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)。這里簡單介紹下UBI文件系統(tǒng)加入的原因，及使用方法。我也是剛接觸到這個(gè)文件系統(tǒng)，可能有理解不對的地方，也請指正。
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FLASH的特有屬性，通過軟件的方式來實(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卡產(chǎn)品采用，如：SD卡、U盤等。這種方案對于一些產(chǎn)品來說，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FLASH容量、文件系統(tǒng)大小、內(nèi)容、訪問模式等的線性依賴，損益均衡能力差或過渡損益等。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 大小(不是固定值，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; //對于nand flash來說，子頁大小
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，這些信息可以通過工具從內(nèi)核獲得，如：mtdinfo –u。
2)之前的內(nèi)核可以通過以下方法：
● 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)頁面
● sub-page size：通過flash手冊獲得
● logical eraseblock size：對于有子頁的NAND FLASH來說，等于“物理擦除塊大小-1頁的大小”
3)也可以通過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
對我們這種情況，文件系統(tǒng)最多可以訪問卷上的129024*812=100M空間
-s：最小的硬件輸入輸出頁面大小，如：k9f1208為256(上下半頁訪問)
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
燒寫過程和燒寫內(nèi)核鏡像的過程一致，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
http://www.embedu.org/Column/Column102.htm
