ubi是什么(UBI产品)

ubi是什么(UBI产品),本文通过数据整理汇集了ubi是什么(UBI产品)相关信息，下面一起看看。

人们经常对UBI到底是什么感到困惑，这就是我们创建这个部分的原因。请记住：

1.UBI不是Flash翻译层，它与FTL无关。

2.在裸闪上能用，在MMC、EMMC、SD、mini-SD、micro-SD、USB闪存设备上不能用；UBI和raw flash设备一起工作，大部分出现在嵌入式设备上，比如手机等等。

概观

UBI全名'无序块图像'。它是一个在原始闪存设备上工作的卷管理系统。它管理单个物理闪存设备上的多个逻辑卷，并可以将I/O负载平均分配给闪存芯片。

从某种意义上来说，UBI可以和逻辑卷管理器相提并论。LVM将逻辑扇区映射到物理扇区，UBI将逻辑擦除块映射到物理擦除块。但是除了映射之外，UBI还实现了损耗平衡和透明的I/O错误管理。

UBI卷是一组连续的逻辑擦除块(leb)。每个逻辑擦除块都可以映射到任何物理擦除块。这种映射由UBI管理，全局损耗平衡机制(记录每个物理擦除块的擦除计数器，并透明地将更多损耗的数据移动到更少损耗的数据)对上层是隐藏的。

UBI卷是在创建时确定的，也可以在以后更改(卷是可动态调整大小的)。UBI有一个用户空间工具，可用于管理UBI卷。

UBI卷有两种，动态和静态。静态卷是只读的，其内容受CRC-32校验和保护。动态卷是读写的，上层负责保证数据的完整性。

UBI处理坏块，上层不需要关心坏块管理。UBI有一个保留的物理擦除块池。当物理擦除块变成坏块时，UBI透明地用好的物理块替换坏块。UBI将新的物理擦除块的数据移动到好的物理擦除块。UBI卷不知道发生了什么。

NAND闪存在读写操作期间可能会发生位翻转。ECC校验和可以纠正位翻转，但是当累积到一定量的数据时，可能会发生数据丢失。UBI会将位翻转数据移动到另一个物理擦除块。这个过程叫做擦洗。擦洗过程是背景，对上层是透明的。

以下是UBI主要功能的简短列表：

1.UBI提供动态生成、删除或调整大小的卷；

2.UBI实现了所有flash设备的损耗均衡(比如你写的UBI卷的一个逻辑块可能会被写入flash芯片的任何物理eraseblocks

3.UBI透明地处理所有物理eraseblocks

4.UBI最大限度地降低了通过比特翻转丢失数据的可能性。

下面是MTD分区和UBI卷之间的比较。他们有一些相似之处：

1.都是由eraseblocks组成的——UBI卷是逻辑eraseblocks，而MTD分区是物理删除块。

2.所有都支持以下三种基本操作——读、写、擦除

但是UBI卷与MTD分区相比具有以下优势：

1.UBI volumes没有eraseblock磨损均衡限制，用户不需要考虑这个，上层软件实现更简单。

2.UBI volumes没有坏eraseblocks，这也使得上层软件不需要做坏块管理，所以上层软件更简单。

3.UBI卷是动态的，可以动态地创建、删除和调整大小，而MTD分区是静态的。

4.UBI处理比特翻转，这也使得上层软件更简单。

Ubi提供卷更新操作，使检测中断的软件更新和恢复变得容易。

6.UBI提供原子逻辑块修改操作，保证在修改逻辑eraseblock内容的过程中，不干净的重启不会造成数据丢失；这对上层软件来说非常有用。

7.UBI有一个解映射操作，解映射是从逻辑eraseblock到物理eraseblock的映射。调度物理eraseblock进行擦除并返回；这非常快，并且使得上层软件避免实现它们自己的机制。

有一个驱动叫glubi，用来模拟MTD设备上的ubi卷。看起来很奇怪，因为UBI在MTD设备上工作，gluebi在UBI上模拟另一个MTD设备。

用户空间工具有以下UBI工具

UBI info-提供系统中UBI设备和卷的信息。ubi连接-将MTD设备连接到ubi到ubi，并创建相关的ubi设备；ubidetach -从UBI devicesubimkvol中分离MTD设备-在UBI设备上创建UBI卷；ubirmvol -从UBI设备中删除UBI卷；ubiupdatevol -更新UBI卷；此工具使用了UBI卷更新功能，如果更新中断，该功能会使卷处于损坏状态；ubicrc32 -计算与UBI使用相同初始种子的文件的CRC-32校验和；UBI化-生成UBI图像；格式化空闪存，擦除闪存并保留擦除计数器，将UBI映像闪存到MTD设备；MTD INFO-报告有关在Systemubi标头苏比中找到的MTD设备的信息。在每个非坏物理擦除的起始位置，存储了两个64字节的小标头：

擦除计数头(或EC头)包含物理擦除块的擦除计数和一些其他重要信息；卷标识符头(或vidheader)存储卷id和l逻辑eraseblock(LEB)号，可以确定这个PEB属于哪个卷以及逻辑位置；VID还包含一些其他信息。这就是为什么eraseblock比物理erase block小的原因——头占用了部分闪存空间。

所有UBI报头都受CRC-32保护。请参考drivers/mtd/ubi/ubi-media.h文件来检查头文件的内容。

当UBI连接到MTD设备时，首先扫描它，读取所有标头，检查CRC-32校验和，并将擦除计数器和逻辑到物理擦除块映射信息存储到RAM中。

当UBI删除一个PEB时，它写入包含增加的擦除计数值的EC报头。这意味着PEBs总是有EC头，除了从删除结束到写入EC头的这段时间。如果此时发生不干净的重新启动，EC标头将会丢失。在这种情况下，UBI写入一个新的EC头，擦除计数器是MTD设备扫描的平均擦除计数器。

当UBI将PEB与LEB相关联时，VID报头被写入PEB。让我们考虑一下，当下面的操作发生时，头部会发生什么情况。

LEB联合国地图行动：LEB和PEB之间的联系被取消，PEB被抹去。当PEB被擦除时，EC报头被写入，但是VID报头不被写入LEB映射操作或未映射的LEB操作：UBI首先找到PEB，然后将其作为VID报头写入(EC报头必须已经存在)。请注意，对于已映射到LEB的写操作，数据将直接写入PEB，无需修改UBI标头。UBI维护两个每PEB报头，因为它需要在不同的时间向闪存写入不同的信息：

删除PEB后，EC标头会立即写入PEB。当UBI与PEB和LEB相关联时，VID报头被写入PEB。当EC报头被写入PEB时，UBI不知道与该PEB相关联的卷ID和LEB号。这就是为什么UBI需要两次写操作来写两个单独的头。

UBI volume tablevolume table是一个闪存上的数据结构，它保存了该UBI设备上每个卷的信息。体积表是体积表记录的数组，每个记录包含以下信息：

体积大小；卷名；卷类型；卷对齐；更新制造者；自动调整大小标志；该记录的CRC-32校验和。每条记录描述一个UBI卷，卷表数组中记录的索引对应于这条记录的卷ID。比如UBI volume0就是用卷表的record0来描述的。卷表中的记录数受LEB大小的限制，但不能超过128。这意味着卷的最大数量不能大于128。

每次创建、删除、调整大小、重命名或更新UBI卷时，都会修改相应的卷表记录。UBI维护两个卷表，以在断电后保持可用性。

在实现细节中，卷表驻留在特定的目标UBI卷中，该卷称为布局卷。卷包含两个LEBS——每个对应一个卷表的副本。布局卷是内部UBI卷，用户无法看到或访问。当读取或写入布局卷时，UBI使用与普通用户卷相同的机制。

UBI在更新卷表的内容时使用以下算法。

准备内存中的卷表内容，un-map布局卷的LEB0，向LEB0写入新的卷表，UN-map布局卷的LEB1写入新的voume表，向LEB1写入新的voume表，刷新UBI工作队列，确保删除未映射的leb对应的peb。UBI确保在连接MTD设备时，卷表的两个副本是相同的。不干净的重新启动可能会导致它们不同。这是UBI选择将LEB0的内容复制到LEB1中(因为LEB0是新的)。如果一个卷表损坏，UBI将从另一个卷表中恢复。

最小flash输入/输出单元ubi使用flash的抽象模型。简而言之，从UBI的角度来看，flash(MTD设备)包含eraseblocks，有好有坏。没有好的eraseblock可以被读取、写入或删除。好的擦除块也可以被标记为坏的。

根据闪存类型，闪存读写具有最小的I/O单元大小。

NOR闪存通常具有1字节的最小I/O单元，因为NOR闪存通常允许读取和写入单个字节。一些NOR闪存可能具有16或32的最小I/O单元，例如具有ECC的NOR flashes。NAND闪存通常具有512，2048或4096字节的最小I/O单元，这对应于NAND页面大小。NAND闪存将每个NAND页的ECC存储到OOB区域，这意味着写入整个NAND页以计算ECC代码。MTD设备读取整个NAND页来检查ECC码的最小I/O单元是非常重要的，影响很多东西，比如：VID头的物理位置取决于min。输入输出设备。LEB的大小也取决于它；一般来说，I/O单元越大，LEB越小，UBI flash的空间开销越大，因为EC头和VID头都占用一个I/O单元。所有对leb的写入都应与min对齐。I/O单位，它是min的倍数。输入输出设备；Reads没有这种限制，但是请记住，MTD级别的所有读取都是min的倍数。输入输出设备；只是上层通过缓冲读取数据屏蔽了这个特性。NAND闪存子页如前所述，所有UBI I/O必须是最小的。I/O单元，这是NAND闪存的页面大小。然而，一些SLC NAND闪存允许更小的I/O单元，在MTD术语中称为子页面。并非所有NAND都有子页。

MMLC NANDss没有子页，而LC NAND通常有子页。例如，512字节的NAND页通常包含2256字节的子页，2048字节的NAND页包含4256字节的子页。SLC OneNAND芯片，2048字节NAND页面大小有4x512字节的子页面。如果NAND闪存支持子页，则ECC代码的计算可以在子页中进行，而不是按NAND进行。在这种情况下，可以分别读写子页面。

显然，尽管NAND芯片支持子页，但NAND控制器可能不允许。事实上，如果管理闪存的控制器计算出ECC是基于NAND的，那么子页级别的I/O操作是不可能的。

使用子页面可以减少flash的空间开销。例如，对于128KiB的eraseblock，页面大小为2048字节。如果没有子页面，EC占用第一个2048，VID herder占用第二个2048，因此LEB大小变为124KiB。反之支持子页，UBI把EC和VID分别放在第一个和第二个512字节，那么LEB就变成了126KiB。

子页仅在UBI中用于存储EC VID头。UBI API不允许用户使用子页I/O单元。这是因为子页写入可能很慢。写一个子页，驱动可能会写整个NAND页，但是会把所有与这个操作无关的子页都写入0xff。也就是说，写入四个子页面可能比写入整个NAND页面慢四倍。所以UBI只对表头使用子页面，但是UBI API中并不存在这个概念。

UBI标题位置

EC头存储在PEB的偏移量0处，占用64字节；VID报头位于下一分钟。I/O单元或子页，占用64个字节。例如：

带NOR flash，最小1字节。I/O单元，VID头位于PEB 64；对于没有子页的NAND闪存，VID头位于第二个NAND页；对于带有子页面的NAND闪存，VID头位于第二子页面闪存空间overheadUBI使用一定量的闪存空间来保存管理信息，从而减少了闪存设备中可供UBI用户使用的空间。这些费用包括：

2 PEB用于存储容量表1 PEB保留用于损耗均衡目的1 PEB保留用于原子LEB改变操作，peb用于peb处理；这适用于NAND flash，但不适用于NORFlash的预留PEBs百分比是可配置的，默认值为1%

保存擦除计数器使用UBI时，将擦除计数器存储在闪存介质上非常重要。也就是说，每个物理擦除块都有一个擦除计数器头，用来存储这个物理擦除块被删除的次数。当然，保持这个erase counter不丢失也同样重要，也就是说在删除flash和编写ubi镜像工具的时候要考虑erase counter。Mtd-utils包含ubuformat工具，可以正确执行这些操作。

UBI闪光器应该如何工作以下是UBI闪光器程序在删除闪光灯或闪烁UBI图像时应该做的事情：

首先，扫描整个闪存以收集擦除计数器。也就是说，它读取每个PEB的EC报头，检查每个报头的CRC32校验和，并将擦除计数器保存在ram中。不需要读取VID头。忽略坏PEBS。计算绘图擦除计数器。当peb的EC报头损坏或丢失时，使用平均擦除计数器。这种peb可能是不干净的重启导致的，但数量不会太大。如果目标是删除闪存，则删除每个PEB，并将正确的EC报头写入PEB。EC报头应该包含增加的擦除计数器。应该忽略坏的peb。对于NAND闪存，当在擦除或写入期间发生I/O错误时，PEB被标记为坏的。如果目的是刻录UBI图像，那么刻录工具应该对每个PEB执行以下操作。将UBI图像中PEB的内容读入一个缓冲区，该缓冲区必须是min的倍数。输入输出设备。将缓冲器中所有未填充的部分写入0xff。删除PEB，更改缓冲区中的EC头，并将该缓冲区写入物理eraseblock。在实际中，UBI映像通常小于UBI卷，因此flasher应该正确地刻录和写入peb，并正确地处理删除的peb。

请注意，在写入UBI映像时，UBI映像写入哪个eraseblocks并不重要。例如，图像的第一个擦除块可以被写入第一个PEB，或者第二个，或者后一个。

注意，如果你实现了一个生产线UBI图像刻录工具。那么flasher不需要改变EC头，因为这是新的flash，所以每个PEB的擦除计数器应该是0。这意味着生产线闪光器更简单。

如果您的UBI映像包含UBIFS文件系统，并且您的闪存是NAND，则您可能必须在输入peb数据的末尾丢弃0xff字节。这非常重要，虽然不是所有NAND闪存都需要。有时，不这样做可能会导致非常不愉快的问题，以后可能很难调试。所以我们建议一直这样做。

原因是UBIFS将只包含oxff字节的NAND页视为空闲。例如，假设PEB的第一NAND页有一些数据，第二NAND页是空的，第三NAND页有一些数据，第四NAND页和其他NAND页都是空的。在这种情况下，UBIFS认为第四个页面的NANDpages是空闲的，并将向这些页面写入数据。但是，如果flasher程序已经将0xff写入这些页面，那么结果就是，它们被写入了两次！然而，一些NAND闪存要求其NAND页仅被写入一次，即使这些数据包含0xff字节。

flasher要做的是丢弃所有以PEB结尾的空NAND页。不需要丢弃所有的空NAND页，只需要最后一页。这意味着flasher不需要扫描整个缓冲区来查找0xff。只需要从缓冲区的末尾开始查找第一个非0xff字节，速度非常快。

另一种方法是使用mkfs。生成UBIFS文件系统时增加可用空间修正选项。这将使您的闪光器不必担心PEBs结尾的0xff。这在你用生产线烧录程序写UBI镜像的时候非常有用。

将擦除块标记为坏块

本节针对NAND闪存和其他允许坏块的闪存。UBI标记物理擦除块在两种强条件下是坏块：

1.擦除块写入操作失败。在这种情况下，UBI将该PEB的数据移动到其他PEB(数据恢复)，然后调用该PEB的诊断。

2.删除操作中出现EIO错误。在这种情况下，PEB被直接标记为坏块。

诊断在后台处理，目的是检测这个物理eraseblock是否真的坏了。写入失败的原因可能有很多，包括驱动程序的bug或者上层文件系统的bug(比如文件系统多次写入同一个NAND页)。整个诊断过程包括以下步骤：

删除eraseblock;读取eraseblock，确保它只包含0xff字节；写入测试模式字节；读取eraseblock并检查模式字符串；重复其它几种模式(0xA5、0x5A、0x00)。如果eraseblock通过了酷刑测试，它将不会被标记为坏块。注意，在诊断测试期间，位翻转的发生是将擦除块标记视为坏块的充分理由。请参考酷刑_prb函数。

可扩展性问题不幸的是，UBI可扩展性与闪存大小成线性关系。UBI初始化时间与闪存中peb的数量成线性关系。这意味着闪存越大，UBI初始化时间越长。这一初始化时间还取决于闪存的I/O速度，并略微取决于CPU速度，因为。UBI在连接时扫描MTD设备-它从每个单独的PEB读取擦除EC和VID头；ERS很小，所以意味着NOR flash需要读128字节/PEB，1 ~ 1~2NAND页/PEB；需要读取NAND闪存。当然，这远远小于JFFS2 mount MTD设备所需的读写数据量。所有UBI attaches MTD设备在MTD设备上挂载文件系统的速度都比JFFS2快得多。UBI为每个EC和VID头计算CRC-32校验和，这将消耗CPU，尽管这种闪存I/O负载非常小。以下是一些测试结果：

诺基亚N800上的最后一个256MiB OneNAND flash需要1秒钟才能连接；flash不支持子页面，所以UBI在扫描过程中每次PEB都要读取2KiB NAND pagesOLPX XO-1设备的1GiB NAND闪存，需要2 seconfs的时间来附着；支持子页面的是闪存SLC NAND，但是控制器不支持子页面写入，所以UBI必须读取每个PEB的前两个2KiB NAND页面。实现细节一般来说，UBI需要三张表：

卷表：包含每个卷的信息，如卷大小、类型等。擦除块关联(EBA)表：包含逻辑-逻辑-物理擦除块映射信息；比如读一个LEB，UBI先查对应的PEB数，然后读PEB；擦除计数器EC表：包含每个物理删除块的擦除计数器；UBI磨损平衡子系统使用此表查找PEB的擦除计数器。该卷保存在闪存中。只有在创建、删除UBI卷并调整其大小时，它才会发生变化。这种操作比较少见，对速度没有要求。UBI可以提供一种缓慢而简单的方法来管理材积表。

每次映射LEB或删除PEB时，EBA和欧共体表都会发生变化，因此有必要快速有效地管理这两个表。

UBI可以在闪存上维护EBA和EC表。这不可避免地引入了日志记录、日志重放、日志提交等等。换句话说，这将引入很多复杂性。但是这可以使EBA和EC算法具有可扩展性。

UBI的一个要求是简化闪存上的格式，因为UBI作者必须在引导加载程序中读取UBI卷，但是在引导加载程序的代码中有非常严格的限制。基本上，很难将复杂的日志扫描和重放代码添加到引导加载程序的代码中。

因此，UBI不会在闪存介质上维护EBA和EC表。相反，它是在每次连接附加MTD设备时构建的。这意味着UBI必须扫描整个闪存，并从每个PEB读取EC和VID标头，以构建RAM中的EC和EBA表。

这种设计的缺点是扩展性差，NAND flashes空间负载大(大概1.5~3%的flash空间，2KiB NAND页，128KiB eraseblock)，优点是简单可靠。

当然，您可以创建UBI2，并在单独的闪存区域中维护这些表。UBI2不会和UBI兼容，因为他们有完全不同的on-flash格式，但是用户界面是完全一样的，这将保证UBI上层软件的兼容性。

卷自动调整大小众所周知，NAND芯片中某些标题的物理eraseblocks被制造商mark视为坏块。坏块随机分布，数据不一样，虽然厂商通常保证前几个物理eraseblocks不坏，坏块总数不会超过某个书目。比如一个新的256MiB oneNAND芯片，保证不超过40个128KiB PEBs(当然这个数字在使用过程中会增加)。这大约是闪存大小的2%。

当您需要创建UBI映像来刷机生产线上的最终用户设备时，您应该定义所有卷的确切大小。但是，总闪存大小取决于坏块的初始总数，因此很难做到这一点。

解决这个问题的一个显而易见的方法是假设最坏的情况，即所有芯片都有最多的坏peb。但实际上大多数芯片只有少数几个坏peb，比最大值小很多。一般来说这是没有问题的，会增加可靠性，因为UBI总是使用设备上的所有peb。另一方面，UBI应该保留一定数量的物理eraseblocks用于坏块处理，默认情况下是1%。所以上面提到的OneNAND芯片的%1 PEB会留给UBI，0 ~ 2%的PEB无法使用。

但是还有另一种选择——一个卷可以有自动调整大小的标记，这意味着当UBI第一次运行时，它的大小可以被放大。调整卷大小后，在移除自动调整大小标志后，UBI无法重新调整该卷的大小。自动调整大小标志存储在卷表中。只能将一个卷标记为自动调整大小。

Ubi操作lebun-maplebun-map操作由ubi_leb_unmap()内核API实现。从2.6.29开始，un-map操作通过UBI_IOCEBUNMAP ioctl命令暴露给用户空间程序。这个ioctl应该由UBI卷字符设备调用

Lebu-map操作：

首先，取消LEB和相应PEB的映射，然后安排擦除此PEB并将其返回；Un-map不会等待擦除结束；PEB有UBI后台线程负责擦除。当读取一个未映射的LEB时，UBI返回所有0xff字节，因此取消映射操作可以被认为是一个非常快速的擦除操作。但是有一点要注意。

假设您取消了LEB numL与PEB numP的映射。因为P不是同步删除，而是只调度删除操作，可能会在不干净重启时给一个“惊喜”；如果在物理删除P之前发生了重新启动。当UBI再次附着到MTD设备时，会发现L仍然映射到UBI。事实上，UBI会扫描整个MTD设备，找出哪个P对应于L，然后将这个映射添加到EBA表中。

但是一旦你向numL写入数据，或者使用LEB映射操作，numL映射一个新的PEB，旧的数据成为历史，因为即使此时发生不干净的重启，UBI仍然会选择numL的最新映射。

实施细节描述了UBI如何在不干净的重启后区分旧的LEB和新的PEB。假设我们取消了leb L到PEBP1的映射，UBI安排了P1的擦除。然后我们将数据写入L，这意味着UBI找到另一个PEBP2，将L映射到P2，然后将数据写入P2。如果在物理删除P1之前发生不干净的重启，我们会得到两个peb(P1，P2 ),对应于同一个LeB L

为了处理这种情况，UBI维护了一个全局64位序列号变量。每次映射LEB时，该可变序列号将增加并存储在PEB的VID报头中，因此每个VID报头具有唯一的序列号。序列号越大，VID就越年轻。当UBI连接到MTD设备时，将全局序列号初始化为VID报头中的最大值加1。

在上面的例子中，很明显UBI会选择较高的序列号(P2)，然后丢弃较低的序列号(P1)

请注意，如果在通过磨损平衡将一个PEB数据移动到另一个PEB的过程中，或者在原子LEB更改操作过程中，出现不干净的重新启动。在这种情况下，我们不能简单地选择一个新的PEB，而是必须确定新的数据是否已经写入新的PEB。

lemapleb映射操作将逻辑eraseblock从以前的未映射映射到物理eraseblock。比如你要映射LEB A，UBI先找到对应的PEB，然后把VID头写到PEB，再修正内存中的EB A表。VID标头将指向LEB A，在此操作完成后，对LEB A的所有操作将最终转到映射的PEB。

LEB映射操作是通过ubi_leb_map() UBI内核API函数或UBI_IOCEBMAP ioctl进行的。

lemap操作接受dtype类型参数，该参数建议LEB将保存的数据类型。dtype有以下几种类型：

UBI_SHORTTERM-LEB存储的是短期数据，也就是这个数据很快就会被擦除；UBI将LEB映射到低擦除计数器的PEBUBI _ short term——LEB存储长期数据，而UBI将该LEB映射到高擦除计数器的PEBUBI _ UNKNOWN——在大多数情况下，当您不确定是否记住dtype只是长期或短期的提示时使用。不确定的请用UBI_UNKNOWN。况且UBI作者从来没有测试过UBI_SHORTERM和UBI_LONGTERM，所以不能保证它们会有什么效果。

这个网站是个人知识管理的网络存储空间。所有内容均由用户发布，不代表本站观点。请注意甄别内容中的联系方式、诱导购买等信息，谨防诈骗。如发现有害或侵权内容，请一键举报。

更多ubi是什么(UBI产品)相关信息请关注本站，本文仅仅做为展示！

Tags： AND  写入  

转载：感谢您对队长网红网网站平台的认可，以及对我们原创作品以及文章的青睐，非常欢迎各位朋友分享到个人站长或者朋友圈，但转载请说明文章出处“来源演示站”。/gsyl/lzgs/133549.html

很赞哦！ ()