openwrt spi flash 分区适配过程

openwrt spi flash 分区适配过程

这里基于 openwrt mt7620a 平台来跟踪，主要是想理清 dts 里的分区描述是如何一步步转化成内核分区行为。

先来看看 dts 中关于分区的描述：

	palmbus@10000000 {
		spi@b00 {
			status = "okay";

			m25p80@0 {
				#address-cells = <1>;
				#size-cells = <1>;
				compatible = "w25q128";
				reg = <0 0>;
				linux,modalias = "m25p80", "w25q128";
				spi-max-frequency = <10000000>;

				partition@0 {
					label = "u-boot";
					reg = <0x0 0x30000>;
					read-only;
				};

				partition@30000 {
					label = "u-boot-env";
					reg = <0x30000 0x10000>;
					read-only;
				};

				factory: partition@40000 {
					label = "factory";
					reg = <0x40000 0x10000>;
					read-only;
				};

				partition@50000 {
					label = "firmware";
					reg = <0x50000 0xfb0000>;
				};
			};
		};

dts 描述的是一个树状结构。spi 控制器挂在 platform 总线上，spi flash (w25q128) 挂在 spi 总线上。 探测到 spi flash 的流程如下：

1. plat_of_setup() 遍历 palmbus 上的设备，并为每一个动态创建 platform_device，添加到系统总线上 device_add()。对于 spi 这里会创建一个名为 "ralink,rt2880-spi" 的 platfrom_device 并添加到系统中。
2. drivers/spi/spi-rt2880.c 中会注册 spi 的 platform_driver，与上一步的 platfrom_device match 上了之后，触发调用 rt2880_spi_probe() 。
3. spi_register_master() 向系统注册 spi 主控制器，并最后调用 of_register_spi_devices(master) 看看 dts 中在 spi 总线上有哪些设备。
4. 对 dts 中描述的每一个 spi 总线下的设备，为其创建相应的 spi_device，同时根据 dts 中描述的 reg, spi-cpha, spi-cpol, spi-cs-high, spi-3wire, spi-max-frequency 等属性来配置该 spi 设备。对于这里，创建了一个名为 “m25p80” 的 spi_device。
5. drivers/mtd/device/m25p80.c 中有名为 “m25p80" 的 spi_driver，于是 match 上了。触发执行 m25p_probe()。
6. m25p_probe() 中读到了这颗 spi flash 的 id 后，确认了一些基本信息（如页大小、块大小）, 最后调用 mtd_device_parse_register() 开始真正的分区。

分区解析器

part_parser 用来按照某种规则将分区信息解析出来。这些规则可以有很多，内核里调用 register_mtd_parser() 即可注册一个新的解析器。

drivers/mtd/mtdpart.c 中维护了一个链表 part_parsers，解析器按注册顺序添加到这个链表里。

parse_mtd_partitions() 中，如果未指定解析器的话，则默认只允许用 cmdlinepart, ofpart 两种解析器。对于我们这里，实际上起作用的是 ofpart。

static struct mtd_part_parser ofpart_parser = {
	.owner = THIS_MODULE,
	.parse_fn = parse_ofpart_partitions,
	.name = "ofpart",
};

parse_ofpart_partitions() 遍历 dts 中 spi flash 设备下的分区描述信息，取出其中的 reg, label, name, read-only, lock 等信息以填充一个 struct mtd_partition 结构体。上面 dts 里描述了 4 个分区， 就有一个大小为 4 的 struct mtd_partition 数组，最后由 add_mtd_partitions() 添加为各 mtd 分区。

分区的情况可以待系统启动后在 /proc/mtd 文件中查看到。

# cat /proc/mtd
dev:    size   erasesize  name
mtd0: 00030000 00010000 "u-boot"
mtd1: 00010000 00010000 "u-boot-env"
mtd2: 00010000 00010000 "factory"
mtd3: 00fb0000 00010000 "firmware"
mtd4: 00ea9283 00010000 "rootfs"
mtd5: 00b30000 00010000 "rootfs_data"

根文件系统的解析

上面 /proc/mtd 的内容中相比 dts 中的描述多了两个分区 rootfs, rootfs_data。这两个分区是何时添加的呢？

看看添加 mtd 分区的函数：

int add_mtd_partitions(struct mtd_info *master,
		       const struct mtd_partition *parts,
		       int nbparts)
{
	struct mtd_part *slave;
	uint64_t cur_offset = 0;
	int i;

	printk(KERN_NOTICE "Creating %d MTD partitions on \"%s\":\n", nbparts, master->name);

	for (i = 0; i < nbparts; i++) {
		slave = allocate_partition(master, parts + i, i, cur_offset);
		if (IS_ERR(slave))
			return PTR_ERR(slave);

		mutex_lock(&mtd_partitions_mutex);
		list_add(&slave->list, &mtd_partitions);
		mutex_unlock(&mtd_partitions_mutex);

		add_mtd_device(&slave->mtd);
		mtd_partition_split(master, slave);

		cur_offset = slave->offset + slave->mtd.size;
	}

	return 0;
}

最后调用了 mtd_partition_split()。

static void mtd_partition_split(struct mtd_info *master, struct mtd_part *part)
{
	static int rootfs_found = 0;

	if (rootfs_found)
		return;

	if (!strcmp(part->mtd.name, "rootfs")) {
		rootfs_found = 1;

		if (config_enabled(CONFIG_MTD_ROOTFS_SPLIT))
			split_rootfs_data(master, part);
	}

	if (!strcmp(part->mtd.name, SPLIT_FIRMWARE_NAME) &&
	    config_enabled(CONFIG_MTD_SPLIT_FIRMWARE))
		split_firmware(master, part);

	arch_split_mtd_part(master, part->mtd.name, part->offset,
			    part->mtd.size);
}

如果：

1. rootfs 还没有被找到
2. 当前分区名是 "firmware"
3. 内核配置时开启了 CONFIG_MTD_SPLIT_FIRMWARE

则调用 split_firmware() 来解析。在该函数中做了以下几件事：

1. 找 type 为 MTD_PARSER_TYPE_FIRMWARE 的分区解析器来分析。
2. "uimage-fw" 解析器读出 firmware 分区的头部，成功找到一个 uImage。
3. 跃过 uImage，紧接着成功找到 squashfs 的头信息，于是找到了格式为 squashfs 的 rootfs。
4. 解析器在找到一个分区后，会调用 __mtd_add_partition() 将此分区添加到系统中。
5. __mtd_add_partition() 最后又调用 mtd_partition_split()，因为此时 rootfs 已经找到，所以会调用 split_rootfs_data() 找 rootfs_data 分区。
6. rootfs 为 squashfs 分区，该格式的文件系统只读，且头信息里有标记分区大小。所以很容易就可以找到 rootfs_data 的起始位置。