UBIFS とは？

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   |  YAFFS2   |      |    UBIFS    |          | FAT or EXT2 |        Filesystems
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       \                    |                    /       \
        \                   |                   /         \
         \                  |                  /           \
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           \                |    | UBI Block Layer |  | MTD Block Layer |
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             \              |      /                    /
              \             |     /                    /
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                \     |     UBI     |                /
                 \    +-------------+               /
                  \          |                     /
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          |                 MTD                       |
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                             |
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                   |     nand_base.c    |
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                             |
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                   |     jz4740_nand.c  |
                   +--------------------+

jz47xx のような組み込みチップで使っている NAND FLASH は、生の FLASH なので、ウェアレベリング機能などはない。そして、使う側から見て 普通の USB DISK に見える機能が見えていて FAT で ファイルシステムが作れるようになっている。

その間に ウェアレベリングをする機能がないと、特定の ブロックばかり書き換えられて FLASH がすぐダメになってしまう。

ウェアレベリングをする機能を提供しているのが、どうも UBI Block Layer というもので、基盤の機能を提供するのが UBI 。

UBIFS　は、内部で使われるファイルシステムで、UBIFS - UBI の二階層の構造。これとは別に YAFFS2 という FLASH 向けファイルシステムはいっている。( ちなみに Linux で 有名な JFFS2 という FLASH 向けファイルシステムは、数 GB といった 大容量フラッシュを想定して設計されていないらしく、推奨していないようだ。)

どういう基準でどちらを使うのかよくわからないが、UBI Block Layer 必須のシステムなら UBIFS を使った方が整合性が良さそうな気がする。

ところで、Linux-2.6.32 だと UBIFS は標準でサポートされている。下位レイヤの UBI も drivers/mtd/ubi にあるようだ。

さて、UBI とは、UBIFS というのは具体的にどんなものなのだろう？　そして u-boot は UBIFS からのブートを サポートしているのだろうか？ 

カーネルの Documentation/filesystems/ubifs.txt があり、その翻訳が JFプロジェクトでされている。

ubifs.txt によると さらに詳しい情報は、UBIFS - UBI File-Systemと UBIFS FAQ and HOWTO のページになる。

とりあえず知りたいのは、オリジナルファームウェアの構造。UBIFS だと目星をつけたとして、どうやって中を見るのだろう？

FAQ をみると、「How to extract files from an UBI/UBIFS image?」 というそのものズバリなエントリーがあって、

 # Create an 256MiB emulated NAND flash with 2KiB NAND page size
 # (you should see the new MTD device in /proc/mtd)
 modprobe nandsim first_id_byte=0x20 second_id_byte=0xaa \
                  third_id_byte=0x00 fourth_id_byte=0x15
 
 # MTD is not LDM-enabled and udev does not create device
 # MTD device nodes automatically, so create /dev/mtd0
 # (we assume that you do not have other MTD devices)
 mknod /dev/mtd0 c 90 0
 
 # Copy the contents of your image to the emulated MTD device
 dd if=ubi.img of=/dev/mtd0 bs=2048
 
 # Load UBI module and attach mtd0
 modprobe ubi mtd=0
 
 # Mount UBIFS
 mount -t ubifs /dev/ubi0_0 /mnt/ubifs

と書いてある。要するに nandsim というカーネルモジュールが必要で それを使って実際に ubifs で mount するということらしい。

さて、Vine-5.1 にこれらは入っているのだろうか？ どうも UBIFS は、linux-2.6.27 で入って Vine-5.1 も linux-2.6.27 。
ビルトしてくれていれば入っていることになる。

で、みてみると ...

 drivers/mtd/nand/nandsym.ko
 drivers/mtd/ubi/ubi.ko
 fs/ubifs/ubifs.ko

嬉しいことにちゃんと入っている。

ちょっとこれで、ファームウェアの中が覗けるのかどうか、調べてみよう。

... それ以前の問題として id_byte って何？という疑問が。

2GB 8bit の K9XXG08UXM のデータシートが入手できたので見てみたところ ...

 

• 1st 0xec
• 2nd 0xd5
• 3rd 0x14
• 4th 0xb6
• 5th 0x74

と 5 つもあった。1st がベンダーID , 2nd がプロダクトID 。
3rd は、チップのタイプ

 bit 7  : cache program      - 0: Not support 1: support
 bit 6  : interleave program - 0: Not support 1: support
 bit 5-4 : 同時にプログラム可能なページ数  - 0:1 1:2 2:4 3:8
 bit 3-2 : セルタイプ        - 0:SLC 1:MLC(2bit) 2:MLC(3bit)
 bit 1-0 : 内部チップ数      - 0:1 1:2 2:4 3:8

0x14 なら 普通の MLC 。

4th は、ページのサイズとか 消去ブロックサイズ。

 bit 7   : アクセスタイム？ 0:低速 1:高速(25ns)
 bit 6   : ビット幅？ 0:x8 1:x16
 bit 5-4 : 消去ブロックサイズ 0:64KB 1:128KB 2:256KB 3:512KB
 bit 3   : 0
 bit 2   : 冗長データサイズ(512B あたり) - 0:8バイト 1:16バイト
 bit 1-0 : ページサイズ 0:1KB 1:2KB 2:4KB 3:8KB

0xb6 だと 消去ブロックサイズ 512KB ページサイズ 4KB 。冗長データサイズは、4Kのページあたり 16x8 = 128B 。

5th は、容量に関する情報

 bit 6-4  : プレーンサイズ 0: 64Mb .. 4:1Gb 5:2Gb 6:4Gb 7:8Gb
 bit 3-2 : プレーン数 0:1 1:2 2:4 3:8

0x74 なら 8Gbit x 2 で 16Gbit/2GB 。

それは良いのだがこのパラメータをそのまま入れたら nandsim が 落ちてしまった。--- ううむ。

さらに ファームウェアは RAW データではないかも知れない。
先頭は確かに RAW データっぽいのだが、UBIFS の magic が見つけられなかった。UBI の magic も見つけられないし。

それに　... UBI はパーティション別に構築するものっぽい。

.. というわけで良くわからなく...