linux mtd是什么

在linux中，mtd是指“内存技术设备”，是存储设备中的一个子系统。linux引入MTD系统是为了给NOR FLASH和NAND FLASH设备提供统一接口。MTD设备通常可分为四层：设备节点、MTD设备层、MTD原始设备层、硬件驱动层。

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本教程操作环境：linux5.9.8系统、Dell G3电脑。

Linux MTD是什么？

MTD全称“Memory Technology Device”，意思为“内存技术设备”，是Linux的存储设备中的一个子系统。

在Linux内核中，引入MTD层为NOR FLASH和NAND FLASH设备提供统一接口。MTD将文件系统与底层FLASH存储器进行了隔离。

设计此MTD系统的目的是，对于内存类的设备，提供一个抽象层，一个接口，使得对于硬件驱动设计者来说，只需要去提供最简单的底层硬件设备的读/写/擦除函数就可以了，数据对于上层使用者来说是如何表示的，可以不关心，因为MTD存储设备子系统都帮你做好了。

MTD框架

Linux的MTD设备位于drivers/mtd/下面。

MTD文件下的内容如下：

MTD设备通常可分为四层

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。

1.cmdlinepart.c

当mtd分区表由u-boot通过cmd参数传输给linux时，linux内核可以不用对mtdparts进行注册添加，只需要将MTD中的command line partition选项开启即可。使用这种的方法u-boot下需要对MTD进行支持，且所传输的mtd分区参数要符合格式要求。

2.devices文件夹

当我们有一个spi flash设备时且要使用mtd进行管理，我们一般会将其放在devices文件夹下，如devices文件夹下面的m25p80.c就是一个典型的spi flash设备。

3.chips/nand/onenand文件夹

nand flash 驱动在nand文件夹下；

onenand flash 驱动在onenand文件夹下；

nor flash比较杂，下面几个文件下都会有:

chips:cfi/jedec接口通用驱动

devices:nor flash底层驱动(spi flash)

maps:nor flash映射关系相关函数

4.核心文件

mtdchar.c : MTD字符设备接口相关实现,设备号31；

mtdblock.c : MTD块设备接口相关实现，设备号90,；

mtdcore.c: MTD原始设备接口相关实现；

mtdpart.c : MTD分区接口相关实现。

5.ubi

ubifs文件的支持层，当使用ubifs文件系统时，需要将Device Drivers -> Memory Technology Device (MTD) support -> UBI -Unsorted block image 中的Enable UBI选中。

将File systems -> Miscellaneous filesystems中的UBIFS file system support选中。

MTD分区表的实现

在开机过程从console经常可以看到类似以下信息，

0x000000000000-0x000000100000 : "Bootloade"
0x000000100000-0x000002000000 : "Kernel"
0x000002000000-0x000003000000 : "User"
0x000003000000-0x000008000000 : "File System"

这就是MTD给我们一种最直观的表示形式，给我们展示了内存中各模块的分区结构，但这些分区是怎样实现的呢？分区表的实现方式有几种，下面进行分别说明：

注：分区表实现的前提是MTD设备驱动已经成功了，否则连驱动都没成功就无分区可说了。

1.内核中添加

在内核中添加这是一个比较经常使用的方法，随便一本驱动移植的书上应该都有，主要就是在平台设备里面添加mtd_partition，添加类似下面的信息,这边就不过多描述

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); 
}

因为我们的MTD驱动已经完成了，当device和driver匹配后会调用驱动中的probe接口函数，我们需要在probe函数里面调用add_mtd_partitions(s3c_mtd, sets->partitions, sets->nr_partitions);实现分区表的添加。

2.u-boot传参

在u-boot下可以通过添加mtdparts信息到bootargs中，u-boot启动后会将bootargs中的信息传送给kernel,，kernel在启动的时候会解析bootargs中mtdparts的部分，这边举个例子：

mtdparts=nand.0:1M(Bootloader)ro,31M(Kernel)ro,16M(User),96M(File System)，更具体的mtdparts格式可以查阅下相关资料。

为了使kernel能够解析mtdparts信息，我们需要将内核中的Device Drivers -> Memory Technology Device (MTD) support ->Command line partition table parsing选项开启，这在上面已经说过。

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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