Linux(AT91SAM9260)增加UBIFS文件系统支持

一、 编写目的 2

二、 UBIFS文件系统移植 2

1. 内核配置 2

2. 挂载UBIFS分区至/mnt目录 3

3. 制作UBIFS文件系统镜像 6

 

一、编写目的

        UBIFS是针对nand设备而设计的一种新文件系统。针对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，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。在此背景下内核加入了UBI文件系统的支持。需要注意的是UBIFS对异常掉电的容忍性差，容易出现CRC错误。

        本文档用于记录为Linux增UBIFS文件系统支持的操作过程，方便日后查阅和参考。使用的软硬件环境如下，其它平台的可参考本文档进行类似操作即可。

                BOARD：AT91SAM9260EK（GH11）

                CPU：AT91SAM9260

                NAND：K9F1208U0C  64MB

                LINUX：2.6.39

                gcc：arm-linux-gcc 4.3.2

                LINUX内核源码下载：http://pan.baidu.com/s/1o6LTNRW 

二、UBIFS文件系统移植

1. 内核配置

        2.6.27以后，ubifs被整合进内核树中，本文档所使用的2.6.39内核中已经包好UBIFS的相关代码，因此直接进行make menuconfig配置即可。

 

 

        Device Drivers  --->

                <*> Memory Technology Device (MTD) support  ---> 

                        <*>   Enable UBI - Unsorted block images  ---> 

        File systems  --->

                [*] Miscellaneous filesystems  --->

                <*>   UBIFS file system support

                [*]     Extended attributes support

                [*]     Advanced compression options

                [*]       LZO compression support 

                [*]       ZLIB compression support

2. 挂载UBIFS分区至/mnt目录

a) 查看LINUX内核所支持的文件系统类型，由下图可看出内核已经支持UBIFS

        # cat /proc/filesystems

 

b) 创建UBIFS相关设备节点（没有以下两个设备文件的则需要创建，可将命令加到/etc/init.d/rcS中，让其开机自动创建）

        # mknod /dev/ubi_ctrl c 10 63

        # mknod /dev/ubi0 c 253 0   //这个文件没有的

c) 格式化一空闲分区，用于挂载UBIFS（我这里使用mtd6分区，原本用于挂载usr目录的）

        # flash_eraseall /dev/mtd6

d) 将mtd6分区关联到ubi上（ubiattach可以在mtd-utils工具/busybox中取得，我这里是使用busybox中的）

        # ubiattach /dev/ubi_ctrl -m 6 //最后一个数据表示分区号

 

e) 设定volume 大小（不是固定值，可以用工具改变）及名称（ubiattach可以在mtd-utils工具/busybox中取得，我这里是使用busybox中的）

        结合上一步（d步）的打印信息可知，这个分区总共有56MiB的空间，有3608片PEB可用，其中要分出一小部分PEB以供UBI运行时使用（具体多少没研究），还剩大部分PEB用来存储数据。因此这里设置volume 大小为54MiB，使用全部56MiB会提示错误，如下图所示。

        # ubimkvol /dev/ubi0 -N rootfs -s 54MiB

 

f) 挂载/卸载文件系统

        # mount -t ubifs ubi0:rootfs /mnt

        # umount /mnt   //如果在/mnt目录里卸载，会提示Device busy

 

g) 重复挂载

        如果系统重启了，只需要重新执行关联(d步)和挂载(f步)操作即可。如果系统没有重新，则只需要执行f步操作即可。

3. 制作UBIFS文件系统镜像

a) 下载较新版本的mtd-utils（旧版本没有ubi-utils）

        官方：http://git.infradead.org/mtd-utils.git 

        网盘：http://pan.baidu.com/s/1gd3Rk11 （mtd-utils-1.5.0.tar.bz2）

        如何编译mtd-utils-1.5.0这里就不作详细说明，直接解压后make即可，然后把生成的可执行文件（mkfs.ubifs）复制至/usr/bin中。这里需要注意一点的是，编译mtd-utils之前需要安装libacl-deve、lzo-devel、libuuid-devel，Cent OS可以使用yum来安装。

b) 使用mkfs.ubifs制作UBIFS镜像

        # mkfs.ubifs -m 512 -c 3567 -e 15872 -r ./NFS -o fs_mini.uboot.ubifs

        以上命令的含义为将./NFS文件夹制作为UBIFS文件系统镜像，输出的镜像名为fs_mini.uboot.ubifs，-m参数指定了最小的I/O操作的大小，也就是NAND FLASH一个page的大小，-e参数指定了逻辑擦除快的大小，-c指定了最大的逻辑块号。通过此命令制作的出的UBIFS文件系统镜像可在u-boot下使用ubi write命令烧写到NAND FLASH上。

        命令的参数根据实际的NAND进行调整，可以在分区关联到ubi时的输出信息中获取参数（即ubiattach命令，上面d步），这里对主要的参数进行说明一下：

                -m: 最小的I/O操作的大小（也就是NAND FLASH的一个page的大小）

                -c : 最大逻辑擦除块的数量(文件系统总容量/逻辑擦除块大小)

                        我这个板子文件系统最多可以访问卷上的15872*3567=54M空间

                -e : 逻辑擦除块的大小

                -r : 要制作成镜像的根文件系统的路径

                -o : 最终制作成的根文件镜像的文件名

c) 配置ubinize.cfg

        在当前目录新建ubinize.cfg文件，并输入以下内容：

[ubifs]

mode=ubi

image=fs_mini.uboot.ubifs

vol_id=0

vol_size=54MiB

vol_type=dynamic

vol_alignment=1

vol_name=rootfs

vol_flags=autoresize

 

d) 转换成FLASH烧写格式

        # ubinize -o fs_mini.flash.ubifs -m 512 -p 16KiB -s 256 ubinize.cfg

        使用ubinize命令可将使用mkfs.ubifs命令制作的UBIFS文件系统镜像转换成可直接在FLASH上烧写的格式（带有UBI文件系统镜像卷标）。通过此命令生成的ubi.img可直接使用NAND FLASH的烧写命令烧写到FLASH上。

        命令的参数根据实际的NAND进行调整，可以在分区关联到ubi时的输出信息中获取参数（即ubiattach命令，上面d步），这里对主要的参数进行说明一下：

                  -o : 最终制作成的根文件镜像的文件名

                  -m: 页面大小 

                  -p: 物理擦除块大小 

                -s: 最小的硬件输入输出页面大小，如：k9f1208为256(上下半页访问)

 

e) 测试镜像是否能成功挂载

        # flash_eraseall /dev/mtd6

        # nandwrite -a -p /dev/mtd6 ./fs_mini.flash.ubifs

        # ubiattach /dev/ubi_ctrl -m 6

        # mount -t ubifs ubi0:rootfs /mnt   //如果这步不成功，可参考前面的方法

 

        到这里，已经可以知道制作的UBIFS镜像可以正常启动，并已把镜像通过MTD的FLASH工具烧写到NAND FLASH中（linux mtd6分区），现在可以修改Linux启动参数，让其挂载此分区为rootfs。也可以通过ATMEL提供的烧写工具SAM-BA将镜像烧写到0x007a0000地址。

        # setenv bootargs 'mem=64M console=ttyS0,115200 mac=00:60:6E:42:BA:80 ubi.mtd=6 root=ubi0_0 rootfstype=ubifs ip=192.168.2.123:192.168.2.222:192.168.2.1:255.255.255.0:::eth0:off '