ubi文件系统初识

短命女 2022-06-18 03:40 311阅读 0赞

**UBI文件系统**

**作者：**[刘洪涛，华清远见嵌入式学院][Link 1]金牌讲师。

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: 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

[http://www.embedu.org/Column/Column102.htm][http_www.embedu.org_Column_Column102.htm]

UBIFS 文件系统的使用

一、 UBIFS 简介  
      由IBM、nokia工程师Thomas Gleixner，Artem Bityutskiy等人于2006年发起，致力于开发性能卓越、扩展性高的FLASH专用文件系统，以解决当前嵌入式环境下以FLASH作为MTD设备使用时的技术瓶颈。  
UBI：一种类似于LVM的逻辑卷管理层。主要实现损益均衡，逻辑擦除块、卷管理，坏块管理等。  
UBIFS：基于UBI的FLASH日志文件系统。  
有关ubifs的详细介绍，请参考：  
[http://www.linux-mtd.infradead.org/doc/ubi.html][http_www.linux-mtd.infradead.org_doc_ubi.html]  
[http://www.linux-mtd.infradead.org/doc/ubifs.html][http_www.linux-mtd.infradead.org_doc_ubifs.html]  
二、使用UBIFS前的准备  
     1. 配置linux内核  
           配置的时候选上  
          1)Device Drivers  --->Memory Technology Device (MTD) support  --->UBI - Unsorted block images  --->Enable UBI  
          2)File systems  --->Miscellaneous filesystems  --->UBIFS file system support  
          这样我们的内核就支持UBIFS文件系统了  
     2. UBIFS工具  
          mtd-utils工具中提供了对UBIFS的支持，所以我们需要下载和编译这些工具，下载以下几个文件  
          1)下载(mtd-utils、zlib、lzo)源码  
              wget [http://debian.mirror.inra.fr/deb ... 0080508.orig.tar.gz][http_debian.mirror.inra.fr_deb ... 0080508.orig.tar.gz]  
              wget [http://www.zlib.net/zlib-1.2.3.tar.gz][http_www.zlib.net_zlib-1.2.3.tar.gz]  
              wget [http://www.oberhumer.com/opensource/lzo/download/lzo-2.03.tar.gz][http_www.oberhumer.com_opensource_lzo_download_lzo-2.03.tar.gz]  
           2)编译安装zlib  
               tar xzvf zlib-1.2.3.tar.gz  
               cd zlib-1.2.3  
               make  
               make install  
               cd ..  
            3)编译安装lzo  
               tar xzvf lzo-2.03.tar.gz  
               cd lzo-2.03  
               make  
               make install  
               cd ..  
            4)编译mtd-utils  
               tar xzvf mtd-utils\_20080508.orig.tar.gz  
               cd mtd-utils-20080508  
               make  
            mkfs.ubifs子目录下生成我们需要的mkfs.ubifs工具，通过这个工具我们能打包一个文件夹，生成UBIFS系统镜像  
三、如何使用UBIFS  
            1) 制作根文件系统，比如我们的根文件目录为rootfs  
            2) 生成ubi烧写映像  
                mkfs.ubifs -r rootfs -m 512 -e 15872 -c 7976 -o ubifs.img  
            3) 通过UBOOT制作UBI分区  
                目前最新的UBOOT已经支持UBI分区，进入UBOOT命令行

1.  mtdparts default       //加载默认分区表

*复制代码*

我的分区表配置如下

1.  \#define MTDPARTS\_DEFAULT "mtdparts=nandflash0:320k(bootloader)," \\
2.             "64k(params)," \\
3.             "3m(kernel)," \\
4.             "-(root)"

*复制代码*

1.  flash erase root      //格式化分区，root为文件系统分区
2.  ubi part root          //root分区作为ubi文件系统
3.  ubi create  rootfs    //创建UBI volume
4.  ubi write  0x30008000 rootfs  0x2f8000

*复制代码*

现在UBI分区已经创建完毕，我们可以通过tftp等手段把ubifs.img下载到RAM中， 0x30008000 为下载的地址，  0x2f8000 为 长度,文件系统烧写完成，修改uboot中的内核启动参数为

1.  \#define CONFIG\_BOOTARGS  "ubi.mtd=2 root=ubi0:rootfs rootfstype=ubifs console=ttySAC0 mem=64M init=/linuxrc"

*复制代码*

内核的下载没有什么变化，不在叙述，OK，工作到此结束，目前ubi文件已经移植到P1310上，工作正常。由于采用了压缩方式，UBI文件系统占用的空间比yaffs要小，而且避免了nand flash中OOB数据的操作，使得移植变得简单，值得推荐.

转 [http://www.study-bbs.com/thread-30290-1-1.html][http_www.study-bbs.com_thread-30290-1-1.html]

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