Nand/Nor Flash

在嵌入式Linux產品中，通常使用的存儲介質為Nand Flash和Nor Flash，而手機、相機等產品通常使用eMMC、SD Card作為存儲介質，導致這種差異的原因主要是成本考量。

Nand Flash和Nor Flash具有低成本、高密度存儲的優勢。但是，它們在讀寫操作上又有各自的限制。Nand Flash和Nor Flash都沒有片內FTL(Flash Transfer Layer)層，換句話說，它們都是raw flash。也就是說，本質上它們都是字符設備。未填寫數據的時候，所有位都是高電平；寫操作是將高電平變為低電平；只有擦操作才能將低電平變為高電平。所以Nand Flash和Nor Flash的寫操作都只能通過先擦除再寫入完成，讀操作沒有限制。

Nand Flash通常用來存儲數據，它通過頁(Page)和塊(Block)兩級結構組成，頁大小通常為512Byte，類似于磁盤，塊大小為8~32KB。讀取和寫入以頁為單位進行，擦操作以塊為單位進行。另外，針對每一頁有16字節的OOB區，用來存放額外的信息以及ECC糾錯碼。Nand Flash比較容易出現壞塊，其生命周期是擦寫100萬次。

Nor Flash通常用來存代碼，因為它具有XIP(eXecute In Place)的特性，即片上執行，CPU可以把它當RAM使用，同時它也可以保存數據。Nor Flash的頁大小通常為32Byte，塊大小為128KB，芯片內部包含512Byte的寫緩沖區。Nor Flash具有隨機讀和頁讀兩種方式，擦除操作則是以塊為單位，即128KB。Nor Flash在擦除操作之前，必須對每一位寫0。Nor Flash的讀速度比Nand Flash快，擦除和寫入速度則比Nand Flash慢。另外，Nor Flash沒有芯片內部的壞塊處理，因為它比較少出現壞塊，其生命周期是擦寫10萬次。

MTD(Memory Technology Devices)

MTD子系統在raw flash上提供了一層抽象層，并提供統一的API接口給文件系統層，這樣文件系統就不用關心實際的Flash類型是Nand Flash還是Nor Flash。

MTD子系統有以下三種接口：

1) mtd字符設備：/dev/mtd0, /dev/mtd1等，通常包括一組ioctl進行讀取、擦除、寫入、標記壞塊、獲取flash信息等操作

2) sysfs 參考Documentation/ABI/testing/sysfs-class-mtd

3) /proc/mtd

MTD子系統給文件系統層提供的API都在include/linux/mtd/mtd.h中描述，其中最重要的是mtd_info結構體。內核3.4版本之前，文件系統層通過mtd_info的成員函數指針調用接口函數；內核3.4版本以后，通過mtd.h文件中聲明的mtd_read() mtd_write()等函數實現。

MTD既可以是字符設備，也可以是塊設備。

mtdblock驅動是一個過時的工具，用來在mtd設備之上模擬塊設備。它不進行壞塊處理，所以不能用于Nand Flash。它的工作原理是通過緩存數據塊來實現，修改操作在內存中緩存的數據塊進行，然后擦除實際物理塊，再將緩存的數據寫入物理塊。這樣會出現掉電的時候，數據丟失的現象。另外，它也不進行wear-leveling和bit-flips(位反轉)處理。通常將mtdblock理解為FTL層，其實這種認知是錯誤的，盡量不要使用mtdblock，除非你知道自己在干什么。

YAFFS/JFFS2/SQUASHFS/UBIFS

文件系統

mkimage

uboot源代碼的tools/目錄下有mkimage工具，這個工具可以用來制作不壓縮或者壓縮的多種可啟動映象文件。

為什么uboot下會有這個工具呢？因為bootloader的類型有很多種，不同的bootloader在加載和啟動內核時的方式大體上一致，但是具體實施上有細微的區別，mkimage的目的是在linux內核鏡像文件(zImage)的基礎上加上一段uboot可以識別的頭部信息用來解析和加載內核鏡像，通常最終生成的鏡像文件名為uImage。該頭部信息大小為0x40字節，記錄mkimage參數所指定的信息，比如CPU體系結構、OS類型、鏡像文件類型、內核鏡像加載到內存的地址、壓縮格式等。

Usage: ./mkimage -l image

-l ==> list image header information

./mkimage [-x] -A arch -O os -T type -C comp -a addr -e ep -n name -d data_file[:data_file...] image

-A ==> set architecture to 'arch'

-O ==> set operating system to 'os'

-T ==> set image type to 'type'

-C ==> set compression type 'comp'　　　　　//壓縮格式，可選none/gzip/bzip2

-a ==> set load address to 'addr' (hex)　　　　//內核加載到內存的地址

-e ==> set entry point to 'ep' (hex)　　　　　　//內核加載到內存的地址+0x40 ? ? ? (跳過0x40的頭部，該參數可以忽略)

-n ==> set image name to 'name'

-d ==> use image data from 'datafile'

-x ==> set XIP (execute in place)

./mkimage [-D dtc_options] -f fit-image.its fit-image

./mkimage -V ==> print version information and exit

參數說明：

-A 指定CPU的體系結構：

取值 表示的體系結構

alpha Alpha

arm A RM

x86 Intel x86

ia64 IA64

mips MIPS

mips64 MIPS 64 Bit

ppc PowerPC

s390 IBM S390

sh SuperH

sparc SPARC

sparc64 SPARC 64 Bit

m68k MC68000

-O 指定操作系統類型，可以取以下值：

openbsd、netbsd、freebsd、4_4bsd、linux、svr4、esix、solaris、irix、sco、dell、ncr、lynxos、vxworks、psos、qnx、u-boot、rtems、artos

-T 指定映象類型，可以取以下值：

standalone、kernel、ramdisk、multi、firmware、、filesystem

-C 指定映象壓縮方式，可以取以下值：

none 不壓縮

gzip 用gzip的壓縮方式

bzip2 用bzip2的壓縮方式

-a 指定映象在內存中的加載地址，映象下載到內存中時，要按照用mkimage制作映象時，這個參數所指定的地址值來下載

-e 指定映象運行的入口點地址，這個地址就是-a參數指定的值加上0x40(因為前面有個mkimage添加的0x40個字節的頭)

-n 指定映象名

-d 指定制作映象的源文件

示例：mkimage -n 'linux-2.6.14' -A arm -O linux -T kernel -C none -a 0x30008000 -e 0x30008000 -d zImage zImage.img

vmlinux/Image/zImage

LD????? vmlinux ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? 內核編譯完成之后，鏈接各目標文件，生成ELF格式vmlinux

SYSMAP? System.map

SYSMAP? .tmp_System.map

OBJCOPY

arch/arm/boot/Image ? ? ? ? ? ? ?? 通過objcopy提取vlinux中的代碼段和數據段并打包生成arch/arm/boot/Image

Kernel:

arch/arm/boot/Image is ready

AS????? arch/arm/boot/compressed/head.o

GZIP

arch/arm/boot/compressed/piggy.gz

AS????? arch/arm/boot/compressed/piggy.o

CC

arch/arm/boot/compressed/misc.o

AS

arch/arm/boot/compressed/head-xscale.o

LD

arch/arm/boot/compressed/vmlinux ? ? ? 通過gzip壓縮arch/arm/boot/Image并添加解壓程序等生成ELF格式的arch/arm/boot/compressed/vmlinux

OBJCOPY

arch/arm/boot/zImage ? ?? 通過objcopy提取arch/arm/boot/compressed/vmlinux中的代碼段和數據段生成可以放在內存任意地址直接執行的arch/arm/boot/zImage

創作挑戰賽新人創作獎勵來咯，堅持創作打卡瓜分現金大獎

總結

以上是生活随笔為你收集整理的嵌入式linux系统文件,嵌入式Linux文件系统知多少的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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