MTD下相关概念

Linux下的文件系统结构如下：


  

MTD(memory technology device内存技术设备)是用于访问memory设备（ROM、flash）的Linux的子系统。MTD的主要目的是为了使新的memory设备的驱动更加简单，为此它在硬件和上层之间提供了一个抽象的接口。MTD的所有源代码在/drivers/mtd子目录下。我将CFI接口的MTD设备分为四层（从设备节点直到底层硬件驱动），这四层从上到下依次是：设备节点、MTD设备层、MTD原始设备层和硬件驱动层。

根文件系统

文件系统

字符设备节点

MTD字符设备

MTD块设备

MTD原始设备

FLASH硬件驱动

块设备节点

一、Flash硬件驱动层：硬件驱动层负责在init时驱动Flash硬件，Linux MTD设备的NOR　Flash芯片驱动遵循CFI接口标准，其驱动程序位于drivers/mtd/chips子目录下。NAND型Flash的驱动程序则位于/drivers/mtd/nand子目录下

二、MTD原始设备：原始设备层有两部分组成，一部分是MTD原始设备的通用代码，另一部分是各个特定的Flash的数据，例如分区。

用于描述MTD原始设备的数据结构是mtd_info，这其中定义了大量的关于MTD的数据和操作函数。mtd_table（mtdcore.c）则是所有MTD原始设备的列表，mtd_part（mtd_part.c）是用于表示MTD原始设备分区的结构，其中包含了mtd_info，因为每一个分区都是被看成一个MTD原始设备加在mtd_table中的，mtd_part.mtd_info中的大部分数据都从该分区的主分区mtd_part->master中获得。

在drivers/mtd/maps/子目录下存放的是特定的flash的数据，每一个文件都描述了一块板子上的flash。其中调用add_mtd_device()、del_mtd_device()建立/删除 mtd_info结构并将其加入/删除mtd_table（或者调用add_mtd_partition()、del_mtd_partition() （mtdpart.c）建立/删除mtd_part结构并将mtd_part.mtd_info加入/删除mtd_table 中）。

三、MTD设备层：基于MTD原始设备，linux系统可以定义出MTD的块设备（主设备号31）和字符设备（设备号90）。MTD字符设备的定义在mtdchar.c中实现，通过注册一系列file operation函数（lseek、open、close、read、write）。MTD块设备则是定义了一个描述MTD块设备的结构 mtdblk_dev，并声明了一个名为mtdblks的指针数组，这数组中的每一个mtdblk_dev和mtd_table中的每一个 mtd_info一一对应。

四、设备节点：通过mknod在/dev子目录下建立MTD字符设备节点（主设备号为90）和MTD块设备节点（主设备号为31），通过访问此设备节点即可访问MTD字符设备和块设备。

五、根文件系统：在Bootloader中将JFFS（或JFFS2）的文件系统映像jffs.image（或jffs2.img）烧到flash的某一个分区中，在/arch/arm/mach-your/arch.c文件的 your_fixup函数中将该分区作为根文件系统挂载。

 

六、文件系统：内核启动后，通过mount 命令可以将flash中的其余分区作为文件系统挂载到mountpoint上。

设备层和原始设备层的函数调用关系（红色部分需要我们实现）：

一个MTD原始设备可以通过mtd_part分割成数个MTD原始设备注册进 mtd_table，mtd_table中的每个MTD原始设备都可以被注册成一个MTD设备，其中字符设备的主设备号为90，次设备号为0、2、4、 6…（奇数次设备号为只读设备），块设备的主设备号为31，次设备号为0、1、2、3…

mtd_notifier mtd_notifier

字符设备 mtd_fops 块设备 mtd_fops

（mtdchar.c） （mtdblock.c） mtdblks
设备层

register_mtd_user()

get_mtd_device()

unregister_mtd_user()

put_mtd_device()

erase_info

mtd_notifiers

mtd_table

mtd_info

mtd_part

（mtdcore.c）

（mtdpart.c）

Your Flash

（your-flash.c）
add_mtd_partitions()

del_mtd_partitions()

原始设备层 add_mtd_device()

del_mtd_device()

mtd_partition

NOR型Flash芯片驱动与MTD原始设备

所有的NOR型Flash的驱动（探测probe）程序都放在 drivers/mtd/chips下，一个MTD原始设备可以由一块或者数块相同的Flash芯片组成。假设由4块devicetype为x8的 Flash，每块大小为8M，interleave为2，起始地址为0x01000000，地址相连，则构成一个MTD原始设备（0x01000000-0x03000000），其中两块interleave成一个chip，其地址从0x01000000到0x02000000，另两块interleave成一个chip，其地址从0x02000000到0x03000000。

请注意，所有组成一个MTD原始设备的Flash芯片必须是同类型的（无论是interleave还是地址相连），在描述MTD原始设备的数据结构中也只是采用了同一个结构来描述组成它的Flash芯片。

0x03000000

0x02000000

0x01000000
每个MTD原始设备都有一个mtd_info 结构，其中的priv指针指向一个map_info结构，map_info结构中的fldrv_priv指向一个cfi_private结构，cfi_private结构的cfiq指针指向一个cfi_ident结构，chips指针指向一个flchip结构的数组。其中mtd_info、 map_info和cfi_private结构用于描述MTD原始设备；因为组成MTD原始设备的NOR型Flash相同，cfi_ident结构用于描述Flash芯片的信息；而flchip结构用于描述每个Flash芯片的专有信息（比如说起始地址）

http://blog.chinaunix.net/u2/65684/showart_681399.html

上面是MTD的标准的解释，由mtd引来的很多概念（大部分都是和硬件flash有关的），这里我只想说说我的理解吧，标准解释网上一堆。

norflash：读很方便，但是写和擦除的时间很长，代码可以直接从中启动，不过速度相对ram来说慢些。
nandflash：不能直接读写，都是通过复杂的IO口操作读写擦除，不过写的速度比nor快，擦除的速度比nor快很多，可控制的最小单元也比nor要小。
关于两者的对比可以看这个帖子：

http://www.eefocus.com/article/09-12/143080021112375M21.html
norflash的两个概念
cfi：这个是一个公开的标准接口，大家可以从flash中读出cfi信息，也就得到了芯片的信息。
jedec：我觉得就是cfi出来之前一个组织，他主要了定义了0x90读出厂商和芯片的ID，然后像查表一样找到那个芯片对应的驱动相关的部分。一般有CFI接口都会建议用CFI，通用性强。

nandflash的几个概念
oob：每一页最后都会多16byte的空间out-of-band，主要存放ecc，坏块标记等
edc/ecc：错误探测/错误纠正（EDC/ECC），保证flash中数据的正确性。

FTL/NFTL:先看下面这段，也许你就清楚了。
当前嵌入式FLASH解决方案多采用：
1.  无文件系统直接使用FLASH：缺点很明显
2. 采用传统文件系统，如ext2,ext3, FAT16/32, dos，Cramfs 等：这些文件系统本来是为传统的磁盘体开发的，他们无法高效的管理以FLASH作为介质的文件系统，特别是在FLASH的使用寿命上。于是出现了第3中方案。
3. 采用FTL／NFTL（flash 转换层／nand flash转换层）＋ 传统文件系统：FTL的使用就是针对FLASH的特有属性，通过硬件的方式来实现日志管理、损益均衡等技术。但实践证明，由于各方面因素导致本方案有一定的局限性。
4. FLASH专用文件系统，如JFFS1／2，YAFFS 等，他们从一定程度上缓解了flash使用上的技术瓶颈。但也仍然存在诸多问题：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，损益均衡能力差活过渡损益。随作FLASH容量逐渐暴涨（我见到的资料已经有64GFLASH已经实用化），JFFS，YAFFS几乎无法管理如此大的FLASH——虽然JFFS目前还在改进中，但前途不看好，一个很好的例子JFFS的主要开发者大多倒向了UBIFS。：）