Linux最新UBI文件系統(tǒng)介紹

嵌入式linux中文站關(guān)注嵌入式linux文件系統(tǒng)的發(fā)展。在linux-2.6.27以前，談到Flash文件系統(tǒng)，大家很多時(shí)候多會(huì)想到cramfs、jffs2、yaffs2等文件系統(tǒng)。它們也都是基于文件系統(tǒng)+mtd+flash設(shè)備的架構(gòu)。linux-2.6.27后，內(nèi)核加入了一種新型的flash文件系統(tǒng)UBI(Unsorted Block Images)。這里簡(jiǎn)單介紹下UBI文件系統(tǒng)加入的原因，及使用方法。

一、產(chǎn)生的背景

FLASH具有的“先擦除再寫入”、壞塊、“有限的讀寫次數(shù)”等特性，目前管理FLASH的方法主要有：

1、采用MTD+FTL／NFTL（flash 轉(zhuǎn)換層／nand flash轉(zhuǎn)換層）＋ 傳統(tǒng)文件系統(tǒng)，如：FAT、ext2等。FTL／NFTL的使用就是針對(duì)FLASH的特有屬性，通過(guò)軟件的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)日志管理、壞塊管理、損益均衡等技術(shù)。但實(shí)踐證明，由于知識(shí)產(chǎn)權(quán)、效率等各方面因素導(dǎo)致本方案有一定的局限性。

2、采用硬件翻譯層+傳統(tǒng)文件系統(tǒng)的方案。這種方法被很多存儲(chǔ)卡產(chǎn)品采用，如：SD卡、U盤等。這種方案對(duì)于一些產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，成本較高。

3、采用MTD+ FLASH專用文件系統(tǒng)，如JFFS1／2，YAFFS1/2等。它們大大提高了FLASH的管理能力，并被廣泛應(yīng)用。

JFFS2、YAFFS2等專用文件系統(tǒng)也存在著一些技術(shù)瓶頸，如：內(nèi)存消耗大，對(duì)FLASH容量、文件系統(tǒng)大小、內(nèi)容、訪問(wèn)模式等的線性依賴，損益均衡能力差或過(guò)渡損益等。在此背景下內(nèi)核加入了UBI文件系統(tǒng)的支持。

二、用法

環(huán)境：omap3530處理器、 (128MByte 16 位NAND Flash) 、linnux-2.6.28內(nèi)核

1、配置內(nèi)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
???????配置內(nèi)核支持UBIFS文件系統(tǒng)

2、將一個(gè)MTD分區(qū)4掛載為UBIFS格式

● flash_eraseall /dev/mtd4 //擦除mtd4
???????● ubiattach /dev/ubi_ctrl -m 4 //和mtd4關(guān)聯(lián)
???????● ubimkvol /dev/ubi0 -N rootfs -s 100MiB //設(shè)定volume 大?。ú皇枪潭ㄖ?，可以用工具改變）及名稱
???????● mount -t ubifs ubi0_0 /mnt/ubi或mount -t ubifs ubi0:rootfs /mnt/ubi

3、制作UBIFS文件系統(tǒng)

在制作UBI鏡像時(shí)，需要首先確定以下幾個(gè)參數(shù)：

MTD partition size; //對(duì)應(yīng)的FLASH分區(qū)大小
???????flash physical eraseblock size; //?FLASH物理擦除塊大小
???????minimum flash input/output unit size; //最小的FLASH輸入輸出單元大小
???????for NAND flashes - sub-page size; //對(duì)于nand flash來(lái)說(shuō)，子頁(yè)大小
???????logical eraseblock size.//邏輯擦除塊大小

參數(shù)可以由幾種方式得到

1）如果使用的是2.6.30以后的內(nèi)核，這些信息可以通過(guò)工具從內(nèi)核獲得，如：mtdinfo –u。

2）之前的內(nèi)核可以通過(guò)以下方法：

● MTD partition size：從內(nèi)核的分區(qū)表或cat /proc/mtd獲得
???????● flash physical eraseblock size：從flash芯片手冊(cè)中可以得到FLASH物理擦除塊大小，或cat /proc/mtd
???????● minimum flash input/output unit size：
???? ????? 1）nor flash:通常是1個(gè)字節(jié)
??????? ?? 2）nand falsh：一個(gè)頁(yè)面
???????● sub-page size：通過(guò)flash手冊(cè)獲得
???????● logical eraseblock size：對(duì)于有子頁(yè)的NAND FLASH來(lái)說(shuō)，等于“物理擦除塊大小-1頁(yè)的大小”

3）也可以通過(guò)ubi和mtd連接時(shí)的產(chǎn)生的信息獲取，如：

#modprobe ubi mtd=4 //ubi作為模塊加載

或

#ubiattach /dev/ubi_ctrl -m 4 //通過(guò)ubiattach關(guān)聯(lián)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

更詳細(xì)的解釋參見(jiàn)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：制定文件內(nèi)容的位置
????-m：頁(yè)面大小
????-e：邏輯擦除塊大小
????-p：物理擦除塊大小
????-c：最大的邏輯擦除塊數(shù)量
????對(duì)我們這種情況，文件系統(tǒng)最多可以訪問(wèn)卷上的129024*812=100M空間
????-s：最小的硬件輸入輸出頁(yè)面大小，如：k9f1208為256(上下半頁(yè)訪問(wèn))

其中，ubinize.cfg的內(nèi)容為：

[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燒寫、啟動(dòng)UBIFS鏡像

1）燒寫UBIFS鏡像

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

燒寫過(guò)程和燒寫內(nèi)核鏡像的過(guò)程一致，所以UBI文件系統(tǒng)應(yīng)該不像yaffs文件系統(tǒng)那樣用到了nand的OOB區(qū)域。

2）設(shè)置UBIFS文件系統(tǒng)作為根文件系統(tǒng)啟動(dòng)的參數(shù)

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

根文件系統(tǒng)的位置在MTD4上

系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)會(huì)打印出如下和UBI相關(guān)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

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