嵌入式linux中文站關注嵌入式linux檔案系統的發展。在linux-2.6.27以前，談到Flash檔案系統，大家很多時候多會想到cramfs、jffs2、yaffs2等檔案系統。它們也都是基於檔案系統+mtd+flash裝置的架構。linux-2.6.27後，核心加入了一種新型的flash檔案系統UBI(Unsorted Block Images)。這裡簡單介紹下UBI檔案系統加入的原因，及使用方法。

一、產生的背景

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

1、採用MTD+FTL／NFTL（flash 轉換層／nand flash轉換層）＋ 傳統檔案系統，如：FAT、ext2等。FTL／NFTL的使用就是針對FLASH的特有屬性，通過軟體的方式來實現日誌管理、壞塊管理、損益均衡等技術。但實踐證明，由於智慧財產權、效率等各方面因素導致本方案有一定的侷限性。

2、採用硬體翻譯層+傳統檔案系統的方案。這種方法被很多儲存卡產品採用，如：SD卡、U盤等。這種方案對於一些產品來說，成本較高。

3、採用MTD+ FLASH專用檔案系統，如JFFS1／2，YAFFS1/2等。它們大大提高了FLASH的管理能力，並被廣泛應用。

JFFS2、YAFFS2等專用檔案系統也存在著一些技術瓶頸，如：記憶體消耗大，對FLASH容量、檔案系統大小、內容、訪問模式等的線性依賴，損益均衡能力差或過渡損益等。在此背景下核心加入了UBI檔案系統的支援。

二、用法

環境：omap3530處理器、 (128MByte 16 位NAND Flash) 、linnux-2.6.28核心

1、配置核心支援UBIFS

   Device Drivers  --->Memory Technology Device (MTD) support  --->UBI - Unsorted block images  --->Enable UBI
       配置mtd支援UBI介面
       File systems  --->Miscellaneous filesystems  --->UBIFS file system support 
       配置核心支援UBIFS檔案系統

2、將一個MTD分割槽4掛載為UBIFS格式

   ● flash_eraseall /dev/mtd4 //

3、製作UBIFS檔案系統

在製作UBI映象時，需要首先確定以下幾個引數：

   MTD partition size; //對應的FLASH分割槽大小 
       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; //對於nand flash來說，子頁大小 
       logical eraseblock size.//邏輯擦除塊大小

引數可以由幾種方式得到

1）如果使用的是2.6.30以後的核心，這些資訊可以通過工具從核心獲得，如：mtdinfo –u。

2）之前的核心可以通過以下方法：

   ● MTD partition size：從核心的分割槽表或cat /proc/mtd獲得
       ● flash physical eraseblock size：從flash晶片手冊中可以得到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個位元組 
           2）nand falsh：一個頁面 
       ● sub-page size：通過flash手冊獲得 
       ● logical eraseblock size：對於有子頁的NAND FLASH來說，等於“物理擦除塊大小-1頁的大小”

3）也可以通過ubi和mtd連線時的產生的資訊獲取，如：

#modprobe ubi mtd=4 //ubi作為模組載入

或

#ubiattach /dev/ubi_ctrl -m 4 //通過ubiattach關聯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：制定檔案內容的位置 
    -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量
    對我們這種情況，檔案系統最多可以訪問卷上的129024*812=100M空間 
    -s：最小的硬體輸入輸出頁面大小，如：k9f1208為256(上下半頁訪問)

其中，ubinize.cfg的內容為：

[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UBIFS映象

1）燒寫UBIFS映象

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

燒寫過程和燒寫核心映象的過程一致，所以UBI檔案系統應該不像yaffs檔案系統那樣用到了nand的OOB區域。

2）設定UBIFS檔案系統作為根檔案系統啟動的引數

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

根檔案系統的位置在MTD4上

系統啟動時會打印出如下和UBI相關的資訊：

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