三言两语聊Kernel：flash驱动及文件系统

flash种类

flash分为nor flash和nand flash。nor flash的容量较小，但访问速度相对快；nand flash的容量较大。

访问flash的流程

用户访问flash的内容大概是要经历这些过程：

用户-＞vfs-＞具体文件系统-＞mtd设备（字符设备、块设备）-＞cfi命令字-＞flash。

现在的flash一般都满足cfi标准，对于不满足cfi标准的flash要使用其他的命令字.

flash空间可根据需要来灵活划分分区，比如32M的flash，做如下划分：1M(uboot),2M(kernel),4M(initrd),25M(log)。注意划分分区的大小必须要是block大小的整数倍。分区划分可以通过uboot传参的方式来做， 这样更灵活一些，当然也可以直接写死在内核里面。使用uboot传参的方式需要内核mencuonfig的支持，即打开开关：CONFIG_CMDLINE_PARTS。打开了这个开关后，内核启动时就会解析uboot传递的参数：”mtdparts=nor:1M(uboot),2M(kernel),4M(initrd),25M(log)“。在内核启动时，只是会将这些分区划分信息给存储起来， 只有真正的加载flash驱动后，即通过cfi probe具体的flash并加载其ko，然后在会读取分区划分信息并对flash空间进行划分。划分好分区后，通过/proc/mtd可以看到这些分区。同时在/dev目录下能够看到对应的mtd设备（包括块设备和字符设备），由于我们是划分的4个分区，所以可以看到mtd0、mtd1、mtd2、mtd3这四个设备。我们可以通过open这几个设备来读写对应的flash地址空间。例：

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if(open("/dev/mtd3", O_RDWR) < 0){
    perror(“open”);
    goto error;
}

if(-1 == write(fd, buff, LEN)){
    perror(“write”);
    goto error;
}

if(-1 == close(fd)){
    perror(“close”);
    goto error;
}

error:

通过mtd设备赖读写flash，这种方式会绕过文件系统层，即直接通过mtd接口来读写。这种方式和dd命令读写块设备是一致的，dd命令本质上也是用的这种方式， 比如我要随即产生1M大小的内容写入到mtd3对应的地址空间中可以这样：

dd if=/dev/urandom of=/dev/mtdblock3 bs=128k count=8

dd命令一般是用来测试flash的读写速度。

上述这种方式，在内核里的执行路径大概是这样子：

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vfs_read/vfs_write
  part_read/part_write
      cfi_amdstd_read/do_write_buffer

这种方式会绕过flash的具体文件系统，而是从vfs直接到mtd层。

读写flash当然也可以使用/dev/mem的方式，/dev/mem是将外设的空间当做一块内存，然后mmap出来，这样就能直接在用户空间来操作物理地址。使用/dev/mem的示例如下：

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if(-1 == open(“/dev/mem”, O_RDWR|O_SYNC)){
    perror(“open”);
    goto error;
}

unsigned char *map_base;
if((map_base = mmap(NULL, FLASH_SIZE,  PROC_READ|PROC_WRITE,
            MAP_SHARED,  fd, FLASH_BASE)) == NULL) {
    perror(“mmap”);
    close(fd);
    goto error;
}

/* get the content of the flash */
for(int i = 0; i < FLASH_SIZE; i++){
    buf[i] = *(map_base + i);
}

使用/dev/mem的这种方式，不会调用驱动接口，它是直接把flash当做一块内存来使用，所以 /dev/mem这种方式破坏性很大。

flash文件系统

flash文件系统，现在主流的有jffs2、yaffs2、ubifs。jffs2适用于nor flash，yaffs2适用于nand flash，ubifs两种flash都适用。yaffs2目前还未进入内核主线。jffs2则很早就进入了内核主线，且在业界有相对较广泛的应用。ubifs是比较新的文件系统，在性能上显著优于其余两者，不过稳定性上目前还不太好。这三种flash文件系统各自的邮件列表貌似都不太活跃，通常是好几天才能收到一封邮件：）

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