linux mtd源码分析

Linux MTD（Memory Technology Device）子系统是Linux内核中的一个重要部分，用于访问和管理非易失性存储器，如闪存（Flash Memory）。MTD子系统提供了一个统一的接口来处理不同类型的闪存设备，包括NAND Flash和NOR Flash。

基础概念

MTD设备层：

MTD设备层是MTD子系统的最高层，提供了MTD字符设备和块设备的访问接口。
通过mtd_info结构体来描述MTD设备，包括设备大小、擦除块大小、写入大小等信息。

MTD原始设备层：

这一层负责将闪存设备抽象成MTD设备，并提供基本的读、写、擦除操作。
mtd_table数组包含了系统中所有的MTD设备。

MTD映射层：

MTD映射层负责将MTD设备映射到内核的地址空间，使得应用程序可以通过内存访问的方式来操作闪存。
这一层通过mtdram设备模拟MTD设备，或者通过mtdblock设备提供块设备的访问接口。

MTD分区层：

MTD分区层允许将一个MTD设备划分为多个逻辑分区，每个分区可以有不同的用途。
通过mtd_partition结构体来描述分区信息。

优势

统一接口：MTD子系统为不同类型的闪存设备提供了统一的访问接口，简化了驱动程序的开发。
灵活性：支持多种闪存技术和设备，易于扩展和维护。
安全性：提供了擦除和写入保护机制，防止数据丢失或损坏。
高效性：优化了闪存设备的读写性能，提高了系统的整体效率。

类型

NOR Flash：具有并行接口，可以直接映射到CPU地址空间。
NAND Flash：具有串行接口，需要通过控制器进行访问。

应用场景

嵌入式系统：广泛应用于嵌入式设备中，如路由器、智能手机、工业控制系统等。
存储设备：作为固态硬盘（SSD）和闪存卡的核心组件。
文件系统：支持JFFS2、UBIFS等专为闪存设计的文件系统。

源码分析

MTD子系统的源码位于Linux内核的drivers/mtd目录下，主要包含以下几个部分：

mtdcore.c：实现了MTD设备的核心功能，包括设备注册、分区管理、映射操作等。
mtdchar.c：提供了MTD字符设备的访问接口。
mtdblock.c：提供了MTD块设备的访问接口。
nand.c 和 nor.c：分别实现了NAND Flash和NOR Flash的具体驱动程序。

示例代码

以下是一个简单的示例，展示如何在Linux内核中注册一个MTD设备：

#include <linux/module.h>
#include <linux/mtd/mtd.h>
#include <linux/mtd/partitions.h>

static struct mtd_info *mtd;
static struct mtd_partition partitions[] = {
    {
        .name = "bootloader",
        .offset = 0,
        .size = 0x00040000,
    },
    {
        .name = "rootfs",
        .offset = 0x00040000,
        .size = MTDPART_SIZ_FULL,
    },
};

static int __init mtd_init(void)
{
    mtd = kmalloc(sizeof(struct mtd_info), GFP_KERNEL);
    if (!mtd)
        return -ENOMEM;

    // 初始化mtd_info结构体
    mtd->name = "my_mtd_device";
    mtd->size = 0x00100000; // 1MB
    mtd->erasesize = 0x00010000; // 64KB
    mtd->writesize = 0x00000100; // 256 bytes

    // 注册MTD设备
    add_mtd_device(mtd);

    // 添加分区
    add_mtd_partitions(mtd, partitions, ARRAY_SIZE(partitions));

    return 0;
}

static void __exit mtd_exit(void)
{
    del_mtd_partitions(mtd, partitions, ARRAY_SIZE(partitions));
    del_mtd_device(mtd);
    kfree(mtd);
}

module_init(mtd_init);
module_exit(mtd_exit);

MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_DESCRIPTION("A simple MTD device driver");