Linux mtd system
MTD（Memory Technology Device),内存技术设备是Linux的存储设备中的一个子系统。其设计此系统的目的是，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。
1.MTD框架
Linux的MTD设备位于drivers/mtd/下面，这边只对其目录结构进行大致的分析，如果想了解具体的细节可以查看crifan的博客，里面有很多连接和文章可供参考，分析的很透彻，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。
2.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。
注：以上内容都是本人在学习过程积累的一些心得，难免会有参考到其他文章的一些知识，如有侵权，请及时通知我，我将及时删除或标注内容出处，如有错误之处也请指出，进行探讨学习。文章只是起一个引导作用，详细的数据解析内容还请查看Linux相关教程，感谢您的查阅。
