MTD

内存技术设备（英语：Memory Technology Device，缩写为 MTD），是Linux系统中设备文件系统的一个类别，主要用于快闪存储器的应用，是一种快闪存储器转换层（Flash Translation Layer，FTL）。创造MTD子系统的主要目的是提供一个介于快闪存储器硬件驱动程式与高阶应用程式之间的抽象层。

因为具备以下特性，所以 MTD 装置和硬盘相较之下，处理起来要复杂许多：

• 具有 eraseblocks 的特微，而不是像硬盘一样使用丛集。
• eraseblocks (32KiB ~ 128KiB) 跟硬盘的 sector size（512 到 1024 bytes）比起来要大很多。
• 操作上主要分作三个动作： 从 eraseblock 读取、写入 eraseblock 、还有就是清除 eraseblock 。
• 坏掉的 eraseblocks 无法隐藏，需要软件加以处理。
• eraseblocks 的寿命大约会在 10⁴ 到 10⁵ 的清除动作之后结束。

 

MTD(memory technology device内存技术设备)是用于访问memory设备（ROM、flash）的Linux的子系统。MTD的主要目的是为了使新的memory设备的驱动更加简单，为此它在硬件和上层之间提供了一个抽象的接口。MTD的所有源代码在/drivers/mtd子目录下。CFI接口的MTD设备分为四层（从设备节点直到底层硬件驱动），这四层从上到下依次是：设备节点、MTD设备层、MTD原始设备层和硬件驱动层。

 

　　MTD原始设备描述

 

　　所有组成MTD原始设备的Flash芯片必须是同类型（无论是interleave还是地址相连），在描述MTD原始设备数据结构中 采用同一结构描述组成Flash芯片。每个MTD原始设备有一个mtd_info结构，其中的priv指针指向一个map_info结 构，map_info结构中的fldrv_priv指向一个cfi_private结构，cfi_private结构的cfiq指针指向一个 cfi_ident结构，chips指针指向一个flchip结构的数组。其中mtd_info、map_info和cfi_private结构用于描述MTD原始设备，因为组成MTD原始设备的NOR型Flash相同，cfi_ident结构用于描述Flash芯片信息；而flchip结构用于描述每个Flash芯片专有信息。

 

　　根文件系统

 

　　文件系统

 

　　字符设备节点

 

　　MTD字符设备

 

　　MTD块设备

 

　　MTD原始设备

 

　　FLASH硬件驱动

 

　　块设备节点

 

　　一、Flash硬件驱动层：硬件驱动层负责在init时驱动Flash硬件，Linux MTD设备的NOR　Flash芯片驱动遵循CFI接口标准，其驱动程序位于drivers/mtd/chips子目录下。NAND型Flash的驱动程 序则位于/drivers/mtd/nand子目录下

 

　　二、MTD原始设备：原始设备层有两部分组成，一部分是MTD原始设备的通用代码，另一部分是各个特定的Flash的数据，例如分区。

 

　　用于描述MTD原始设备的数据结构是mtd_info，这其中定义了大量的关于MTD的数据和 操作函数。mtd_table（mtdcore.c）则是所有MTD原始设备的列表，mtd_part（mtd_part.c）是用于表示MTD原始设备 分区的结构，其中包含了mtd_info，因为每一个分区都是被看成一个MTD原始设备加在mtd_table中的，mtd_part.mtd_info 中的大部分数据都从该分区的主分区mtd_part->master中获得。

 

　　在drivers/mtd/maps/子目录下存放的是特定的flash的数据，每一个文件都 描述了一块板子上的flash。其中调用add_mtd_device()、del_mtd_device()建立/删除 mtd_info结构并将其加入/删除mtd_table（或者调用add_mtd_partition()、del_mtd_partition() （mtdpart.c）建立/删除mtd_part结构并将mtd_part.mtd_info加入/删除mtd_table 中）。

 

　　三、MTD设备层：基于MTD原始设备，linux系统可 以定义出MTD的块设备（主设备号31）和字符设备（设备号90）。MTD字符设备的定义在mtdchar.c中实现，通过注册一系列file operation函数（lseek、open、close、read、write）。MTD块设备则是定义了一个描述MTD块设备的结构 mtdblk_dev，并声明了一个名为mtdblks的指针数组，这数组中的每一个mtdblk_dev和mtd_table中的每一个 mtd_info一一对应。

 

　　四、设备节点：通过mknod在/dev子目录下建立MTD字符设备节点（主设备号为90）和MTD块设备节点（主设备号为31），通过访问此设备节点即可访问MTD字符设备和块设备。

 

　　五、根文件系统：在Bootloader中将JFFS（或JFFS2）的文件系统映像 jffs.image（或jffs2.img）烧到flash的某一个分区中，在/arch/arm/mach-your/arch.c文件的 your_fixup函数中将该分区作为根文件系统挂载。

 

　　六、文件系统：内核启动后，通过mount 命令可以将flash中的其余分区作为文件系统挂载到mountpoint上。

 

　　设备层和原始设备层的函数调用关系（红色部分需要我们实现）：

 

　　一个MTD原始设备可以通过mtd_part分割成数个MTD原始设备注册进 mtd_table，mtd_table中的每个MTD原始设备都可以被注册成一个MTD设备，其中字符设备的主设备号为90，次设备号为0、2、4、 6…（奇数次设备号为只读设备），块设备的主设备号为31，次设备号为0、1、2、3…

 

　　mtd_notifier mtd_notifier

 

　　字符设备 mtd_fops 块设备 mtd_fops

 

　　（mtdchar.c） （mtdblock.c） mtdblks

 

　　设备层

 

　　register_mtd_user()

 

　　get_mtd_device()

 

　　unregister_mtd_user()

 

　　put_mtd_device()

 

　　erase_info

 

　　mtd_notifiers

 

　　mtd_table

 

　　mtd_info

 

　　mtd_part

 

　　（mtdcore.c）

 

　　（mtdpart.c）

 

　　Your Flash

 

　　（your-flash.c）

 

　　add_mtd_partitions()

 

　　del_mtd_partitions()

 

　　原始设备层 add_mtd_device()

 

　　del_mtd_device()

 

　　mtd_partition

 

　　NOR型Flash芯片驱动与MTD原始设备

 

　　所有的NOR型Flash的驱动（探测probe）程序都放在 drivers/mtd/chips下，一个MTD原始设备可以由一块或者数块相同的Flash芯片组成。假设由4块devicetype为x8的 Flash，每块大小为8M，interleave为2，起始地址为0x01000000，地址相连，则构成一个MTD原始设备 （0x01000000-0x03000000），其中两块interleave成一个chip，其地址从0x01000000到0x02000000， 另两块interleave成一个chip，其地址从0x02000000到0x03000000。

 

　　请注意，所有组成一个MTD原始设备的Flash芯片必须是同类型的（无论是interleave还是地址相连），在描述MTD原始设备的数据结构中也只是采用了同一个结构来描述组成它的Flash芯片。

 

　　0x03000000

 

　　0x02000000

 

　　0x01000000

 

　　每个MTD原始设备都有一个mtd_info 结构，其中的priv指针指向一个map_info结构，map_info结构中的fldrv_priv指向一个cfi_private结 构，cfi_private结构的cfiq指针指向一个cfi_ident结构，chips指针指向一个flchip结构的数组。其中mtd_info、 map_info和cfi_private结构用于描述MTD原始设备；因为组成MTD原始设备的NOR型Flash相同，cfi_ident结构用于描 述Flash芯片的信息；而flchip结构用于描述每个Flash芯片的专有信息（比如说起始地址）