page size:              512
    UBI: VID header offset:          512 (aligned 512)
    UBI: data offset:                2048
    UBI: attached mtd4 to ubi0
                          更详细的解释参见http://www.linux-mtd.infradead.org/doc/ubi.html#L_overhead
                          #mkfs.ubifs  -r rootfs -m 2048 -e 129024 -c 812 -o ubifs.img
                  #ubinize -o ubi.img -m 2048 -p 128KiB -s 512 /home/lht/omap3530/tools/ubinize.cfg
                          -r：制定文件内容的位置
                  -m：页面大小
                  -e：逻辑擦除块大小
                  -p：物理擦除块大小
                  -c：最大的逻辑擦除块数量
                  对我们这种情况，文件系统最多可以访问卷上的129024*812=100M空间
                  -s：最小的硬件输入输出页面大小，如：k9f1208为256(上下半页访问)
                          其中，ubinize.cfg的内容为：
                          [ubifs]
                  mode=ubi
                  image=ubifs.img
                  vol_id=0
                  vol_size=100MiB
                  vol_type=dynamic
                  vol_name=rootfs
                  vol_flags=autoresize
            4、利用uboot烧写、启动UBIFS镜像
            1）烧写UBIFS镜像
                          OMAP3  DevKit8000 # mmcinit
                  OMAP3  DevKit8000 # fatload mmc 0:1 81000000 ubi.img
                  reading  ubi.img
                  12845056  bytes read
                  OMAP3  DevKit8000 # nand unlock
                  device  0 whole chip
                  nand_unlock:  start: 00000000, length: 268435456!
                  NAND  flash successfully unlocked
                  OMAP3  DevKit8000 # nand ecc sw
                  OMAP3  DevKit8000 # nand erase 680000 7980000
                  NAND  erase: device 0 offset 0x680000, size 0x7980000
                  Erasing  at 0x7fe0000 -- 100% complete.
                  OK
                  OMAP3  DevKit8000 # nand write.i 81000000 680000 $(filesize)
                  NAND  write: device 0 offset 0x680000, size 0xc40000
                  Writing  data at 0x12bf800 -- 100% complete.
                  12845056  bytes written: OK
                          烧写过程和烧写内核镜像的过程一致，所以UBI文件系统应该不像yaffs文件系统那样用到了nand的OOB区域。
            2）设置UBIFS文件系统作为根文件系统启动的参数
                          OMAP3 DevKit8000 # setenv  bootargs console=ttyS2,115200n8 ubi.mtd=4 root=ubi0:rootfs
                  rootfstype=ubifs  video=omapfb:mode:4.3inch_LCD
                  OMAP3 DevKit8000 # setenv  bootcmd nand read.i 80300000 280000 200000\;bootm 80300000
                          根文件系统的位置在MTD4上        
                          系统启动时会打印出如下和UBI相关的信息：
                          Creating 5 MTD partitions on "omap2-nand":
                  0x00000000-0x00080000 :  "X-Loader"
                  0x00080000-0x00260000 :  "U-Boot"
                  0x00260000-0x00280000 :  "U-Boot Env"
                  0x00280000-0x00680000 :  "Kernel"
                  0x00680000-0x08000000 : "File  System"
                  UBI: attaching mtd4 to ubi0
                  UBI: physical eraseblock size:   131072 bytes (128 KiB)
                  UBI: logical eraseblock size:    129024 bytes
                  UBI: smallest flash I/O unit:    2048
                  UBI: sub-page size:              512
                  UBI: VID header offset:          512 (aligned 512)
                  UBI: data offset:                2048
                  UBI: attached mtd4 to ubi0
                  UBI: MTD device name:            "File System"
                  UBI: MTD device size:            121 MiB
                  UBI: number of good PEBs:        970
                  UBI: number of bad PEBs:         2
                  UBI: max. allowed volumes:       128
                  UBI: wear-leveling threshold:    4096
                  UBI: number of internal volumes: 1
                  UBI: number of user volumes:     1
                  UBI: available PEBs:             0
                  UBI: total number of reserved PEBs: 970
                  UBI: number of PEBs reserved for bad PEB handling: 9
                  UBI: max/mean erase counter: 2/0