2 分区管理

2.1 分区配置文件

在全志平台中，通过sys_partition.fex 文件配置分区。在Tina 中，可以在lunch 选择方案后，通过命令cconfigs 快速跳转到分区配置目录，通常情况下，其路径如下。

tina/device/config/chips/<芯片编号>/configs/<方案名>/linux/sys_partition.fex
tina/device/config/chips/<芯片编号>/configs/<方案名>/linux/sys_partition_nor.fex
#以上路径不存在，则使用
tina/device/config/chips/<芯片编号>/configs/<方案名>/sys_partition.fex

说明 sys_partition_nor.fex 适用于nor。 sys_partition.fex 适用于rawnand/spinand/mmc。

2.2 分区配置格式

以rootfs 分区为例：

[partition]
name = rootfs
size = 20480
downloadfile = "rootfs.fex"
user_type = 0x8000

每个分区以[partition] 标识，分区属性及其意义如下表。

属性	含义	必选	备注
name	分区名	Y
size	分区大小	Y	单位：扇区（512B），注1
downlodefile	分区烧入的镜像文件	N	注2
verify	量产后校验标识	N	(默认)1：使能；0:禁用，注3
user_type	分区属性	N	注 4
keydata	量产时是否擦除本分区	N	0x8000：使用;其他无效

说明：

1. 最后一个分区(UDISK)，不设置size，表示分配所有剩余空间。
2. downloadfile 支持绝对路径和相对路径，相对于tina/out/<方案名>/image。
3. verify 决定是否校验downloadfile 中指定的镜像，若为ext4 稀疏镜像，务必禁用。
4. 历史遗留，目前只对UBI 方案有效。bit0为1 时，表示创建静态卷，反之为动态卷。

创建downloadfile 的资源镜像包看章节分区资源镜像文件。 [partition] 标识用户空间的逻辑分区，在UBI 方案中，表现为UBI 卷。此外，在sys_partiton.fex中存在特殊的配置MBR，用于配置MBR 空间大小，此配置在UBI 方案中无效。例如：

[mbr]
size = 2048

MBR 分区以Kbyte 为单位，对用户不可见，属于隐藏空间，其大小也必须满足对齐原则。

警告 一般情况下，不建议用户修改mbr 分区的大小。

2.3 常见分区及其用途

分区名	用途	大小	备注
boot	内核镜像分区	比实际镜像等大或稍大即可
rootfs	根文件系统镜像	比实际镜像等大或稍大即可
extend	扩展系统镜像	参考OTA 文档	参考OTA 文档仅小容量OTA 方案使用
recovery	恢复系统镜像	参考OTA 文档	仅限大容量OTA 方案使用
private	存储SN、MAC 等数据	使用默认大小即可	量产时默认不丢失
misc	存储系统状态、刷机状态	使用默认大小即可
env	存放Uboot 使用的数据	使用默认大小即可
pstore	内核奔溃日志转存分区	使用默认大小即可
rootfs_data	根目录覆盖分区	根据需求配置	注1
UDISK	用户数据分区	不需要配置大小	注2

说明：

1. rootfs_data 分区通过overlayfs 覆盖根文件系统，以支持squashfs 根文件系统的可写，此时对根文件系统写入的数 据实际是保存到rootfs_data 分区，因此rootfs_data 分区的容量标识着根文件系统最大可写数据量。
2. UDISK 作为最后一个分区，不需要设置size，表示分配剩余所有空间给UDISK。

2.4 分区大小与对齐

分区大小的对齐要求与不同介质(nor/nand/mmc)、不同存储方案相关。不按对齐要求配置，可能出现文件系统异常，分区边界数据丢失等现象。对齐规则如下表。

介质	对齐大小	备注
nor	64K	对齐物理擦除块大小，注1
(nftl) spinand	驱动超级块大小	注2
(ubi) spinand	2 × 物理块- 2 × 页	注3
rawnand	驱动超级块大小	与物料相关，16M 对齐可基本兼容
emmc	16M	与物料相关，16M 对齐可基本兼容

说明

1. nor 的擦除块常见为64K，即在sys_partition_nor.fex 中分区size 进行128 对齐。在id 表配置为4K 擦除且使能内核CONFIG_MTD_SPI_NOR_USE_4K_SECTORS 时，也可使用4K 对齐。推荐使用默认64K 对齐。
2. 在常见的128M Spi Nand 中，为256K 对齐，即在sys_partition.fex 中分区size 进行512 对齐。
3. 在常见的128M Spi Nand 中，需要和逻辑擦除块（super block）对齐，1 个super block 包含两个物理擦除块，常见的物理擦除块128K，1 个逻辑的超级块为256K，但是需要使用每个物理块的第一个page（2K）来作为ubi 所需的信息头部，所以实际的为（256k-2*2k），为252K 对齐，即在sys_partition.fex 中分区size 进行504 对齐。

警告 如果分区不对齐，可能会出现以下情况。 • nor/rawnand/spinand 可能会导致数据丢失。 • mmc 不会造成数据丢失，但可能导致性能损失。

如果分区使用ubifs 文件系统，分区最小为5M ，否则大概率提示空间不够。 如果分区使用ext4 文件系统，分区最小为3M ，否则无法形成日志，会有掉电变砖风险。

技巧

1. 在ext4 与日志章节有描述判断创建的ext4 文件系统是否支持日志的方法。
2. 在分区资源镜像文件章节指导如何创建带文件系统的资源镜像、分区大小、文件系统大小、文件大小更多内容，请参考总容量说明。

2.5 分区与文件系统

常见的分区与文件系统对应关系如下表。

分区名	默认文件系统	文件系统特性	备注
rootfs	squashfs	压缩、只读	为了安全，根文件系统建议只读
rootfs_data	jffs2/ext4/ubifs	可写	注1
UIDSK	jffs2/ext4/ubifs	可写	注1
boot	vfat		裸数据分区，部分方案为vfat
private	vfat		注2
misc	none		裸数据分区
env	none		裸数据分区
pstore	pstore		转存奔溃日志

说明

1. 可写的分区，nor 为jffs2；UBI 方案为ubifs；其他为ext4。
2. private 默认为裸数据，使用dragonSN 工具烧录后会成为vfat 文件系统。

只读文件系统推荐使用squashfs。可写文件系统，nor 推荐jffs2，UBI 方案推荐ubifs，其他推荐ext4。更多文件系统信息，请参考文件系统支持情况。

2.6 分区资源镜像文件

在sys_partition.fex中通过downloadfile 指定需要烧录到分区的资源镜像文件。大多数情况下，资源镜像文件都构建在文件系统上，通过某些命令实现把系统需要的文件，例如音频文件、视频文件等资源，打包成一个带文件系统的镜像包，并在烧录时把镜像包烧写入存储 介质。 创建不同文件系统镜像的命令不一样，常见有以下几种：

文件系统	创建镜像命令
vfat	mkfs.vfat
ext4	make_ext4fs
ubifs	mkfs.ubifs
squashfs	mksquashfs4

为了最大程度利用空间，一般会使文件系统等于物理分区大小，即创建文件系统时使用分区表划定的分区大小来创建。

如果不希望硬编码大小，则可在打包时从分区表获得大小，再传给文件系统创建工具，具体的实现可以参考tina/scripts/pack_img.sh 中的make_data_res() 和make_user_res() 等函数。

2.6.1 创建squashfs 镜像

生成squashfs 的命令，可参考编译过程的log 得到，或者在网上搜索squashfs 生成方式。 例如在scripts/pack_img.sh 中定义一个函数

function make_user_squash()
{
local SOURCE_DATE_EPOCH=$(${PACK_TOPDIR}/scripts/get_source_date_epoch.sh)
# 这一行指定要打包到文件系统的数据
local USER_PART_FILE_PATH=${PACK_TOPDIR}/target/allwinner/方案名字/user_sq
local USER_PART_SQUASHFS=${PACK_TOPDIR}/out/${PACK_BOARD}/image/user_sq.squashfs
local USER_PART_DOWNLOAD_FILE=${PACK_TOPDIR}/out/${PACK_BOARD}/image/user_sq.fex
cd ${ROOT_DIR}/image
[ -e $USER_PART_FILE_PATH ] && {
#这里用了gzip，需要更高压缩率可改成xz
${PACK_TOPDIR}/out/host/bin/mksquashfs4 $USER_PART_FILE_PATH $USER_PART_SQUASHFS \
-noappend -root-owned -comp gzip -b 256k \
-processors 1 -fixed-time $SOURCE_DATE_EPOCH
dd if=${USER_PART_SQUASHFS} of=${USER_PART_DOWNLOAD_FILE} bs=128k conv=sync
}
cd -
}

找个地方调用下即可。 这里不用传入分区表的原因是，制作squashfs 不需要指定文件系统大小，只读的文件系统大小完全取决于文件内容。

2.6.2 创建vfat 镜像

mkfs.vfat <输出镜像> -C <文件系统大小>
mcopy -s -v -i <输出镜像> <资源文件所在文件夹>/* ::

可参考pack_img.sh（在其中搜索mkfs.vfat 找到相关代码）。

2.6.3 创建ext4 镜像

使用tina/out/host/bin/make_ext4fs 创建ext4 镜像，推荐的使用方法如下:

make_ext4fs -l <文件系统大小> -b <块大小> -m 0 -j <日志块个数> <输出的镜像保存路径> <资源文件所在文件
夹>

其中， • -m 0: 表示不需要要为root 保留空间。 • -j < 日志块个数>: 日志总大小为块大小* 日志块个数。

例如：

make_ext4fs -l 20m -b 1024 -m 0 -j 1024 ${ROOT_DIR}/img/data.fex ${FILE_PATH}

如果空间不够大，会显示类似如下的错误日志：

$ ./bin/make_ext4fs -l 10m -b 1024 -m 0 -j 1024 data.fex ./bin
Creating filesystem with parameters:
Size: 10485760
Block size: 1024
Blocks per group: 8192
Inodes per group: 1280
Inode size: 256
Journal blocks: 1024
Label:
Blocks: 10240
Block groups: 2
Reserved blocks: 0
Reserved block group size: 63
error: ext4_allocate_best_fit_partial: failed to allocate 7483 blocks, out of space?

上述错误中，资源文件达到100+M，但是创建的镜像-l 指定的大小只有10M，导致空间不够而报错。只需要扩大镜像大小即可。 如需使用分区大小作为文件系统大小，可参考pack_img.sh（在其中搜索make_ext4fs 找到相关代码）。

技巧 镜像大小可以根据分区大小设置，也可以根据资源大小设置，后通过稀疏和resize 处理，即可保证最短烧录时间和动态匹配分区大小。见稀疏ext4 镜像和动态resize 章节。

2.6.3.1 稀疏ext4 镜像

如果资源文件只有10M，但创建了100M 的镜像文件，导致烧录100M 的文件拖慢了烧录速度。此时可以采用稀疏ext4 镜像。

tina/out/host/bin/img2simg <原镜像> <输出镜像>

稀疏镜像的原理，类似与把文件系统没用到的无效数据全删掉，把文件系统压缩。可参考pack_img.sh 中的函数sparse_ext4() 的实现与运用。

2.6.3.2 动态resize

如果担心创建镜像时指定的大小与实际的分区大小不匹配，可以在设备启动后执行resize2fs 动态调整文件系统的大小。 例如:

resize2fs /dev/by-name/UDISK

命令后不指定大小，则默认为分区大小。通过这方法可以让打包镜像创建的文件系统大小匹配分区大小。 此命令可直接写入启动脚本，在挂载前执行。每次启动都执行一遍不会有不良影响。

2.6.4 创建ubifs 镜像

使用tina/out/host/bin/make.ubifs 创建ubifs 镜像，推荐的使用方法如下:

mkfs.ubifs -x <压缩方式> -b <超级页大小> -e <逻辑擦除块大小> -c <最大逻辑擦除块个数> -r <资源文件所在
文件夹> -o <输出的镜像保存路径>
压缩方式可选none lzo zlib, 压缩率zlib > lzo > none
对常见的128MB spinand，1 page = 2048 bytes, 1 block = 64 page, 则
超级页大小为2048 * 2 = 4096
逻辑擦除块大小为2048 * 2 * 64 = 262144
最大逻辑擦除块个数，可简单设置为一个较大的值，例如128MB / ( 2048 bytes * 2 * 64) = 512
则最终的命令为:
mkfs.ubifs -x zlib -b 4096 -e 262144 -c 512 -r $&#123;FILE_PATH&#125; -o $&#123;ROOT_DIR&#125;/img/data_ubifs.
fex

2.7 根文件系统改用ubifs

使用suqashfs + overlayfs(ubifs) 方案实现根目录可写，但是ubifs 会占用大量的空间存放元数据，造成空间浪费。理论上，UBIFS 可直接作为根文件系统，其稳定性和可压缩性足够保证安全和提高空间利用率。

警告 请谨慎使用，UBIFS 作为根文件系统只是理论安全，全志暂无量产方案佐证。

修改步骤如下：

1. 执行cdevice ，修改跳转目录下的Makefile 在FEATURES 变量中添加ubifs 和nand
2. 执行make menuconfig 使能在Target Image 页面下使能ubifs 在Utilities->mtdutils 页面中使能mtd-utils-mkfs.ubifs
3. 执行cconfigs ，修改跳转目录下的env-XXX.cfg 把rootfstype 值改为ubifs 在对应 存储介质的setargs_XXX 的root 值改为root=ubi0_X ，其中X 表示对应的第几个分区；删除 ubi.block 项。
4. 执行make kernel_menuconfig，取消使能overlayfs
5. 在sys_partition.fex 中删除rootfs_data 分区

2.8 总容量说明

在全志的驱动中，会预留一部分空间存储特殊数据，因此提供给用户分区空间不等于实际Flash总容量。

分区表可用空间= flash总容量- 保留空间

不同存储介质，其保留空间会有差异。

存储介质	保留空间	备注
nor	512K	对应bootloader 分区，包含分区表，boot0，uboot
(nftl) nand	总容量的1/10~1/8	注1，注2
(UBI) spinand
mmc	20M	包含boot0，uboot 等

最新spinor 的存储分布, 隐藏空间1MB，其中mbr 占用16KB，mbr 往前共占用1008KB，uboot 往前共占用64KB，其中包括boot0 和uboot 中间4KB 的预留区域，这段区域用于存放flash 的spi 采样点等信息。

|boot0|4kb|uboot|mbr |分区表可见的用户分区|

说明

1. (nftl) nand 的隐藏空间对用户不可见，包含分区表MBR 分区，boot0，uboot, 磨损算法、坏块保留等。对128M 的 spinand 来说，用户可用空间一般为108M。

2. 由于出厂坏块的存在，可能会导致每一颗Flash 呈现的用户可用总容量不同，但全志(nftl) nand 保证总容量不会随着使 用过程出现坏块而导致可用容量减少。

3. UBI 方案中，除了必要的mtd 物理分区之外(boot0/uboot/pstore 等)，其余空间划分到一个mtd 物理分区。在此 mtd 物理分区中根据sys_partition.fex 的划分构建ubi 卷。UBI 的机制，每个块都需要预留1~2 个页作为EC/VID 头。因此可用容量会小于mtd 物理分区容量。

对于非ubi 方案，用户空间可通过下面的命令查看用户可用分区大小，大小单位为KB。

# cat /proc/partitions
major minor #blocks name
93 0 112384 nand0
93 1 256 nand0p1
93 2 5120 nand0p2
93 3 10240 nand0p3
93 4 10240 nand0p4
93 5 7168 nand0p5
93 6 64 nand0p6
93 7 512 nand0p7
93 8 256 nand0p8
93 9 76463 nand0p9

如例子中的结果，nand0 分为多个分区，每个nand0px 对应一个分区表中的分区。对于ubi 方案，整个nand 分为若干mtd。可使用以下命令查看

# cat /proc/mtd
dev: size erasesize name
mtd0: 00100000 00040000 "boot0"
mtd1: 00300000 00040000 "uboot"
mtd2: 00100000 00040000 "secure_storage"
mtd3: 00080000 00040000 "pstore"
mtd4: 07a80000 00040000 "sys"

如例子中的结果，整个nand 分为5 个mtd。 • mtd0 存放boot0, size 1 MB • mtd1 存放uboot, size 3 MB • mtd2 存放secure_storage, size 1 MB • mtd3 存放pstore, size 512 KB • mtd4 则会进一步分为多个ubi 卷，占用剩余所有空间

以上所有mtd 的size 相加，应该恰好等于flash 总size。分区表中定义的每个逻辑分区，会对应mtd sys 上的ubi 卷。可使用以下命令查看

# ubinfo -a
UBI version: 1
Count of UBI devices: 1
UBI control device major/minor: 10:51
Present UBI devices: ubi0
ubi0
Volumes count: 12
Logical eraseblock size: 258048 bytes, 252.0 KiB
Total amount of logical eraseblocks: 489 (126185472 bytes, 120.3 MiB)
Amount of available logical eraseblocks: 0 (0 bytes)
Maximum count of volumes 128
Count of bad physical eraseblocks: 1
Count of reserved physical eraseblocks: 19
Current maximum erase counter value: 3
Minimum input/output unit size: 4096 bytes
Character device major/minor: 247:0
Present volumes: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11
Volume ID: 0 (on ubi0)
Type: static
Alignment: 1
Size: 1 LEBs (258048 bytes, 252.0 KiB)
Data bytes: 258048 bytes (252.0 KiB)
State: OK
Name: mbr
Character device major/minor: 247:1
-----------------------------------
Volume ID: 1 (on ubi0)
Type: dynamic
Alignment: 1
Size: 2 LEBs (516096 bytes, 504.0 KiB)
State: OK
Name: boot-resource
Character device major/minor: 247:2
-----------------------------------
... #此处省略若干卷
-----------------------------------
Volume ID: 11 (on ubi0)
Type: dynamic
Alignment: 1
Size: 242 LEBs (62447616 bytes, 59.6 MiB)
State: OK
Name: UDISK
Character device major/minor: 247:12

如例子中的结果 • volume 0 为mbr, 占1 LEBs(252 KB)，对应分区表本身 • volume 1 为boot-resource, 占2 LEBs(504 KB)，对应分区表中第一个分区 • … • volume 11 为UDISK, 占242 LEBs(59.8 MB)，对应分区表中最后一个分区 常见的关于容量的疑惑与解答。

1. 问：df 查看UDISK 分区大小，明明分区有50M，怎么显示总大小只有40+M？ 答：df 显示的是文件系统的大小，文件系统本身需要额外的空间存储元数据，导致实际可用空间 会比分区大小略少。
2. 问：df 查看boot 分区大小，为什么显示的大小比实际分区大？ 答：boot 分区是通过镜像烧写的形式格式化的fs，创建镜像时设置的文件系统的大小并不等于分 区实际大小，导致此时文件系统大小并不能体现实际分区大小。
3. 问：df 查看squashfs 使用率总是100%？ 答：squashfs 是只读压缩文件系统，文件系统大小取决于总文件大小，使用率总是100%，跟分 区大小无关。

说明

1. 文件大小 我们常说的文件大小，指的是文件内容有多少字节。但在一个文件系统中，空间分配以块为单位，必然会造成内部碎片。假 设块为4K，如果文件大小为1K，文件系统依然为其分配4K 的块，就会造成3K 的空间浪费。
2. 文件系统大小 文件系统大小，指的是文件系统元数据中标识的可用大小。形象来说，是df 命令或者statfs() 函数反馈的大小。文件系 统大小不一定等于分区大小，既可大于分区大小，也可小于分区大小。
3. 分区大小 在划分分区时规定的大小，往往是sys_partition.fex 中指定的大小。

2.9 特殊隐藏空间

不管是nor，nand 还是mmc，都需要一些隐藏空间存储特殊数据，例如boot0/uboot/dtb/sys_config。用户无法使用这些隐藏空间。 此外，nand 驱动还需要额外的空间以实现磨损平衡、坏块管理算法，因此nand 的隐藏空间更大。