Linux最新UBI文件系统介绍
嵌入式linux中文站关注嵌入式linux文件系统的发展。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。
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: 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
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
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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
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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: 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
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
能否使用泪珠提高PCB质量和产量？
南京成立国内首个芯片大学，将与华为中芯国际等合作运输人才
金升阳推出6-42VDC超宽压输入、小功率DC/DC电源—CUWF24_J（Y）T-3/6WR3系列
linux内存的使用与page buffer有什么联系？
物联网将怎样可持续发展
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伺服电机和步进电机的区别和外观区分
小米6什么时候发布？小米6什么配置？小米6最新消息：小米6要涨价不止1999
物联网感知层常见的关键技术及应用优势分析
基于总线技术的新一代开放式DCS系统在水泥熟料生产线中的应用
示波器直流和交流耦合
一文解析计算影像学
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index函数语法说明及应用实例
ESD/浪涌保护器件使用方法：贴片压敏电阻
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如何正确使用及保养锂离子电池？
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勒姆森HB-69耳机体验 到底怎么样