UBI文件系统简介
UBI文件系统分析
UBI文件系统分析技术一部：曾宪炀L o g o1 2 3 4UBIFS在linux中层次结构图UBIFS介绍UBIFS驱动—UBI子系统UBIFS重要数据结构介绍大纲UBIFS在linux系统中的层次结构图UBIFS分区布局UBIFS的六个分区：1.Super Block:超级块分区（superblock area）使用LEB0。
该区域保存文件系统配置相关信息，如：LEB大小、最大LEB数、日志区域占用的LEB数等。
2.master area:主节点分区（master area）使用LEB1和LEB2。
主分区中包含两个主节点，主节点保存索引树根节点位置、为垃圾回收保留的LEB号、LPT管理的所有LEB脏空间总和等，一般情况下，两个主节点保存着相同数据，主节点大小为512 byte。
3.Journal area:日志分区（journal area）从LEB3开始。
为了降低节点的更新频率，UBIFS中创建了journal区，在其中缓存对节点的修改，然后一次写到Flash上去，这样就降低了更新的频率。
当需要修改索引树叶节点时并不会马上更新闪存上的索引树，首先更新RAM中的TNC，同时将更新信息以日志方式记录在内存中，等到commit时再更新闪存上的索引树。
日志由log和bud组成。
log记录日志位置，log包含两种类型的节点：commit开始节点、引用节点。
commit开始节点记录commit过程的开始，引用节点记录bud的数量。
UBIFS分区布局4.LPT area:LEB属性树分区（LEB Properties Tree area，简称LPT area），跟随在日志之后，LPT 的大小在创建文件系统时确定，LPT使用B+树结构。
该区域除了包含LEB属性树外，还维护一张擦除块表LTAB（LPT area erase blocks）和一张LEB数量信息表LSAVE。
5.Orphan:孤儿分区（orpan area）在log area和main area之间，使用固定数目的LEB。
ubi文件系统原理
ubi文件系统原理
Ubi文件系统，全称为Unsorted Block Images，是一种专为闪存设备设计的卷管理系统。
它能够在单个物理闪存设备上管理多个卷，并在整个闪存芯片上实现损耗均衡。
Ubi文件系统的主要原理如下：
1. 逻辑到物理的映射：Ubi系统将逻辑擦除块（LEBs）映射到物理擦除块（PEBs）上。
这种映射是动态的，意味着一个逻辑擦除块可以被映射到任何一个物理擦除块上。
这种映射由Ubi系统管理，对用户来说是透明的。
2. 损耗均衡：Ubi通过跟踪每个物理擦除块的擦除计数，可以将数据从损耗严重的物理块转移到损耗较少的擦除块，从而实现全局的损耗均衡。
3. 坏块管理：Ubi文件系统可以更好地处理闪存设备上的坏块。
它可以将坏块转换为虚拟块，并将数据移动到其他可用块。
4. 日志型结构：Ubi采用了与JFFS2不同的日志型结构。
它将数据写入闪存设备的空闲块中，同时还会将元数据写入闪存设备的另一个区域。
5. 分区与卷管理：Ubi可以跨多个闪存设备进行分区，并支持多个Ubi卷。
这使得Ubi可以更好地处理大型闪存设备和数据集。
此外，Ubi文件系统还支持动态卷大小调整。
6. 数据加密与压缩：Ubi文件系统具有数据加密和压缩的功能，以提高数据传输速度并增强数据安全性。
总的来说，Ubi文件系统的设计目的是为了提高闪存设备的性能和可靠性，通过动态映射、损耗均衡、坏块管理以及分区管理等手段实现。
UBI文件系统分析
ubi_err("min. I/O unit (%d) is not power of 2", ubi->min_io_size);
return -EINVAL; }
ubi_assert(ubi->hdrs_min_io_size > 0); ubi_assert(ubi->hdrs_min_io_size <= ubi->min_io_size); ubi_assert(ubi->min_io_size % ubi->hdrs_min_io_size == 0);
ubi->peb_size = ubi->mtd->erasesize; ubi->peb_count = ubi->mtd->size / ubi->mtd->erasesize; Peb_count 是指逻辑块的数目，也就是总的大小除以每一页的大小 ubi->flash_size = ubi->mtd->size;
if (ubi->mtd->block_isbad && ubi->mtd->block_markbad) ubi->bad_allowed = 1;
ubi->min_io_size = ubi->mtd->writesize; ubi->hdrs_min_io_size = ubi->mtd->writesize >> ubi->mtd>subpage_sft; if (!is_power_of_2(ubi->min_io_size)) {
if (mtd->type == MTD_UBIVOLUME) { ubi_err("refuse attaching mtd%d - it is already emulated on " "top of UBI", mtd->index); return -EINVAL;
UBIFS文件系统的移植
UBI文件系统的移植作者：piaozhiye86@首次做UBIFS的移植，不足之处欢迎批评指正。
2010-7-15自从linux2.6.27以后的内核版本都支持UBI文件系统了，新版本的uboot已经支持UBIFS了。
软件平台VMwareFedora-10使用源码：linux-2.6.30.4.tar.bz2u-boot-2010.06-rc1.tar.bz2硬件环境mini2440—64M NAND关于uboot的移植可以参考《嵌入式Linux之我行》中uboot的移植，那里写得比较详细。
我也是参考了其中的文章。
1、uboot的UBI的移植关于uboot的UBI的移植几乎没有说明介绍，移植首先要保证你的flash驱动能够跑起来，我是在nand flash 上跑的UBI。
刚开始的时候我也没有什么头绪，只能够从uboot的readme开始查找一些蛛丝马迹。
- MTD Support (mtdparts command, UBI support)CONFIG_MTD_DEVICEAdds the MTD device infrastructure from the Linux kernel.Needed for mtdparts command support.CONFIG_MTD_PARTITIONSAdds the MTD partitioning infrastructure from the Linuxkernel. Needed for UBI support.因此呢，要UBI支持首先得要MTD支持，因此在配置文件中要添加以上两项的定义。
要移植UBI还要添加:#define CONFIG_CMD_UBIFS#define CONFIG_CMD_UBI总的关于UBI的部分是以下几个宏/****MTD Support (mtdparts command, UBI support)****/#if 1#define CONFIG_MTD_DEVICE 1#define CONFIG_MTD_PARTITIONS 1#define CONFIG_CMD_MTDPARTS#define CONFIG_CMD_UBIFS#define CONFIG_CMD_UBI#define CONFIG_LZO 1#define CONFIG_RBTREE 1#endif同时呢要给NAND建立个默认的分区。
UBIFS文件系统说明文档
UBIFS文件系统说明文档注意：在了解UBIFS之前一定要注意到UBIFS和任何传统的文件系统是不一样的：UBIFS不是运行在block device之上的（如hard disk，MMC/SD卡，USB flash等）。
UBIFS是运行于raw flash之上，请在开始认识UBIFS前确保理解raw flash这个概念。
UBIFS是建立在MTD device基础上的，而不是block device上的。
简介：UBIFS是由NOKIA工程师在赛格德大学帮助下开发的新的Flash文件系统，UBIFS是JFFS2文件系统的下一代产品。
JFFS2运行在MTD设备之上，而UBIFS则只能工作于UBI volume之上。
UBIFS涉及三个子系统：1.MTD子系统，提供对Flash芯片的访问接口，MTD子系统提供了MTD 设备的概念，比如/dev/mtdx，MTD可以认为是raw flash。
2.UBI子系统，为Flash设备提供了耗损均衡（wear leveling）和卷管理（volume management）功能； UBI工作在MTD设备之上，提供了UBI volume；UBI是MTD设备的高层次表示，对上层屏蔽了一些直接使用MTD设备需要处理的问题，比如损耗均衡以及坏块管理。
3.UBIFS文件系统，工作于UBI之上的文件系统。
UBIFS的主要特点：1.可扩展性:UBIFS对Flash 尺寸有着很好的扩展性,也就是说mount时间，内存消耗以及I/O速度都不依赖于Flash 的尺寸，UBIFS可以很好的运行在GB级的 Flashe设备上，当然UBI本身还是有扩展性的问题，但是无论如何UBI/UBIFS都比JFFS2的可扩展性好。
如果UBI 成为瓶颈，可以改进UBI而不需改变UBIFS本身。
2.快速mount:不像JFFS2文件系统，UBIFS在mount阶段不需要扫描整个文件系统，UBIFS mount的时间只是毫秒级，时间不依赖与Flash的尺寸；然而UBI的初始化时间是依赖Flash 的尺寸的，因此必须把这个时间考虑在内。
UBI文件系统简介
UBI文件系统简介UBI文件系统简介作者：刘洪涛，华清远见嵌入式学院金牌讲师。
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。
我也是刚接触到这个文件系统，可能有理解不对的地方，也请指正。
一、产生的背景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。
二、用法环境：omap3530处理器、(128MByte 16 位NAND Flash) 、linnux-2.6.28内核1、配置内核支持UBIFSDevice Drivers --->Memory Technology Device (MTD) support --->UBI - Unsorted blockimages --->Enable UBI配置mtd支持UBI接口File systems --->Miscellaneous filesystems --->UBIFS file system support配置内核支持UBIFS文件系统2、将一个MTD分区4挂载为UBIFS格式● flash_eraseall /dev/mtd4 //擦除mtd4● ubiattach /dev/ubi_ctrl -m 4 //和mtd4关联● ubimkvol /dev/ubi0 -N rootfs -s 100MiB //设定volume 大小（不是固定值，可以用工具改变）及名称● mount -t ubifs ubi0_0 /mnt/ubi或mount -t ubifs ubi0:rootfs /mnt/ubi3、制作UBIFS文件系统在制作UBI镜像时，需要首先确定以下几个参数：MTD partition size; //对应的FLASH分区大小flash physical eraseblock size; // FLASH物理擦除块大小minimum flash input/output unit size; //最小的FLASH输入输出单元大小for NAND flashes - sub-page size; //对于nand flash来说，子页大小logical eraseblock size.//逻辑擦除块大小参数可以由几种方式得到1）如果使用的是2.6.30以后的内核，这些信息可以通过工具从内核获得，如：mtdinfo –u。
制作ubi文件系统
制作ubi文件系统目录开发环境 (1)Ubi文件系统简介 (1)UBI文件系统前期准备 (2)内核配置 (2)开发板UBIFS工具（flash_eraseall、ubiattach、ubimkvol） (2)主机mtd-utils工具(mkfs.ubifs、ubinize) (4)编译问题 (4)制作ubi文件系统镜像 (5)生成ubifs格式的镜像文件 (5)实际可用的ubi格式镜像 (5)注意事项 (6)文件系统上烧写 (6)通过NFS挂载方式 (6)设置启动参数 (6)将一个分区挂载为ubifs (7)文件系统读写速度测试 (7)ubifs常见指令 (7)开发环境开发环境：vmware+ubuntu10.04开发目录：/home/lisongqing/armLinux源码包：busybox-1.19.2.tar.bz2、linux-3.0.4.tar.bz2交叉编译工具：arm-linux-gcc-4.4.3-20100728.tar.gzUbi文件系统简介由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、扩展性高的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（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）。
UBI：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日志文件系统有关ubifs的详细介绍，请参考：/doc/ubi.html/doc/ubifs.htmlUBI文件系统前期准备内核配置1）Device Drivers --->Memory Technology Device (MTD) support --->enable UBI - Unsorted block images2）File systems --->Miscellaneous filesystems --->UBIFS file system support如果不配置此处，nfs挂载时会出现如下错误：ubiupdatevol: error!: UBI device name was not specified (use -h for help)Kernel panic - not syncing: Attempted to kill init!开发板UBIFS工具（flash_eraseall、ubiattach、ubimkvol）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。
ubimkvol 用法
ubimkvol 用法1. 什么是 ubimkvol？ubimkvol是一个用于在UBI文件系统中创建卷的命令。
UBI（Unsorted Block Images）是一个在闪存设备上使用的Linux MTD子系统，可以将闪存设备划分为多个块，每个块包含多个用于存储数据的页。
每个UBI卷就是一个存储容器，可以用于存储文件系统、固件、用户数据等。
2. ubimkvol 的语法ubimkvol <设备号> <卷名称> <大小>•设备号：指定UBI设备的编号，通常是一个整数。
•卷名称：指定要创建的卷的名称，不能超过127个字符。
•大小：指定要创建的卷的大小，以字节为单位。
3. ubimkvol 的用途ubimkvol主要用于在UBI上创建卷，作为存储数据的区域。
通过创建卷，可以在闪存设备上划分出专门用于存储数据的空间，从而实现数据管理和文件系统的管理。
4. ubimkvol 的示例下面是一些ubimkvol的示例用法：创建一个名为”data”的卷，大小为1MBubimkvol /dev/ubi0 data 1MiB创建一个名为”rootfs”的卷，大小为4GBubimkvol /dev/ubi0 rootfs 4GiB创建一个名为”firmware”的卷，大小为64MBubimkvol /dev/ubi0 firmware 64MiB5. ubimkvol 的注意事项•在使用ubimkvol之前，需要先创建UBI设备。
•创建的卷大小不能超过UBI设备的可用空间。
•每个UBI设备可以创建多个卷。
•创建的卷必须使用唯一的名称。
6. ubimkvol 的错误处理在使用ubimkvol过程中，可能会遇到一些错误，常见的错误有：•“ERROR: UBI device opened in readonly mode”：UBI设备以只读模式打开，无法创建卷。
•“ERROR: Volume already exists”：要创建的卷已经存在。
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UBI文件系统简介作者：刘洪涛，华清远见嵌入式学院金牌讲师。
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。
我也是刚接触到这个文件系统，可能有理解不对的地方，也请指正。
一、产生的背景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。
二、用法环境：omap3530处理器、(128MByte 16 位NAND Flash) 、linnux-2.6.28内核1、配置内核支持UBIFSDevice Drivers --->Memory Technology Device (MTD) support --->UBI - Unsorted blockimages --->Enable UBI配置mtd支持UBI接口File systems --->Miscellaneous filesystems --->UBIFS file system support配置内核支持UBIFS文件系统2、将一个MTD分区4挂载为UBIFS格式● flash_eraseall /dev/mtd4 //擦除mtd4● ubiattach /dev/ubi_ctrl -m 4 //和mtd4关联● ubimkvol /dev/ubi0 -N rootfs -s 100MiB //设定volume 大小（不是固定值，可以用工具改变）及名称● mount -t ubifs ubi0_0 /mnt/ubi或mount -t ubifs ubi0:rootfs /mnt/ubi3、制作UBIFS文件系统在制作UBI镜像时，需要首先确定以下几个参数：MTD partition size; //对应的FLASH分区大小flash physical eraseblock size; // FLASH物理擦除块大小minimum flash input/output unit size; //最小的FLASH输入输出单元大小for NAND flashes - sub-page size; //对于nand flash来说，子页大小logical eraseblock size.//逻辑擦除块大小参数可以由几种方式得到1）如果使用的是2.6.30以后的内核，这些信息可以通过工具从内核获得，如：mtdinfo –u。
2）之前的内核可以通过以下方法：● MTD partition size：从内核的分区表或cat /proc/mtd获得● flash physical eras eblock size：从flash芯片手册中可以得到FLASH物理擦除块大小，或cat /proc/mtd● minimum flash input/output unit size：1）nor flash:通常是1个字节2）nand falsh：一个页面● sub-page size：通过flash手册获得● logical eraseblock size：对于有子页的NAND FLASH来说，等于“物理擦除块大小-1页的大小” 3）也可以通过ubi和mtd连接时的产生的信息获取，如：#modprobe ubi mtd=4 //ubi作为模块加载或#ubiattach /dev/ubi_ctrl -m 4 //通过ubiattach关联MTDUBI: attaching mtd4 to ubi0UBI: physical eraseblock size: 131072 bytes (128 KiB)UBI: logical eraseblock size: 129024 bytesUBI: smallest flash I/O unit: 2048UBI: sub-page size: 512UBI: VID header offset: 512 (aligned 512)UBI: data offset: 2048UBI: attached mtd4 to ubi0更详细的解释参见/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：制定文件内容的位置-m：页面大小-e：逻辑擦除块大小-p：物理擦除块大小-c：最大的逻辑擦除块数量对我们这种情况，文件系统最多可以访问卷上的129024*812=100M空间 -s：最小的硬件输入输出页面大小，如：k9f1208为256(上下半页访问)其中，ubinize.cfg的内容为：[ubifs]mode=ubiimage=ubifs.imgvol_id=0vol_size=100MiBvol_type=dynamicvol_name=rootfsvol_flags=autoresize4、利用uboot烧写、启动UBIFS镜像1）烧写UBIFS镜像OMAP3 DevKit8000 # mmcinitOMAP3 DevKit8000 # fatload mmc 0:1 81000000 ubi.imgreading ubi.img12845056 bytes readOMAP3 DevKit8000 # nand unlockdevice 0 whole chipnand_unlock: start: 00000000, length: 268435456!NAND flash successfully unlockedOMAP3 DevKit8000 # nand ecc swOMAP3 DevKit8000 # nand erase 680000 7980000NAND erase: device 0 offset 0x680000, size 0x7980000Erasing at 0x7fe0000 -- 100% complete.OKOMAP3 DevKit8000 # nand write.i 81000000 680000 $(filesize)NAND write: device 0 offset 0x680000, size 0xc40000Writing data at 0x12bf800 -- 100% complete.12845056 bytes written: OK烧写过程和烧写内核镜像的过程一致，所以UBI文件系统应该不像yaffs文件系统那样用到了nand的OOB 区域。
2）设置UBIFS文件系统作为根文件系统启动的参数OMAP3 DevKit8000 # setenv bootargs console=ttyS2,115200n8 ubi.mtd=4 root=ubi0:rootfsrootfstype=ubifs video=omapfb:mode:4.3inch_LCDOMAP3 DevKit8000 # setenv bootcmd nand read.i 80300000 280000 200000\;bootm 80300000根文件系统的位置在MTD4上系统启动时会打印出如下和UBI相关的信息：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 ubi0UBI: physical eraseblock size: 131072 bytes (128 KiB)UBI: logical eraseblock size: 129024 bytesUBI: smallest flash I/O unit: 2048UBI: sub-page size: 512UBI: VID header offset: 512 (aligned 512)UBI: data offset: 2048UBI: attached mtd4 to ubi0UBI: MTD device name: "File System"UBI: MTD device size: 121 MiBUBI: number of good PEBs: 970UBI: number of bad PEBs: 2UBI: max. allowed volumes: 128UBI: wear-leveling threshold: 4096UBI: number of internal volumes: 1UBI: number of user volumes: 1UBI: available PEBs: 0UBI: total number of reserved PEBs: 970UBI: number of PEBs reserved for bad PEB handling: 9 UBI: max/mean erase counter: 2/0imx515 uboot UBIFS移植及android UBIFS文件系统烧写分类：BootLoad 2010-09-13 17:20 2963人阅读评论(1) 收藏举报作者：longfeey1.1 Uboot UBI的移植关于uboot的UBI的移植几乎没有说明介绍，移植首先要保证你的flash驱动能够跑起来，我是在nand flash 上跑的UBI。