Linux mtdとは何ですか-Linuxの運用と保守-php.cn

Linux では、mtd は「メモリテクノロジデバイス」を指し、ストレージデバイス内のサブシステムです。 MTD システムは、NOR フラッシュおよび NAND フラッシュデバイスに統合インターフェイスを提供するために Linux に導入されました。 MTD デバイスは通常、デバイスノード、MTD デバイス層、MTD オリジナルデバイス層、ハードウェアドライバー層の 4 つの層に分割できます。

Linux mtdとは何ですか

#このチュートリアルの動作環境: linux5.9.8 システム、Dell G3 コンピューター。

Linux MTD とは何ですか?

MTD は「Memory Technology Device」の略で、「メモリテクノロジーデバイス」を意味し、Linux ストレージデバイスのサブシステムです。

Linux カーネルでは、NOR フラッシュおよび NAND フラッシュデバイスに統合インターフェイスを提供するために MTD レイヤーが導入されました。 MTD は、ファイルシステムを基盤となるフラッシュメモリから分離します。

この MTD システムを設計する目的は、メモリタイプのデバイスに抽象化レイヤーとインターフェイスを提供することで、ハードウェアドライバーの設計者が最も単純な基盤となるハードウェアデバイスを提供するだけで済むようにすることです。 /erase 関数で十分ですが、MTD ストレージデバイスサブシステムが自動的にデータを表示するため、上位レベルのユーザーに対してデータがどのように表示されるかは問題ではありません。

MTD フレームワーク

Linux の MTD デバイスは drivers/mtd/ の下にあります。

MTD ファイルの内容は次のとおりです。

Linux mtdとは何ですか

MTD 機器は通常 4 つの層に分割できます

上から下へデバイスノード、MTD デバイス層、MTD オリジナルデバイス層、およびハードウェアドライバー層です。

Linux mtdとは何ですか

1.cmdlinepart.c

mtd パーティションテーブルが cmd パラメーターを介して u-boot によって Linux に送信されると、 Linux カーネルでは、mtdparts を登録して追加する必要はなく、MTD でコマンドラインパーティションオプションをオンにするだけで済みます。この方法を使用するには、u-boot が MTD をサポートする必要があり、送信される mtd パーティションパラメーターが形式要件を満たしている必要があります。

2.devices フォルダー

spi フラッシュデバイスがあり、それを管理するために mtd を使用したい場合、通常はそれを devices フォルダーの下に置きます。 devices フォルダーにある m25p80.c は、典型的な spi フラッシュデバイスです。

3.chips/nand/onenand フォルダー

nand フラッシュドライバーは nand フォルダーの下にあります;

oneanand フラッシュドライバーは onenand フォルダーの下にあります。

nor フラッシュは比較的複雑で、次のファイルにあります。

chips:cfi/jedec インターフェイスユニバーサルドライバー

devices:nor flash ボトムドライバー (spi flash)

maps:フラッシュマッピング関係関連関数

4. コアファイル

mtdchar.c: MTD キャラクターデバイスインターフェイス関連の実装、デバイス番号 31 ;

mtdblock.c: MTD ブロックデバイスインターフェイス関連の実装、デバイス番号 90、;

mtdcore.c: MTD オリジナルのデバイスインターフェイス関連の実装;

mtdpart. c: MTD パーティションインターフェイス関連の実装。

5.ubi

ubifs ファイルのサポート層。ubifs ファイルシステムを使用する場合は、デバイスドライバー -> メモリテクノロジーデバイス (MTD) サポートを変更する必要があります。 -> ; UBI で UBI を有効にする -未分類のブロック画像が選択されています。

[ファイルシステム] -> [その他のファイルシステム] で [UBIFS ファイルシステムサポート] を選択します。

MTD パーティションテーブルの実装

ブートプロセス中に、コンソールから次のような情報が表示されることがよくあります。

0x000000000000-0x000000100000 : "Bootloade"
0x000000100000-0x000002000000 : "Kernel"
0x000002000000-0x000003000000 : "User"
0x000003000000-0x000008000000 : "File System"

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これは MTD が提供する最も直観的な表現形式で、メモリ内の各モジュールのパーティション構造を示しますが、これらのパーティションはどのように実装されるのでしょうか?パーティションテーブルを実装するにはいくつかの方法があり、それについては以下で説明します。

注: パーティションテーブルの実装の前提条件は、MTD デバイスドライバが成功していることです。そうでない場合、パーティションは存在しません。ドライバーが成功しない場合でも話します。

1. カーネルへの追加

カーネルへの追加は、より一般的に使用される方法であり、ドライバー移植の本に記載されているはずです。プラットフォームデバイスに mtd_partition を追加し、次のような情報を追加します。これ以上の説明は省略します。

struct mtd_partition s3c_nand_part[] = {
    {
        .name       = "Bootloader",
        .offset     = 0,
        .size       = (1 * SZ_1M),
        .mask_flags = MTD_CAP_NANDFLASH,
    },
    {
        .name       = "Kernel",
        .offset     = (1 * SZ_1M),
        .size       = (31 * SZ_1M) ,
        .mask_flags = MTD_CAP_NANDFLASH,
    },
    {
        .name       = "User",
        .offset     = (32 * SZ_1M),
        .size       = (16 * SZ_1M) ,
    },
    {
        .name       = "File System",
        .offset     = (48 * SZ_1M),
        .size       = (96 * SZ_1M),
    }
};

static struct s3c_nand_set s3c_nand_sets[] = {
    [0] = {
        .name       = "nand",
        .nr_chips   = 1,
        .nr_partitions  = ARRAY_SIZE(s3c_nand_part),
        .partitions = ok6410_nand_part,
    },
};

static struct s3c_platform_nand s3c_nand_info = {
    .tacls      = 25,
    .twrph0     = 55,
    .twrph1     = 40,
    .nr_sets    = ARRAY_SIZE(s3c_nand_sets),
    .sets       = ok6410_nand_sets,
};

static void __init s3c_machine_init(void)
{
    s3c_nand_set_platdata(&s3c_nand_info); 
}

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MTD ドライバーが完成したため、デバイスとドライバーが一致すると、プローブがドライバーはインターフェイス関数と呼ばれます。パーティションテーブルを追加するには、プローブ関数で add_mtd_partitions(s3c_mtd,ets->partitions,sets->nr_partitions); を呼び出す必要があります。

2.u-boot パラメータの転送

u-boot では、mtdparts 情報を bootargs に追加できます。u-boot の起動後、bootargs 内の情報はカーネルに送信されると、カーネルは起動時に bootargs の mtdparts 部分を解析します。例は次のとおりです:

mtdparts=nand.0:1M(Bootloader)ro,31M(Kernel)ro 、16M(ユーザー)、96M(ファイルシステム)、より具体的な mtdparts 形式については、関連情報を確認できます。

カーネルが mtdparts 情報を解析するには、前述のように、カーネルで [デバイスドライバー] -> [メモリテクノロジデバイス (MTD) サポート] -> [コマンドラインパーティションテーブル解析] オプションを有効にする必要があります。

在内核中添加分区表的时候，我们是在平台设备里面加入mtd_partition信息。这边通过u-boot传参则取消平台设备里面的partition信息，那我们需要怎样解析u-boot的传过来的mtdparts呢。

u-boot传参过来后，cmdlinepart.c中会将这些参数解析好，存在里面LIST_HEAD(part_parsers)链表里面，然后我们在驱动的probe函数中，通过调用mtd_device_parse_register(mtd, probe_types,&ppdata, NULL, 0);函数。

mtd_device_parse_register()函数位于drivers/mtd/mtdcore.c 中，内容如下：

int mtd_device_parse_register(struct mtd_info *mtd, const char * const *types,
                  struct mtd_part_parser_data *parser_data,
                  const struct mtd_partition *parts,
                  int nr_parts)
{
    int err;
    struct mtd_partition *real_parts;

    err = parse_mtd_partitions(mtd, types, &real_parts, parser_data);
    if (err <= 0 && nr_parts && parts) {
        real_parts = kmemdup(parts, sizeof(*parts) * nr_parts,
                     GFP_KERNEL);
        if (!real_parts)
            err = -ENOMEM;
        else
            err = nr_parts;
    }

    if (err > 0) {
        err = add_mtd_partitions(mtd, real_parts, err);
        kfree(real_parts);
    } else if (err == 0) {
        err = add_mtd_device(mtd);
        if (err == 1)
            err = -ENODEV;
    }

    return err;
}

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可以看到该函数会先执行parse_mtd_partitions(mtd, types, &real_parts, parser_data);函数，后面还是通过add_mtd_partitions()函数来实现分区表的添加。

parse_mtd_partitions()函数位于drivers/mtd/mtdpart.c中，内容如下：

int parse_mtd_partitions(struct mtd_info *master, const char *const *types,
             struct mtd_partition **pparts,
             struct mtd_part_parser_data *data)
{
    struct mtd_part_parser *parser;
    int ret = 0;

    if (!types)
        types = default_mtd_part_types;

    for ( ; ret <= 0 && *types; types++) {
        parser = get_partition_parser(*types);
        if (!parser && !request_module("%s", *types))
            parser = get_partition_parser(*types);
        if (!parser)
            continue;
        ret = (*parser->parse_fn)(master, pparts, data);
        put_partition_parser(parser);
        if (ret > 0) {
            printk(KERN_NOTICE "%d %s partitions found on MTD device %s\n",
                   ret, parser->name, master->name);
            break;
        }
    }
    return ret;
}

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进入parse_mtd_partitions()函数会先判断types的类型，如果为空则给默认值，types的类型一般就两种，如下：

static const char * const default_mtd_part_types[] = {
    "cmdlinepart",
    "ofpart",
    NULL
};

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第一个"cmdlinepart"即u-boot传参的方式，第二个"ofpart"即下面要讲到的使用dts传参的方式，判断完类型后，就通过get_partition_parser去解析part_parsers链表里面的数据，这样就完成u-boot参数的解析。

3.dts传参

在Linux3.14以后的linux版本中，加入一个新的知识DTS(Device tree)，dts其实就是为了解决ARM Linux中的冗余代码，在Linux2.6版本的arch/arm/plat.xxx和arch/arm/mach.xxx中充斥着大量的垃圾代码，采用Device Tree后，许多硬件的细节可以直接透过它传递给Linux，而不再需要在kernel中进行大量的冗余编码，关于dts可以自行查阅资料。

dts传参的原理其实和u-boot一样，区别在于：u-boot的时候是通过cmdlinepart.c文件实现分区信息写入LIST_HEAD(part_parsers)链表，dts则是用过ofpart.c文件实现分区信息写入LIST_HEAD(part_parsers)链表，所以同样要把ofpart.c文件的宏打开，在调用mtd_device_parse_register(mtd, probe_types,&ppdata, NULL, 0);函数的时候types要设置成ofpart。

如果去对比Linux2.6版本和Linux3.14版本，会发现drivers/mtd/ofpart.c和drivers/mtd/mtdpart.c文件有所不同，Linux3.8版本里面多了Device tree这一部分的内容，感兴趣的可以自己深究下。

这边举个dts的例子：

 pinctrl-0 = <&s3c_nand_flash>;
    ranges = <0 0 0x000000000000 0x000008000000>;   /* CS0: NAND */
    nand@0,0 {
        partition@1 {
            label = "Bootloader";
            reg = <0x000000000000 0x000000100000>;
        };
        partition@2 {
            label = "Kernel";
            reg = <0x000000100000 0x000002000000>;
        };
        partition@3 {
            label = "User";
            reg = <0x000002000000 0x000003000000>;
        };
        partition@4 {
            label = "File System";
            reg = <0x000003000000 0x000008000000>;
        };
    };

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Linux mtd system的分析就到这边，有感悟时会持续会更新。