Raw NAND 与 UBI UBIFS 入门
本文对应 成长路径 高优先级：在 Raw NAND 上使用 UBI + UBIFS 作为可读写根文件系统，并理解 坏块 与 掉电 风险。
学习目标
- 区分 MTD 原始设备 与 UBI 卷、UBIFS 挂载层。
- 使用
ubiformat、ubinize初始化 flash 并创建卷。 - 能
ubiattach、mount -t ubifs挂载根文件系统。 - 了解 OTA 时 整卷更新 与 双卷 策略要点。
层次关系
NAND 芯片
→ MTD 设备 (/dev/mtdN)
→ UBI (/dev/ubi0, /dev/ubi0_0 卷)
→ UBIFS (mount ubi0:rootfs)| 层 | 作用 |
|---|---|
| MTD | 暴露擦除块、OOB；屏蔽坏块重映射（由驱动/控制器处理） |
| UBI | 在 MTD 上做磨损均衡、坏块管理、逻辑卷 |
| UBIFS | 日志型文件系统，挂载在 UBI 卷上 |
前置：确认 MTD 分区
cat /proc/mtd
mtdinfo /dev/mtdX分区需与 设备树 fixed-partitions 或 cmdline mtdparts 一致。错误分区会导致 擦除错误区域。
首次格式化（生产慎用）
在 空片 或确认可全盘擦除时：
# 对整片 NAND 做 UBI 格式化（会清空数据）
ubiformat /dev/mtdX
# 根据 ubinize.cfg 创建卷
ubinize -o /tmp/ubi.img -m 2048 -p 128KiB -s 512 ubinize.cfg
ubiupdatevol /dev/ubi0 -t 0 -f /tmp/ubi.img # 具体命令依镜像类型调整典型 ubinize.cfg 片段：
[ubifs]
mode=ubi
image=/path/to/ubifs.img
vol_id=0
vol_size=120MiB
vol_type=dynamic
vol_name=rootfs
vol_alignment=1vol_size 需小于分区容量并预留 坏块与元数据。
启动时 attach 与挂载
内核启动参数示例：
ubi.mtd=4 root=ubi0:rootfs rootfstype=ubifs rw用户态手动：
ubiattach -p /dev/mtd4
mount -t ubifs ubi0:rootfs /mnt若 attach 失败，查 dmesg 中 ubi / mtd 错误码。
掉电与升级注意点
| 风险 | 说明 |
|---|---|
| 格式化中途掉电 | 可能需重新 ubiformat 或 JTAG 恢复 |
| 写 rootfs 卷时掉电 | 使用 双分区 A/B 或 先写备用卷再切换 |
| 坏块增多 | UBI 会标记；监控 ubi0 可用 PEB |
| 未对齐写入 | 镜像需按 最小 I/O 单元 生成 |
OTA 流程应 校验镜像 → 写入 非活动卷 → 原子切换 boot 环境 → 启动成功后再擦旧卷。
与 eMMC 的差异（速记）
| 项目 | eMMC + ext4 | NAND + UBIFS |
|---|---|---|
| 介质接口 | 块设备 | MTD 原始 |
| 坏块 | 控制器屏蔽 | UBI 管理 |
| 典型容量 | GB 级 | MB～GB |
| 成本 | 较高 | 较低（大容量时） |
详见 NAND 与 eMMC 选型对照。
实践清单
- 读取本板
/proc/mtd并对应原理图 - 在开发环境用
ubinize生成卷并挂载只读测试 - 模拟一次 升级失败回滚（双卷或备份 env）