linux mtd是什麼
- 青灯夜游原創
- 2022-05-11 17:22:484586瀏覽
在linux中，mtd是指“記憶體技術設備”，是儲存設備中的一個子系統。 linux引進MTD系統是為了提供NOR FLASH和NAND FLASH設備一個統一介面。 MTD設備通常可分為四層：設備節點、MTD設備層、MTD原始設備層、硬體驅動層。
本教學操作環境：linux5.9.8系統、Dell G3電腦。
Linux MTD是什麼？
MTD全名為“Memory Technology Device”，意思為“記憶體技術設備”，是Linux的儲存裝置中的子系統。
在Linux核心中，引入MTD層為NOR FLASH和NAND FLASH設備提供統一介面。 MTD將檔案系統與底層FLASH記憶體進行了隔離。
設計此MTD系統的目的是，對於記憶體類別的設備，提供一個抽象層，一個接口，使得對於硬體驅動設計者來說，只需要去提供最簡單的底層硬體設備的讀取/寫入/擦除函數就可以了，資料對於上層使用者來說是如何表示的，可以不關心，因為MTD儲存設備子系統都幫你做好了。
MTD框架
Linux的MTD裝置位於drivers/mtd/下方。
MTD檔案下的內容如下：
MTD裝置通常可分為四層
上依序為：裝置節點、MTD設備層、MTD原始設備層及硬體驅動層。
1.cmdlinepart.c
當mtd分區表由u-boot透過cmd參數傳送給linux時，linux核心可以不用對mtdparts進行註冊添加，只需要將MTD中的command line partition選項開啟即可。使用這種的方法u-boot下需要對MTD進行支持，且所傳輸的mtd分區參數要符合格式要求。
2.devices資料夾
當我們有一個spi flash裝置時且要使用mtd進行管理，我們一般會將其放在devices資料夾下，如devices資料夾下面的m25p80.c就是一個典型的spi flash裝置。
3.chips/nand/onenand資料夾
nand flash 驅動程式在nand資料夾下;
onenand flash 驅動程式在onenand資料夾下;
nor flash比較雜，下面幾個檔案下方都會有:
chips:cfi/jedec介面通用驅動程式
devices:nor flash底層驅動(spi flash)
maps:nor flash映射關係相關函數
4.核心檔案
mtdchar.c : MTD字元裝置介面相關實作,裝置號31 ;
mtdblock.c : MTD區塊設備介面相關實現，設備號90,;
mtdcore.c: MTD原始設備介面相關實作；
mtdpart.c : MTD分區介面相關實作。
5.ubi
ubifs檔案的支援層，當使用ubifs檔案系統時，需要將Device Drivers -> Memory Technology Device (MTD) support -> ; UBI -Unsorted block image 中的Enable UBI選取。
將File systems -> Miscellaneous filesystems中的UBIFS file system support選取。
MTD分區表的實作
#在開機過程從console經常可以看到類似以下訊息，
0x000000000000-0x000000100000 : "Bootloade" 0x000000100000-0x000002000000 : "Kernel" 0x000002000000-0x000003000000 : "User" 0x000003000000-0x000008000000 : "File System"
這就是MTD給我們最直觀的表示形式，給我們展示了記憶體中各模組的分區結構，但這些分區是怎麼實現的呢？分區表的實現方式有幾種，以下進行分別說明：
註：分區表實現的前提是MTD設備驅動已經成功了，否則連驅動都沒成功就無分區可說了。
1.核心中新增
在核心中加入這是一個比較經常使用的方法，隨便一本驅動移植的書上應該都有，主要就是在平台設備裡面添加mtd_partition，添加類似下面的信息,這邊就不過多描述
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);
}因為我們的MTD驅動已經完成了，當device和driver匹配後會調用驅動中的probe介面函數，我們需要在probe函數裡面呼叫add_mtd_partitions(s3c_mtd, sets->partitions, sets->nr_partitions);實作分區表的新增。
2.u-boot傳參
在u-boot下可以透過加入mtdparts資訊到bootargs中，u-boot啟動後會將bootargs中的訊息傳送給kernel,，kernel在啟動的時候會解析bootargs中mtdparts的部分，這邊舉個例子：
mtdparts=nand.0:1M(Bootloader)ro,31M(Kernel)ro ,16M(User),96M(File System)，更具體的mtdparts格式可以查閱下相關資料。
為了讓kernel能夠解析mtdparts訊息，我們需要將內核中的Device Drivers -> Memory Technology Device (MTD) support ->Command line partition table parsing選項開啟，這在上面已經說過。
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;
}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;
}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
};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>;
};
};Linux mtd system的分析就到这边，有感悟时会持续会更新。
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