uboot升级ubifs文件系统
1 ubifs
1.1 背景
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。
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。
1.2 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。
1.3 内核支持UBIFS
1）> Device Drivers > Memory Technology Device (MTD) support > Enable UBI - Unsorted block images
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制作
2.1 mtd-utils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
zlib-1.2.13.tar.gz
lzo-2.10.tar.gz
mtd-utils-2.1.5.tar.gz
Linux主机安装mtd-utils
# 编译安装zlib
./configure
make
sudo make install
# 编译安装lzo
./configure
make
sudo make install
# 编译mtd-utils
./autogen.sh
./configure --without-xattr --without-zstd UUID_LIBS=/usr/lib/x86_64-linux-gnu/libuuid.so
make -j8
sudo make install
交叉编译mtd-utils
# 编译安装zlib
export CC=arm-none-linux-gnueabi-gcc
./configure --prefix=/opt/imx6ull_toolchain
make
sudo make install
# 编译安装lzo
./configure --prefix=/opt/imx6ull_toolchain --host=arm-linux CC=arm-none-linux-gnueabi-gcc --enable-shared
make
sudo make install
# 编译mtd-utils
./configure --prefix=/opt/imx6ull_toolchain --host=arm-linux CC=arm-none-linux-gnueabi-gcc --without-xattr --without-zstd
make
sudo make install
2.2 ubifs文件系统镜像制作
mkfs.ubifs：创建UBIFS镜像
mkfs.ubifs -r rootfs -m 2048 -e 126976 -c 1823 -o rootfs.ubifs.img
-r：文件系统路径
-m：闪存的最大输入/输出单元大小
-e：逻辑擦除块大小
-c：最大的逻辑擦除块数量（maximum logical erase block count）
ubinize：从UBIFS镜像创建UBI镜像
ubinize -o rootfs.ubi.img -m 2048 -p 128KiB -s 2048 ubinize.cfg
-m：页面大小
-p：指定的是目标 flash 的 physical eraseblock 的大小
-s：子页面大小
1)以上命令的参数可从ubifs挂载信息中提取
=> ubi info
UBI: MTD device name: "mtd=4"
UBI: MTD device size: 234 MiB
UBI: physical eraseblock size: 131072 bytes (128 KiB)
UBI: logical eraseblock size: 126976 bytes
UBI: number of good PEBs: 1879
UBI: number of bad PEBs: 0
UBI: smallest flash I/O unit: 2048
UBI: VID header offset: 2048 (aligned 2048)
UBI: data offset: 4096
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: 1879
UBI: number of PEBs reserved for bad PEB handling: 40
UBI: max/mean erase counter: 1/0
2)配置文件ubinize.cfg的内容为：
[ubifs]
mode=ubi
image=rootfs.ubifs.img
vol_id=0
vol_size=234MiB
vol_type=dynamic
vol_name=rootfs
vol_flags=autoresize
3 uboot烧写ubifs文件系统
3.1 uboot支持ubifs配置
/* mtd分区支持 */
#define CONFIG_CMD_MTDPARTS
#define CONFIG_MTD_DEVICE
#define CONFIG_MTD_PARTITIONS
#define MTDIDS_DEFAULT "nand0=gpmi-nand"
#define MTDPARTS_DEFAULT "mtdparts=gpmi-nand:4m(boot),128k(env),1m(dtb),16m(kernel),-(rootfs)"
/* UBI及UBIFS支持 */
#define CONFIG_CMD_UBI
#define CONFIG_CMD_UBIFS
#define CONFIG_RBTREE
#define CONFIG_LZO
3.2 烧写UBI镜像（失败）
tftp 80800000 rootfs.ubi.img
nand erase 0x01520000 $filesize
nand write 80800000 0x01520000 $filesize
3.3 烧写UBIFS镜像
# 加载默认分区表
=> mtdparts default
# 查看分区信息
=> mtdparts
device nand0 <gpmi-nand>, # parts = 5
#: name size offset mask_flags
0: boot 0x00400000 0x00000000 0
1: env 0x00020000 0x00400000 0
2: dtb 0x00100000 0x00420000 0
3: kernel 0x01000000 0x00520000 0
4: rootfs 0x0eae0000 0x01520000 0
active partition: nand0,0 - (boot) 0x00400000 @ 0x00000000
defaults:
mtdids : nand0=gpmi-nand
mtdparts: mtdparts=gpmi-nand:4m(boot),128k(env),1m(dtb),16m(kernel),-(rootfs)
# 擦除rootfs分区
=> nand erase.part rootfs
NAND erase.part: device 0 offset 0x1520000, size 0xeae0000
Erasing at 0xffe0000 -- 100% complete.
OK
# 激活rootfs分区
ubi part rootfs
ubi0: attaching mtd1
ubi0: scanning is finished
ubi0: empty MTD device detected
ubi0: attached mtd1 (name "mtd=4", size 234 MiB)
ubi0: PEB size: 131072 bytes (128 KiB), LEB size: 126976 bytes
ubi0: min./max. I/O unit sizes: 2048/2048, sub-page size 2048
ubi0: VID header offset: 2048 (aligned 2048), data offset: 4096
ubi0: good PEBs: 1879, bad PEBs: 0, corrupted PEBs: 0
ubi0: user volume: 0, internal volumes: 1, max. volumes count: 128
ubi0: max/mean erase counter: 1/0, WL threshold: 4096, image sequence number: 0
ubi0: available PEBs: 1835, total reserved PEBs: 44, PEBs reserved for bad PEB handling: 40
# 创建UBI volume
=> ubi create rootfs
No size specified -> Using max size (233000960)
Creating dynamic volume rootfs of size 233000960
# 下载ubifs镜像（上节制作的 rootfs.ubifs.img）
=> tftp 80800000 rootfs.ubifs.img
FEC0 Waiting for PHY auto negotiation to complete... done
Using FEC0 device
TFTP from server 10.99.20.250; our IP address is 10.99.20.222
Filename 'rootfs.ubifs.img'.
Load address: 0x80800000
Loading: #################################################################
#################################################################
#################################################################
#################################################################
#################################################################
#################################################################
#################################################################
#################################################################
#################################################################
#################################################################
##########################################
1 MiB/s
done
Bytes transferred = 10158080 (9b0000 hex)
# 写ubifs镜像到 rootfs volume
=> ubi write 80800000 rootfs $filesize
10158080 bytes written to volume rootfs
3.4 设置UBIFS启动参数
bootargs=console=ttymxc0,115200 ubi.mtd=4 root=ubi0:rootfs rw rootfstype=ubifs
3.5 uboot升级命令及测试
#define CMD_UPKERNEL \
"tftp 80800000 zImage;" \
"nand erase 0x520000 $filesize;" \
"nand write 80800000 0x520000 $filesize;" \
"boot;\0"
#define CMD_UPDTB \
"tftp 80800000 hybrid-v2.dtb;" \
"nand erase 0x420000 $filesize;" \
"nand write 80800000 0x420000 $filesize;" \
"boot;\0"
#define CMD_UPROOTFS \
"mtdparts default;" \
"nand erase.part rootfs;" \
"ubi part rootfs;" \
"ubi create rootfs;" \
"tftp 80800000 rootfs.ubifs.img;" \
"ubi write 80800000 rootfs $filesize;" \
"boot;\0"
升级文件系统指令测试
=> uprootfs
NAND erase.part: device 0 offset 0x1520000, size 0xeae0000
Erasing at 0xffe0000 -- 100% complete.
OK
ubi0: attaching mtd1
ubi0: scanning is finished
ubi0: empty MTD device detected
ubi0: attached mtd1 (name "mtd=4", size 234 MiB)
ubi0: PEB size: 131072 bytes (128 KiB), LEB size: 126976 bytes
ubi0: min./max. I/O unit sizes: 2048/2048, sub-page size 2048
ubi0: VID header offset: 2048 (aligned 2048), data offset: 4096
ubi0: good PEBs: 1879, bad PEBs: 0, corrupted PEBs: 0
ubi0: user volume: 0, internal volumes: 1, max. volumes count: 128
ubi0: max/mean erase counter: 1/0, WL threshold: 4096, image sequence number: 0
ubi0: available PEBs: 1835, total reserved PEBs: 44, PEBs reserved for bad PEB handling: 40
No size specified -> Using max size (233000960)
Creating dynamic volume rootfs of size 233000960
FEC0 Waiting for PHY auto negotiation to complete... done
Using FEC0 device
TFTP from server 10.99.20.250; our IP address is 10.99.20.222
Filename 'rootfs.ubifs.img'.
Load address: 0x80800000
Loading: #################################################################
#################################################################
#################################################################
#################################################################
#################################################################
#################################################################
#################################################################
#################################################################
#################################################################
#################################################################
##########################################
947.3 KiB/s
done
Bytes transferred = 10158080 (9b0000 hex)
10158080 bytes written to volume rootfs
NAND read: device 0 offset 0x520000, size 0x600000
6291456 bytes read: OK
NAND read: device 0 offset 0x420000, size 0xc800
51200 bytes read: OK
Kernel image @ 0x80800000 [ 0x000000 - 0x4dca50 ]
## Flattened Device Tree blob at 83000000
Booting using the fdt blob at 0x83000000
Using Device Tree in place at 83000000, end 8300b325
Starting kernel ...
浙公网安备 33010602011771号