LinuxMTD子系统详解攻略(一)

本文详解Linux MTD(Memory Technology Device)子系统，它为NAND、NOR等原始闪存设备提供抽象层，屏蔽底层差异，使用统一API进行访问。文章介绍了MTD子系统的字符设备(/dev/mtdX)、sysfs接口和/proc/mtd接口，并详细阐述了MTD内核API，包括`mtd_read`、`mtd_write`、`mtd_erase`等核心函数。此外，文章还分析了`mtdblock`驱动程序的缺陷，并强调避免使用它，除非必要。 通过本文，读者将深入理解Linux如何管理和操作闪存设备，掌握MTD子系统的使用方法及注意事项，提升嵌入式系统开发能力。

MTD子系统

MTD设备MTD（Memory Technology Device）是内存技术设备，它为原始闪存设备（如NAND、OneNAND、NOR等）提供了一个抽象层。这些不同类型的Flash都可以使用相同的API。

MTD设备不包括MMC、eMMC、SD、CompactFlash等设备。因为这些设备不是原始闪存，但它们内部具有Flash Translation（FTL）层，使它们看起来像块设备，这些设备属于Linux块设备而不是MTD。

mtd子系统接口 MTD字符设备通常称为/dev/mtd0、/dev/mtd1等。这些字符设备提供对原始闪存的I/O访问。它们支持许多ioctl调用，用于擦除擦除块、将其标记为不良或检查擦除块是否不良、获取有关MTD设备的信息等。sysfs接口提供有关系统中每个MTD设备的完整信息。此接口易于扩展，鼓励开发人员尽可能使用sysfs接口，而不是较旧的ioctl或/proc/mtd接口。mtd子系统的sysfs接口已在内核中进行了说明，当前可在Documentation/ABI/testing/sysfs-class-mtd中找到。/proc/mtd proc文件系统文件提供常规的MTD信息。这是旧版界面，而sysfs界面提供了更多信息。

MTD子系统支持带有软件和硬件ECC的 raw NAND闪存、OneNAND闪存、CFI（通用闪存接口）NOR闪存以及其他类型的闪存。

MTD内核API MTD子系统API在include/linux/mtd/mtd.h中定义。此文件中的方法和数据结构被更高层的内核代码（如Flash文件系统）用来访问和控制mtd设备，也被设备驱动程序作者用于将其设备注册到mtd子系统。在mtd_info结构中定义了驱动程序用来访问设备的各种方法。

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int mtd_read(struct mtd_info *mtd, loff_t from, size_t len, size_t *retlen, u_char *buf);
int mtd_write(struct mtd_info *mtd, loff_t to, size_t len, size_t *retlen, const u_char *buf);
int mtd_erase(struct mtd_info *mtd, struct erase_info *instr);
int mtd_block_isbad(struct mtd_info *mtd, loff_t ofs);
int mtd_block_markbad(struct mtd_info *mtd, loff_t ofs);

MTD子系统调用关系

mtdblock dirver MTD中提供的mtdblock驱动程序是一种古老的工具，它在MTD设备之上模拟块设备。它甚至没有不良的擦除块处理，因此它实际上不适用于NAND闪存。它的工作方式是将整个闪存擦除块缓存在RAM中，根据请求对其进行修改，然后擦除整个块并写回修改后的内容。这意味着mtdblock不会尝试进行任何优化，并且在断电的情况下您将丢失大量数据。最后但并非最不重要的一点是，mtdblock不执行任何耗损均衡或位翻转处理。

人们通常将mtdblock视为常规FTL层，并尝试利用mtdblock在raw flash之上使用基于块的文件系统（yaffs、jffs等）。在大多数情况下，这是错误的。换句话说，请不要使用mtdblock，除非您确切地知道自己在做什么。

总结 MTD子系统的作用是提供Flash硬件到用户层的一个抽象层，用户可以通过/dev/mtdX直接操作flash器件。/dev/mtdN和/dev/mtdblockN是同一个MTD设备的同一个分区（N一样）。mtd-utils工具只能应用于/dev/mtdN的MTD字符设备，因为只有MTD字符设备支持ioctl。mount、umount命令只对/dev/mtdblockN的MTD块设备有效，用于挂载/卸载文件系统。

参考文档 General MTD documentation

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