eMMC烧录镜像分区信息剖析

eMMC和一般硬盘类似，分区信息位于 mmcblk0 的 0 扇区，内核不负责分区的创建，仅仅是读0扇区MBR及分区表即来获得分区信息。
这里讨论的是非GPT的分区问题
eMMC的镜像生成需要用到genimage工具，其需要改配置文件
具体可查阅官方 https://github.com/pengutronix/genimage

比如
genimage --rootpath "genimage/root" --tmppath "genimage/tmp" --inputpath "genimage/input" --outputpath "genimage/image" --config "genimage/gen.cfg"
它会根据gen.cfg中设置的分区信息来自动生成各分区镜像及总镜像

通过genimage生成了eMMC的镜像，再烧录到eMMC后，启动板子后却发现分区不对，分了8个区（包含一个扩展分区信息）加载后发现最后一个15G的分区识别不出来,
一开始感觉是是哪里出了BUG，导致不支持扩展分区上的逻辑分区大于3个，后面发现这个方向不对，因为用fdisk去看烧录的镜像，可以正确看到所有的分区都是在的
/sbin/fdisk -l ./sdcard.img
Disk ./sdcard.img：286 MiB，299895296 字节，585733 个扇区
单元：扇区 / 1 * 512 = 512 字节
扇区大小(逻辑/物理)：512 字节 / 512 字节
I/O 大小(最小/最佳)：512 字节 / 512 字节
磁盘标签类型：dos
磁盘标识符：0x00000000

设备          启动   起点     末尾     扇区  大小 Id 类型
./sdcard.img1 *         1    12288    12288    6M  c W95 FAT32 (LBA)
./sdcard.img2       12289   217088   204800  100M  0 空
./sdcard.img3 *    217089   237568    20480   10M  c W95 FAT32 (LBA)
./sdcard.img4      237569 33554431 33316863 15.9G  f W95 扩展 (LBA)
./sdcard.img5      237570   368641   131072   64M 83 Linux
./sdcard.img6      368643   380930    12288    6M  c W95 FAT32 (LBA)
./sdcard.img7      380932   585731   204800  100M  0 空
./sdcard.img8      585733 33554431 32968699 15.7G 83 Linux
总共16G的eMMC

可以看到第一行起点是1,代表扇区，0扇区就是MBR (一个扇区512字节)
第四行起点是237569,第五行起点是237570，代表第四行的分区占用了1个扇区，这一行是扩展分区，它接在三个主分区后面, 大小是15.9G
5～8这4个分区都是分在扩展分区里的逻辑分区, 且逻辑分区间会有1个扇区的间隔，不同于主分区无间隔，这1个扇区是逻辑分区的分区表信息

MBR
dd if=./sdcard.img of=mmc_mbr.bin bs=512 count=1
MBR可以看到三个主分区及扩展分区，逻辑分区则看不到的
 /sbin/fdisk -l ./mmc_mbr.bin
读取扩展分区表失败(偏移=237569): 没有那个文件或目录
Disk ./mmc_mbr.bin：512 B，512 字节，1 个扇区
设备           启动   起点     末尾     扇区  大小 Id 类型
./mmc_mbr.bin1 *         1    12288    12288    6M  c W95 FAT32 (LBA)
./mmc_mbr.bin2       12289   217088   204800  100M  0 空
./mmc_mbr.bin3 *    217089   237568    20480   10M  c W95 FAT32 (LBA)
./mmc_mbr.bin4      237569 33554431 33316863 15.9G  f W95 扩展 (LBA)

扩展分区
每次能看到2个分区的信息
逻辑分区1,2
dd if=./sdcard.img of=partition.bin bs=512 count=1 skip=237569
/sbin/fdisk -l partition.bin
读取扩展分区表失败(偏移=131073): 没有那个文件或目录
设备           启动   起点   末尾   扇区 大小 Id 类型
partition.bin1           1 131072 131072  64M 83 Linux
partition.bin2      131073 143361  12289   6M  f W95 扩展 (LBA)

逻辑分区2,3
dd if=./sdcard.img of=partition2.bin bs=512 count=1 skip=368642
/sbin/fdisk -l partition2.bin
读取扩展分区表失败(偏移=143362): 没有那个文件或目录
设备            启动   起点   末尾   扇区  大小 Id 类型
partition2.bin1           1  12288  12288    6M  c W95 FAT32 (LBA)
partition2.bin2      143362 348162 204801  100M  f W95 扩展 (LBA)

逻辑分区3, 4
dd if=./sdcard.img of=partition3.bin bs=512 count=1 skip=380931
/sbin/fdisk -l partition3.bin
读取扩展分区表失败(偏移=348163): 没有那个文件或目录
Disk partition3.bin：512 B，512 字节，1 个扇区
设备            启动   起点     末尾     扇区  大小 Id 类型
partition3.bin1           1   204800   204800  100M  0 空
partition3.bin2      348163 33316862 32968700 15.7G  f W95 扩展 (LBA)

烧录后，在板子上查看分区表信息，如下最后一个分区活生生被吃了,只有1到7,少了8
/ # cat /proc/partitions
major minor  #blocks  name

   1        0       8192 ram0
   1        1       8192 ram1
  31        0        512 mtdblock0
  31        1        256 mtdblock1
  31        2         64 mtdblock2
  31        3        512 mtdblock3
  31        4        640 mtdblock4
  31        5         64 mtdblock5
 179        0   15267840 mmcblk0
 179        1       6144 mmcblk0p1
 179        2     102400 mmcblk0p2
 179        3      10240 mmcblk0p3
 179        4          1 mmcblk0p4
 179        5      65536 mmcblk0p5
 179        6       6144 mmcblk0p6
 179        7     102400 mmcblk0p7
 179       24       4096 mmcblk0boot1
 179       12       4096 mmcblk0boot0

/proc/partitions这个是由内核生成的，可以定位到是内核出了问题，只能从源码上着手分析了
eMMC kernel加载过程
mmc_blk_probe->block.c
    mmc_add_disk->
        add_disk->genhd.c
            register_disk->
                blkdev_get->block_dev.c
                    __blkdev_get->
                        rescan_partitions->partition-generic.c
                            check_partition
                            add_partition // 这里添加分区信息

//add_partition是由rescan_partition调用的
//block/partition-generic.c
int rescan_partitions(struct gendisk *disk, struct block_device *bdev)
{
    /* add partitions */
    for (p = 1; p < state->limit; p++) { // 注意这里state->limit限制了分区数
        part = add_partition(disk, p, from, size,
                     state->parts[p].flags,
                     &state->parts[p].info);
    }
}

// state->limit分区数限制是从哪里来的呢，是从下面这个disk_max_parts来的
static inline int disk_max_parts(struct gendisk *disk)
{
    if (disk->flags & GENHD_FL_EXT_DEVT)
        return DISK_MAX_PARTS;
    return disk->minors; // 到这里就变成由minors限定了
}

// 这里会把disk_max_parts返回的值赋值给state->limit
//block/partitions/check.c
static struct parsed_partitions *allocate_partitions(struct gendisk *hd)
{
    struct parsed_partitions *state;
    int nr;

    state = kzalloc(sizeof(*state), GFP_KERNEL);
    if (!state)
        return NULL;

    nr = disk_max_parts(hd); // 获取最大分区数
    state->parts = vzalloc(nr * sizeof(state->parts[0]));
    if (!state->parts) {
        kfree(state);
        return NULL;
    }

    state->limit = nr; // 这里对数量做了限制

    return state;
}


// limit由minors来的，那么minors又是从哪里赋值来的呢，看下面这个函数
//drivers/mmc/card/block.c
// 这里predev_minor从CONFIG_MMC_BLOCK_MINORS赋值来的,看到有CONFIG_XX就可以猜测是内核的配置中设置的
// 所以如果eMMC镜像写入后，kernel再加载出来分区数少了，很可能是这个CONFIG_MMC_BLOCK_MINORS的值设置小了
// 原因大致是定位到了，接下来是为了验证这个猜想, 看代码
static int perdev_minors = CONFIG_MMC_BLOCK_MINORS;
static struct mmc_blk_data *mmc_blk_alloc_req(struct mmc_card *card,
                          struct device *parent,
                          sector_t size,
                          bool default_ro,
                          const char *subname,
                          int area_type)
{
    md->disk = alloc_disk(perdev_minors); // 在这里由perdev_minors赋值来的, alloc_disk的函数名就叫minors
}

// 这里看函数原型
//block/genhd.c
struct gendisk *alloc_disk(int minors)
{
    return alloc_disk_node(minors, NUMA_NO_NODE);
}
EXPORT_SYMBOL(alloc_disk);

struct gendisk *alloc_disk_node(int minors, int node_id)
{
            disk->minors = minors; // 这里就是minors的真正赋值的地方
}

修改kernel config中的 CONFIG_MMC_BLOCK_MINORS 为9后就正常了（只要大于8就行）, 原始的配置就是8, 所以就少了一个分区
/ # cat /proc/partitions
major minor  #blocks  name

   1        0       8192 ram0
   1        1       8192 ram1
  31        0        512 mtdblock0
  31        1        256 mtdblock1
  31        2         64 mtdblock2
  31        3        512 mtdblock3
  31        4        640 mtdblock4
  31        5         64 mtdblock5
 179        0   15267840 mmcblk0
 179        1       6144 mmcblk0p1
 179        2     102400 mmcblk0p2
 179        3      10240 mmcblk0p3
 179        4          1 mmcblk0p4
 179        5      65536 mmcblk0p5
 179        6       6144 mmcblk0p6
 179        7     102400 mmcblk0p7
 179        8   14974973 mmcblk0p8
 179       24       4096 mmcblk0boot1
 179       12       4096 mmcblk0boot0
 正常

作者：帅得不敢出门