Linux内核中NAND Flash坏块管理
NAND驱动在加载的时候，会调用nand_scan函数，对bad block table的搜寻，建立等操作就是在这个函数的第二部分，即nand_scan_tail函数中完成的。
在nand_scan_tail函数中，会首先检查struct nand_chip结构体中的options成员变量是否被赋上了NAND_SKIP_BBTSCAN，这个宏表示跳过扫描bbt。所以，只有当你的driver中没有为options定义NAND_SKIP_BBTSCAN时，MTD才会继续与bbt相关工作，即调用struct nand_chip中的scan_bbt函数指针所指向的函数，在MTD中，这个函数指针指向nand_default_bbt函数。
bbt有两种存储方式，一种是把bbt存储在NAND芯片中，另一种是把bbt存储在内存中。对于前者，好处是驱动加载更快，因为它只会在第一次加载NAND驱动时扫描整个NAND芯片，然后在NAND芯片的某个block中建立bbt，坏处是需要至少消耗NAND芯片一个block的存储容量；而对于后者，好处是不会耗用NAND芯片的容量，坏处是驱动加载稍慢，因为存储在内存中的bbt每次断电后都不会保存，所以在每次加载NAND驱动时，都会扫描整个NAND芯片，以便建立bbt。
如果你系统中的NAND芯片容量不是太大的话，我建议还是把bbt存储在内存中比较好，因为根据本人的使用经验，对一块容量为2G bits的NAND芯片，分别采用这两种存储方式的驱动的加载速度相差不大，甚至几乎感觉不出来。
建立bbt后，以后在做擦除等操作时，就不用每次都去验证当前block是否是个坏块了，因为从bbt中就可以得到这个信息。另外，若在读写等操作时，发现产生了新的坏块，那么除了标志这个block是个坏块外，也还需更新bbt。
接下来，介绍一下MTD是如何查找或者建立bbt的。
1、MTD中与bbt相关的结构体
struct nand_chip中的scan_bbt函数指针所指向的函数，即nand_default_bbt函数会首先检查struct nand_chip中options成员变量，如果当前NAND芯片是AG-AND类型的，会强制把bbt存储在NAND芯片中，因为这种类型的NAND芯片中含有厂家标注的“好块”信息，擦除这些block时会导致丢失坏块信息。
接着nand_default_bbt函数会再次检查struct nand_chip中options成员变量，根据它是否定义了NAND_USE_FLASH_BBT，而为struct nand_chip中3个与bbt相关的结构体附上不同的值，然后再统一调用nand_scan_bbt函数，nand_scan_bbt函数会那3个结构体的不同的值做不同的动作，或者把bbt存储在NAND芯片中，或者把bbt存储在内存中。
在struct nand_chip中与bbt相关的结构体如下：
struct nand_chip {
……
uint8_t *bbt
struct nand_bbt_descr *bbt_td;
struct nand_bbt_descr *bbt_md;
struct nand_bbt_descr *badblock_pattern;
……
};
bbt指向一块在nand_default_bbt函数中分配的内存，若options中没有定义NAND_USE_FLASH_BBT，MTD就直接在bbt指向的内存中建立bbt，否则就会先从NAND芯片中查找bbt是否存在，若存在，就把bbt的内容读出来并保存到bbt指向的内存中，若不存在，则在bbt指向的内存中建立bbt，最后把它写入到NAND芯片中去。
bbt_td、bbt_md和badblock_pattern就是在nand_default_bbt函数中赋值的3个结构体。它们虽然是相同的结构体类型，但却有不同的作用和含义。
其中bbt_td和bbt_md是主bbt和镜像bbt的描述符(镜像bbt主要用来对bbt的update和备份)，它们只在把bbt存储在NAND芯片的情况下使用，用来从NAND芯片中查找bbt。若bbt存储在内存中，bbt_td和bbt_md将会被赋值为NULL。
badblock_pattern就是坏块信息的pattern，其中定义了坏块信息在oob中的存储位置，以及内容(即用什么值表示这个block是个坏块)。
通常用1或2个字节来标志一个block是否为坏块，这1或2个字节就是坏块信息，如果这1或2个字节的内容是0xff，那就说明这个block是好的，否则就是坏块。对于坏块信息在NAND芯片中的存储位置，small page(每页512 Byte)和big page(每页2048 Byte)的两种NAND芯片不尽相同。一般来说，small page的NAND芯片，坏块信息存储在每个block的第一个page的oob的第六个字节中，而big page的NAND芯片，坏块信息存储在每个block的第一个page的oob的第1和第2个字节中。
我不能确定是否所有的NAND芯片都是如此布局，但应该绝大多数NAND芯片是这样的，不过，即使某种NAND芯片的坏块信息不是这样的存储方式也没关系，因为我们可以在badblock_pattern中自己指定坏块信息的存储位置，以及用什么值来标志坏块(其实这个值表示的应该是“好块”，因为MTD会把从oob中坏块信息存储位置读出的内容与这个值做比较，若相等，则表示是个“好块”，否则就是坏块)。
bbt_td、bbt_md和badblock_pattern的结构体类型定义如下：
struct nand_bbt_descr {
int options;
int pages[NAND_MAX_CHIPS];
int offs;
int veroffs;
uint8_t version[NAND_MAX_CHIPS];
int len;
int maxblocks;
int reserved_block_code;
uint8_t *pattern;
};
options：bad block table或者bad block的选项，可用的选择以及各选项具体表示什么含义，可以参考<linux/mtd/nand.h>。
pages：bbt专用。在查找bbt的时候，若找到了bbt，就把bbt所在的page号保存在这个成员变量中。若没找到bbt，就会把新建立的bbt的保存位置赋值给它。因为系统中可能会有多个NAND芯片，我们可以为每一片NAND芯片建立一个bbt，也可以只在其中一片NAND芯片中建立唯一的一个bbt，所以这里的pages是个维数为NAND_MAX_CHIPS的数值，用来保存每一片NAND芯片的bbt位置。当然，若只建立了一个bbt，那么就只使用pages[0]。
offs、len和pattern：MTD会从oob的offs中读出len长度的内容，然后与pattern指针指向的内容做比较，若相等，则表示找到了bbt，或者表示这个block是好的。
veroffs和version：bbt专用。MTD会从oob的veroffs中读出一个字节的内容，作为bbt的版本值保存在version中。
maxblocks：bbt专用。MTD在查找bbt的时候，不会查找NAND芯片中所有的block，而是最多查找maxblocks个block。
2、bbt存储在内存中时的工作流程
前文说过，不管bbt是存储在NAND芯片中，还是存储在内存中，nand_default_bbt函数都会调用nand_scan_bbt函数。
nand_scan_bbt函数会判断bbt_td的值，若是NULL，则表示bbt存储在内存中，它就在调用nand_memory_bbt函数后返回。nand_memory_bbt函数的主要工作就是在内存中建立bbt，其实就是调用了create_bbt函数。
create_bbt函数的工作方式很简单，就是扫描NAND芯片所有的block，读取每个block中第一个page的oob内容，然后根据oob中的坏块信息建立起bbt，可以参见上节关于struct nand_bbt_descr中的offs、len和pattern成员变量的解释。
3、bbt存储在NAND芯片时的工作流程
相对于把bbt存储在内存中，这种方式的工作流程稍显复杂一点。
nand_scan_bbt函数首先从NAND芯片中读取bbt的内容，它读取的方式分为两种：
其一是调用read_abs_bbts函数直接从给定的page地址读取，那么这个page地址在什么时候指定呢？就是在你的NAND driver中指定。前文说过，在struct nand_chip结构体中有两个成员变量，分别是bbt_td和bbt_md，MTD为它们附上了default的值，但是你也可以根据你的需要为它们附上你自己定义的值。假如你为bbt_td和bbt_md的options成员变量定义了NAND_BBT_ABSPAGE，同时又把你的bbt所在的page地址保存在bbt_td和bbt_md的pages成员变量中，MTD就可以直接在这个page地址中读取bbt了。值得一提的是，在实际使用时一般不这么干，因为你不能保证你保存bbt的那个block就永远不会坏，而且这样也不灵活；
其二是调用那个search_read_bbts函数试着在NAND芯片的maxblocks(请见上文关于struct nand_bbt_descr中maxblocks的说明)个block中查找bbt是否存在，若找到，就可以读取bbt了。
MTD查找bbt的过程为：如果你在bbt_td和bbt_md的options 成员变量中定义了 NAND_BBT_LASTBLOCK，那么MTD就会从NAND芯片的最后一个block开始查找(在default情况下，MTD就是这么干的)，否则就从第一个block开始查找。
与查找oob中的坏块信息时类似，MTD会从所查找block的第一个page的oob中读取内容，然后与bbt_td或bbt_md中patter指向的内容做比较，若相等，则表示找到了bbt，否则就继续查找下一个block。顺利的情况下，只需查找一个block中就可以找到bbt，否则MTD最多会查找maxblocks个block。
若找到了bbt，就把该bbt所在的page地址保存到bbt_td或bbt_md的pages成员变量中，否则pages的值为-1。
如果系统中有多片NAND芯片，并且为每一片NAND芯片都建立一个bbt，那么就会在每片NAND芯片上重复以上过程。
接着，nand_scan_bbt函数会调用check_create函数，该函数会判断是否找到了bbt，其实就是判断bbt_td或者bbt_md中pages成员变量的值是否有效。若找到了bbt，就会把bbt从NAND芯片中读取出来，并保存到struct nand_chip中bbt指针指向的内存中；若没找到，就会调用create_bbt函数建立bbt(与bbt存储在内存中时情况一样)，同时把bbt写入到NAND芯片中去。
MTD坏块管理机制中，起着核心作用的数据结构是nand_chip，在此以TCC8900-Linux中MTD的坏块管理为例作一次介绍。
MTD在Linux内核中同样以模块的形式被启用，TCC_MTD_IO_Init()函数完成了nand_chip初始化、mtd_info初始注册，
坏块表的管理机制建立等工作。
nand_chip在TCC_MTD_IO_Init函数中的实例名称是this,mtd_info 的实例名称为TCC_mtd,这里有一个比较巧妙的处理方法：
TCC_mtd=kmalloc(sizeof(struct mtd_info)+sizeof(struct nand_chip),GFP_KERNEL);
this=(struct nand_chip*)(&TCC_mtd[1]);
在以后的操作中，只需得知TCC_mtd即可找到对应的nan_chip实例。
获得必要的信息后(包括nand_chip方法的绑定)，流程进入nand_scan(TCC_mtd,1).
nand_scan(struct mdt_info *mtd, int maxchips);
调用nand_scan_ident(mtd,maxchips)和nand_scan_tail(mtd)；
nand_scan_ident(...)调用了一个很重要的函数：nand_get_flash_type(...)
*从nand_get_flash_type(...)函数中可以看出每个nandflash前几个字节所代表的意思都是约定好了的：
第一个字节：制造商ID
第二个字节：设备ID
第三个字节：MLC 数据
第四个字节：extid （比较总要）
其中设备ID是访问nand_flash_ids表的参照，该表在drivers/mtd/nand/nand_ids.c中定义
Linux内核在nand_flash_ids参照表中，通过匹配上述设备ID来查找nandflash的详细信息，
nand_flash_ids中的举例如下：
struct nand_flash_dev nand_flash_ids[]={
......
{"NAND 16MiB 1,8V 8-bit", 0x33, 512, 16, 0x4000, 0},
{"NAND 16MiB 3,3V 8-bit", 0x73, 512, 16, 0x4000, 0},
{"NAND 16MiB 1,8V 16-bit", 0x43, 512, 16, 0x4000, NAND_BUSWIDTH_16},
{"NAND 16MiB 3,3V 16-bit", 0x53, 512, 16, 0x4000, NAND_BUSWIDTH_16},
......
}
466 struct nand_flash_dev {
467 char *name;
468 int id;
469 unsigned long pagesize;
470 unsigned long chipsize;
471 unsigned long erasesize;
472 unsigned long options;
473 };
值得一提的是，MTD子系统会把从nand_flash_ids表中找到的chipsize复制给mtd->size，这在有些应用中显得不合适，
在有些方案中，并不是把nandflash的所有存储空间都划分为MTD分区，Telechips的TCC89XX方案就是这样，4G的nandflash
上，可以划分任意大小的MTD分区，错误的mtd->size的后果非常严重，造成系统启动慢，整个MTD的坏块管理机制瘫痪等等。
随后，nand_get_flash_type通过extid计算出了以下信息：
mtd可写区大小：mtd->writesize=1024<<(extid&0x03);
这里可以看成1024*(1*2的(extid&0x03)次方)，
mtdoob区大小：extid>>=2;mtd->oobsize = (8<<(extid&0x1))*(mtd->writesize>>9);
每512字节对应(8*2的(extid&0x1)次方)字节oob数据
mtd擦写块大小：extid>>=2;mtd->erasesize=(64*1024)<<(extid&0x03);
nand数据宽度 ：extid>>=2;busw=(extid&0x01)?NAND_BUSEWIDTH_16:0; 现在大多为8位数据宽度
可以看出第四个字节extid的意义：
高|0 | 0 | 00 | 0 | 0 | 00 |低
|无用|数据宽度|擦写块算阶|无用|oob算阶| 可写区算阶|
nand_get_flash_type(...)还确立了nandflash中的坏块标记在oob信息中的位置:
if(mtd->writesize>512||(busw&NAND_BUSWIDTH_16))
chip->badblockpos = NAND_LARGE_BADBLOCKS_POS;//大页面flash的坏块信息存储地址为oob信息中的第1个字节开始处
else
chip->badblockpos = NAND_SMALL_BADBLOCKS_POS;//大页面flash的坏块信息存储地址为oob信息中的第6个字节开始处
对于Samsun和Hynix的MLC型nandflash，坏块标记所在的页是每块的最后一个页，而Samsung，Hynix，和AMD的SLC型nandflash
中，坏块标记分别保存在每块开始的第1,2个页中，其他型号的nandflash大多都保存在第一个也中，为此需要作下标记：
坏块标记保存在块的最后一页中：chip->options |= NAND_BBT_SCANLASTPAGE;
坏块标记保存在块的第1,2页中 ：chip->options |= NAND_BBT_SCAN2NDPAGE;
nand_scan之后调用nand_scan_tail(mtd)函数，
nand_scan_tail(...)函数主要完成MTD实例中各种方法的绑定，例如：
3338 mtd->read = nand_read;
3339 mtd->write = nand_write;
3340 mtd->panic_write = panic_nand_write;
3341 mtd->read_oob = nand_read_oob;
3342 mtd->write_oob = nand_write_oob;
3343 mtd->sync = nand_sync;
nand_scan_tail(...)调用chip->scan_bbt()完成坏块表的有关操作。
chip->scan_bbt的绑定过程是在nand_scan_ident()->nand_set_defaults():chip->scan_bbt = nand_default_bbt.
即真正用于坏块操作的是nand_default_bbt函数，该函数在nand_bbt.c中被定义。