ubifs- superblock

本文介绍了UBIFS文件系统的超级块节点及其作用。超级块节点存储了诸如闪存几何参数等很少改变的文件系统参数,并且仅在自动调整大小时被重写。文章还解释了mkfs.ubifs创建文件系统映像时如何指定最大擦除块数量,并记录实际使用的擦除块数量。

The first LEB is not LEB one, it is LEB zero. LEB zero stores the superblock node. The superblock node contains file system parameters that change rarely if at all.

For example, the flash geometry (eraseblock size, number of eraseblocks etc) is stored in the superblock node. At present, there is only one situation where the superblock node gets rewritten, which is when an automatic resize occurs.

UBIFS presently has a very limited ability to resize to grow bigger, but only to a maximum size specified when the file system is created. This mechanism is needed because theactual size of a flash partition varies due to the presence of a variable number of bad eraseblocks.

So when a file system image is created by mkfs.ubifs, the maximum number of eraseblocks is specified and the image records this, and the actual number of eraseblocks used, in the superblock node.

When UBIFS is mounted on a partition (actually a UBI volume), if the number of eraseblocks is greater than that recorded in the superblock node and less than the maximum number of eraseblocks (also recorded in the superblock node), then the UBIFS file system is automatically

resized to fit the partition (UBI volume).


<think>我们正在讨论UBIFS文件系统的构建参数。用户询问mkfs.ubifs工具中-m、-e、-c参数的具体含义。根据引用内容,我们可以结合这些参数在命令中的使用来详细解释。 引用[1]中给出了一个具体的命令: sudo mkfs.ubifs -q -r rootfs_iproute -m 4096 -e 248KiB -c 3840 -o ubifs.img -F 这里用到了-m、-e、-c参数。另外,引用[3]中也提到了一些关于vol_size和autoresize的说明,但主要问题集中在mkfs.ubifs的参数。 下面我们将详细解释这三个参数: 1. -m 参数:指定最小I/O单元大小(Minimum I/O unit size),即NAND闪存的最小读写单元(通常是页大小)。这个值必须是整数,单位是字节。在引用[1]的例子中,-m 4096表示最小I/O单元为4096字节(4KB)。这个参数必须与实际的闪存硬件匹配,因为UBIFS在读写操作时需要对齐到这个大小。 2. -e 参数:指定逻辑擦除块大小(Logical erase block size)。注意,这个大小通常等于物理擦除块大小减去一些开销(如UBI头部)。在例子中,-e 248KiB表示每个逻辑擦除块的大小为248KB。注意,物理擦除块大小通常是256KB(如引用[1]中ubinize的-p参数为256KiB),那么248KiB就是物理擦除块减去2个页(每个页4096字节,即8KB)得到的:256KB - 8KB = 248KB。这是因为UBI会在每个物理擦除块的开头保留一些空间用于元数据(通常是2个页)。 3. -c 参数:指定最大逻辑块数量(Maximum logical erase block count)。这个参数决定了文件系统的最大容量。在例子中,-c 3840表示这个UBIFS文件系统最多可以占用3840个逻辑擦除块。文件系统在创建时会预留一些空间用于损耗均衡和坏块管理,所以实际可用的块数会小于总物理块数。这个值可以通过以下方式估算: 总物理块数 = 分区总大小 / 物理擦除块大小 然后,减去为损耗均衡和坏块保留的块(通常为总块数的1-2%),再减去UBI元数据需要的块(通常为20个左右)。例如,如果分区总大小为960MiB(如引用[1]中vol_size=960MiB),物理擦除块大小为256KiB,那么总物理块数为: 960 * 1024 / 256 = 3840 块 所以这里-c的值就是3840。 需要注意的是,在ubinize阶段,配置文件中的vol_size(如960MiB)和mkfs.ubifs中的-c参数必须一致,否则可能导致空间不足或者空间浪费。另外,引用[3]中提到vol_size参数在制作时可以帮助检查image是否超过了分区限制,而autoresize可以在挂载时自动适应分区大小。 总结: -m:最小I/O单元大小(页大小) -e:逻辑擦除块大小(物理擦除块大小减去UBI头部开销) -c:文件系统最大逻辑块数量(根据分区大小和物理擦除块大小计算得到) 为了更清晰地说明,我们可以用数学表达式表示: 设: $P$ = 物理擦除块大小(例如256KiB) $O$ = 每个物理擦除块中UBI元数据开销(例如2页,即$2 \times \text{页大小}$) $L$ = 逻辑擦除块大小,则 $L = P - O$ (例如256KiB - 8KiB = 248KiB) 分区总大小为$S$(例如960MiB),则最大物理块数为 $N_p = \frac{S}{P}$(注意单位统一),然后最大逻辑块数$N_l$应小于$N_p$(因为要预留空间),通常取$N_l = N_p - \text{预留块数}$(预留块数一般为20-40,具体根据需求)。 因此,在mkfs.ubifs中,-e参数就是$L$,-c参数就是$N_l$。 下面我们按照要求生成相关问题: </think>以下是关于`mkfs.ubifs`工具中`-m`、`-e`、`-c`参数的专业解析: ### 一、核心参数解析 #### 1. **`-m`:最小I/O单元大小** - **定义**:指定NAND闪存的最小读写单元(页大小),单位字节 - **公式**:$$S_{\text{page}} = m$$ - **典型值**:4096(4KB)或2048(2KB),必须与硬件匹配 - **作用**:确保所有读写操作按页对齐,避免跨页访问 - **示例**:`-m 4096` 表示页大小为4KB[^1] #### 2. **`-e`:逻辑擦除块大小** - **定义**:扣除元数据开销后的可用块空间 - **计算公式**: $$S_{\text{logical}} = S_{\text{physical}} - 2 \times S_{\text{page}}$$ 其中$S_{\text{physical}}$是物理擦除块大小 - **典型值**:248KiB(当物理块256KiB且页4KB时)[^1] - **作用**:决定文件系统有效存储单元 - **数据关系**: | 物理块大小 | 页大小 | `-e`推荐值 | |------------|--------|------------| | 256KiB | 4KB | 248KiB | | 128KiB | 2KB | 124KiB | #### 3. **`-c`:最大逻辑块数量** - **定义**:UBI卷可容纳的逻辑擦除块数上限 - **计算公式**: $$N_{\text{max}} = \left\lfloor \frac{S_{\text{partition}}}{S_{\text{physical}}} \right\rfloor - R$$ $R$为保留块数(通常20-40,用于损耗均衡) - **作用**:限制文件系统最大尺寸,防止越界写入 - **示例**:8MiB分区 + 256KiB物理块 → $N_{\text{max}} = \frac{8 \times 1024}{256} - 20 ≈ 32$[^3] --- ### 二、参数联合应用示例 ```bash mkfs.ubifs -m 4096 -e 248KiB -c 32 -r ./rootfs -o ubifs.img ``` 1. **硬件匹配**:针对页大小4KB、物理块256KiB的NAND 2. **空间计算**: - 可用空间:$32 \times 248\text{KiB} = 7.75\text{MB}$ - 分区保留:$8\text{MB} - 7.75\text{MB} = 0.25\text{MB}$(损耗均衡区) 3. **校验机制**:若生成映像>7.75MB会立即报错[^3] --- ### 三、关键注意事项 1. **对齐约束**: `-e`必须满足:$$(S_{\text{physical}} - S_{\text{logical}}) \mod S_{\text{page}} = 0$$ 错误示例:物理块256KiB + 页4KB → `-e 247KiB`会因不对齐失败 2. **空间优化**: - 增大`-c`值可能导致写入越界 - 减小`-c`值会造成空间浪费 **最佳实践**: $$N_{\text{optimal}} = \left\lfloor \frac{S_{\text{partition}} - 1\text{MB}}{S_{\text{physical}}} \right\rfloor$$ (保留1MB给UBI元数据) 3. **与ubinize联动**: ```ini [ubifs] vol_size=8MiB # 真实分区大小 leb_size=256KiB # 必须匹配物理块 ``` 若`vol_size` < `mkfs.ubifs`空间需求,ubinize会报错[^3] --- ### 四、参数调试建议 ```bash # 1. 获取物理参数 cat /proc/mtd # 2. 计算逻辑块大小 phy_leb=256 # KiB page_size=4 # KiB logical_leb=$((phy_leb - 2*page_size)) # → 248KiB # 3. 计算最大块数 partition_size=8192 # KiB (8MiB) reserved_blocks=20 max_blocks=$(( (partition_size / phy_leb) - reserved_blocks )) # → 32 # 4. 生成映像 mkfs.ubifs -m ${page_size}KiB -e ${logical_leb}KiB -c $max_blocks ... ```
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