深度解析Linux MTD分区管理技巧 (linux mtdparts)

随着嵌入式系统的广泛应用，Linux操作系统已成为嵌入式系统中最常用的操作系统之一。嵌入式系统一般不具有传统的像硬盘、U盘等外设的存储器，通常使用Flash Memory来储存操作系统和应用程序。 在Linux中，MTD (Memory Technology Devices)提供了一种通用的框架，用来支持嵌入式设备中的Flash存储器。MTD是以块设备的方式来访问Flash存储器的。MTD子系统支持MTD设备的自动配置、擦除、编程、查表等功能。在MTD中，MTD设备与分区是一对多的关系。MTD分区可以定义为一个原始Flash设备的逻辑部分，它具有自己的区域大小、起始地址和名称等属性。MTD分区可以被Linux文件系统直接挂载，用户可以使用普通的文件IO操作来读写其中的数据。

本文主要介绍MTD分区的概念、使用方法和管理技巧，帮助读者更好地使用MTD分区来管理Flash存储器。

1. MTD分区的概念

在Flash存储器中，每个Flash芯片被分为若干块。每个块包含若干页。每页的大小具体取决于Flash芯片的类型和配置。MTD分区是在Flash设备上定义一个逻辑地址范围，该范围映射到设备的物理地址空间的某个区域。MTD分区包含一组连续的物理块和页面，即每个MTD分区都对应着Flash设备上一块或多块物理块。

MTD分区的特点：

1.1、MTD分区是Flash设备的逻辑划分，便于设备管理。

1.2、MTD分区拥有自己的大小和起始偏移量，可以通过mtd设备驱动自动识别和映射。

1.3、MTD分区可以通过定义、操作和释放MTD节点来对Flash进行读写、擦除操作。

2. MTD分区配置与使用方法

2.1、MTD分区的创建

MTD分区的创建是在MTD设备创建完成之后，通过ioctl系列函数中的MTDIOC_PART_GETUUID、MTDIOC_PART_GETINFO等接口来完成的。MTD分区可以分为静态MTD分区和动态MTD分区。

静态MTD分区，是在编译内核时将MTD分区的大小和位置等信息定死在内核中。这种方式比较方便，在内核运行时无需进行任何的配置和操作，直接可以通过MTD接口来读写MTD分区。

动态MTD分区是在运行时通过Mtd-Utils工具包中的mtdpart命令行工具来进行配置或在安装脚本中使用mtdpart命令行工具配置。这种方式相对不便，但可以动态调整MTD设备的分区大小和数量。

2.2、MTD分区的挂载

MTD设备挂载与普通块设备相似。首先要建立文件类设备文件，然后将文件系统安装到该设备上。在起始偏移量为0的情况下，用cat命令直接挂载，如下所示：

# mknod /dev/mtd0 c 90 0

# mount -t yaffs2 /dev/mtdblock0 /mnt/flash

2.3、MTD分区的读写和擦除

MTD分区读写函数的接口函数为mtd_read()和mtd_write()，在用户程序中可以通过调用这两个接口来进行读写操作。一般情况下，为了能够重复利用Flash的物理块，当Flash存储器中的数据需要修改时，需要先将该块擦除，然后再进行写操作。mtd_erase()函数用于擦除Flash存储器中的数据，该函数的参数是设备节点、起始地址和块大小等参数，具体实现如下：

erase_block(mtd0,0x10000,0x20230);

mtd0：表示MTD设备节点；

0x10000：表示要擦除的起始地址；

0x20230：表示要擦除的块大小。

2.4、MTD分区的删除

MTD分区的删除通过MTD命令行工具来完成，首先需要把这个MTD设备停掉，然后再执行删除操作，具体方法如下所示：

# umount /dev/mtdblock0

# flash_eraseall -j /dev/mtd0

3. MTD分区管理技巧

3.1、多分区管理

实际应用场景中，一块Flash存储器通常需要分为多个分区，以供操作系统和应用程序存储不同的数据。MTD分区子系统提供了多分区管理的功能，通过在设备创建时指定分区起始地址和大小等属性，可以实现对Flash存储器进行自动分区。在Linux内核中，MTD驱动提供MTD分区子系统，可以通过MTD_PARTITIONS选项来开启分区管理，具体实现如下：

config MTD_PARM

bool

prompt “MTD partitions”

depends on MTD && !MTD_NOT_SUPPORT

default n

help

This option enables the MTD partitioning support.

3.2、读写效率优化

MTD分区的读写效率影响了嵌入式系统的底层性能，所以要进行优化。一种常见的做法是采用缓存方式来管理读写操作。具体实现方法是在系统启动时，建立一个缓存文件区，并将其挂载到MTD设备上，此后所有的文件读写操作将会优先进入缓存区，减少对Flash设备的频繁读写操作，提升系统性能。

3.3、多设备管理

在一些嵌入式系统中，存在多个Flash存储器来存储不同的数据，这时需要对多个MTD设备进行管理。MTD分区能够支持多设备管理，可以使用mtd_probe()函数来检测已经存在的MTD设备，并建立MTD分区，这里需要注意数据读写时需要指定具体是哪个设备的哪个分区。

本文介绍了Linux MTD分区的概念、使用方法和管理技巧等知识，主要有以下几点：

1、MTD分区是Flash设备的逻辑划分，便于设备管理。

2、MTD分区的创建、挂载、读写和擦除等关键技术掌握。

3、多分区管理、读写效率优化和多设备管理等技巧的掌握能够提高系统性能和可靠性。

MTD分区是Linux操作系统中 Flash 存储器最常用的存储框架之一。MTD分区能够提供对Flash存储器的有效管理，通过掌握MTD分区的相关知识和技巧，可以帮助嵌入式系统开发人员更好地利用Flash存储器，提高系统的性能和功能，从而满足不同的实际应用需求。