UBI文件系统

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: 2*35456! 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