2  * Copyright (c) International Business Machines Corp., 2006
 
   4  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
 
   5  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
 
   6  * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
 
   7  * (at your option) any later version.
 
   9  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
 
  10  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
 
  11  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE. See
 
  12  * the GNU General Public License for more details.
 
  14  * You should have received a copy of the GNU General Public License
 
  15  * along with this program; if not, write to the Free Software
 
  16  * Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA 02111-1307 USA
 
  18  * Authors: Artem Bityutskiy (Битюцкий Артём)
 
  26  * This file defines the layout of UBI headers and all the other UBI on-flash
 
  30 #ifndef __UBI_MEDIA_H__
 
  31 #define __UBI_MEDIA_H__
 
  33 #include <asm/byteorder.h>
 
  35 /* The version of UBI images supported by this implementation */
 
  38 /* The highest erase counter value supported by this implementation */
 
  39 #define UBI_MAX_ERASECOUNTER 0x7FFFFFFF
 
  41 /* The initial CRC32 value used when calculating CRC checksums */
 
  42 #define UBI_CRC32_INIT 0xFFFFFFFFU
 
  44 /* Erase counter header magic number (ASCII "UBI#") */
 
  45 #define UBI_EC_HDR_MAGIC  0x55424923
 
  46 /* Volume identifier header magic number (ASCII "UBI!") */
 
  47 #define UBI_VID_HDR_MAGIC 0x55424921
 
  50  * Volume type constants used in the volume identifier header.
 
  52  * @UBI_VID_DYNAMIC: dynamic volume
 
  53  * @UBI_VID_STATIC: static volume
 
  61  * Volume flags used in the volume table record.
 
  63  * @UBI_VTBL_AUTORESIZE_FLG: auto-resize this volume
 
  65  * %UBI_VTBL_AUTORESIZE_FLG flag can be set only for one volume in the volume
 
  66  * table. UBI automatically re-sizes the volume which has this flag and makes
 
  67  * the volume to be of largest possible size. This means that if after the
 
  68  * initialization UBI finds out that there are available physical eraseblocks
 
  69  * present on the device, it automatically appends all of them to the volume
 
  70  * (the physical eraseblocks reserved for bad eraseblocks handling and other
 
  71  * reserved physical eraseblocks are not taken). So, if there is a volume with
 
  72  * the %UBI_VTBL_AUTORESIZE_FLG flag set, the amount of available logical
 
  73  * eraseblocks will be zero after UBI is loaded, because all of them will be
 
  74  * reserved for this volume. Note, the %UBI_VTBL_AUTORESIZE_FLG bit is cleared
 
  75  * after the volume had been initialized.
 
  77  * The auto-resize feature is useful for device production purposes. For
 
  78  * example, different NAND flash chips may have different amount of initial bad
 
  79  * eraseblocks, depending of particular chip instance. Manufacturers of NAND
 
  80  * chips usually guarantee that the amount of initial bad eraseblocks does not
 
  81  * exceed certain percent, e.g. 2%. When one creates an UBI image which will be
 
  82  * flashed to the end devices in production, he does not know the exact amount
 
  83  * of good physical eraseblocks the NAND chip on the device will have, but this
 
  84  * number is required to calculate the volume sized and put them to the volume
 
  85  * table of the UBI image. In this case, one of the volumes (e.g., the one
 
  86  * which will store the root file system) is marked as "auto-resizable", and
 
  87  * UBI will adjust its size on the first boot if needed.
 
  89  * Note, first UBI reserves some amount of physical eraseblocks for bad
 
  90  * eraseblock handling, and then re-sizes the volume, not vice-versa. This
 
  91  * means that the pool of reserved physical eraseblocks will always be present.
 
  94         UBI_VTBL_AUTORESIZE_FLG = 0x01,
 
  98  * Compatibility constants used by internal volumes.
 
 100  * @UBI_COMPAT_DELETE: delete this internal volume before anything is written
 
 102  * @UBI_COMPAT_RO: attach this device in read-only mode
 
 103  * @UBI_COMPAT_PRESERVE: preserve this internal volume - do not touch its
 
 104  *                       physical eraseblocks, don't allow the wear-leveling
 
 105  *                       sub-system to move them
 
 106  * @UBI_COMPAT_REJECT: reject this UBI image
 
 109         UBI_COMPAT_DELETE   = 1,
 
 111         UBI_COMPAT_PRESERVE = 4,
 
 112         UBI_COMPAT_REJECT   = 5
 
 115 /* Sizes of UBI headers */
 
 116 #define UBI_EC_HDR_SIZE  sizeof(struct ubi_ec_hdr)
 
 117 #define UBI_VID_HDR_SIZE sizeof(struct ubi_vid_hdr)
 
 119 /* Sizes of UBI headers without the ending CRC */
 
 120 #define UBI_EC_HDR_SIZE_CRC  (UBI_EC_HDR_SIZE  - sizeof(__be32))
 
 121 #define UBI_VID_HDR_SIZE_CRC (UBI_VID_HDR_SIZE - sizeof(__be32))
 
 124  * struct ubi_ec_hdr - UBI erase counter header.
 
 125  * @magic: erase counter header magic number (%UBI_EC_HDR_MAGIC)
 
 126  * @version: version of UBI implementation which is supposed to accept this
 
 128  * @padding1: reserved for future, zeroes
 
 129  * @ec: the erase counter
 
 130  * @vid_hdr_offset: where the VID header starts
 
 131  * @data_offset: where the user data start
 
 132  * @padding2: reserved for future, zeroes
 
 133  * @hdr_crc: erase counter header CRC checksum
 
 135  * The erase counter header takes 64 bytes and has a plenty of unused space for
 
 136  * future usage. The unused fields are zeroed. The @version field is used to
 
 137  * indicate the version of UBI implementation which is supposed to be able to
 
 138  * work with this UBI image. If @version is greater then the current UBI
 
 139  * version, the image is rejected. This may be useful in future if something
 
 140  * is changed radically. This field is duplicated in the volume identifier
 
 143  * The @vid_hdr_offset and @data_offset fields contain the offset of the the
 
 144  * volume identifier header and user data, relative to the beginning of the
 
 145  * physical eraseblock. These values have to be the same for all physical
 
 152         __be64  ec; /* Warning: the current limit is 31-bit anyway! */
 
 153         __be32  vid_hdr_offset;
 
 157 } __attribute__ ((packed));
 
 160  * struct ubi_vid_hdr - on-flash UBI volume identifier header.
 
 161  * @magic: volume identifier header magic number (%UBI_VID_HDR_MAGIC)
 
 162  * @version: UBI implementation version which is supposed to accept this UBI
 
 163  *           image (%UBI_VERSION)
 
 164  * @vol_type: volume type (%UBI_VID_DYNAMIC or %UBI_VID_STATIC)
 
 165  * @copy_flag: if this logical eraseblock was copied from another physical
 
 166  *             eraseblock (for wear-leveling reasons)
 
 167  * @compat: compatibility of this volume (%0, %UBI_COMPAT_DELETE,
 
 168  *          %UBI_COMPAT_IGNORE, %UBI_COMPAT_PRESERVE, or %UBI_COMPAT_REJECT)
 
 169  * @vol_id: ID of this volume
 
 170  * @lnum: logical eraseblock number
 
 171  * @padding1: reserved for future, zeroes
 
 172  * @data_size: how many bytes of data this logical eraseblock contains
 
 173  * @used_ebs: total number of used logical eraseblocks in this volume
 
 174  * @data_pad: how many bytes at the end of this physical eraseblock are not
 
 176  * @data_crc: CRC checksum of the data stored in this logical eraseblock
 
 177  * @padding2: reserved for future, zeroes
 
 178  * @sqnum: sequence number
 
 179  * @padding3: reserved for future, zeroes
 
 180  * @hdr_crc: volume identifier header CRC checksum
 
 182  * The @sqnum is the value of the global sequence counter at the time when this
 
 183  * VID header was created. The global sequence counter is incremented each time
 
 184  * UBI writes a new VID header to the flash, i.e. when it maps a logical
 
 185  * eraseblock to a new physical eraseblock. The global sequence counter is an
 
 186  * unsigned 64-bit integer and we assume it never overflows. The @sqnum
 
 187  * (sequence number) is used to distinguish between older and newer versions of
 
 188  * logical eraseblocks.
 
 190  * There are 2 situations when there may be more then one physical eraseblock
 
 191  * corresponding to the same logical eraseblock, i.e., having the same @vol_id
 
 192  * and @lnum values in the volume identifier header. Suppose we have a logical
 
 193  * eraseblock L and it is mapped to the physical eraseblock P.
 
 195  * 1. Because UBI may erase physical eraseblocks asynchronously, the following
 
 196  * situation is possible: L is asynchronously erased, so P is scheduled for
 
 197  * erasure, then L is written to,i.e. mapped to another physical eraseblock P1,
 
 198  * so P1 is written to, then an unclean reboot happens. Result - there are 2
 
 199  * physical eraseblocks P and P1 corresponding to the same logical eraseblock
 
 200  * L. But P1 has greater sequence number, so UBI picks P1 when it attaches the
 
 203  * 2. From time to time UBI moves logical eraseblocks to other physical
 
 204  * eraseblocks for wear-leveling reasons. If, for example, UBI moves L from P
 
 205  * to P1, and an unclean reboot happens before P is physically erased, there
 
 206  * are two physical eraseblocks P and P1 corresponding to L and UBI has to
 
 207  * select one of them when the flash is attached. The @sqnum field says which
 
 208  * PEB is the original (obviously P will have lower @sqnum) and the copy. But
 
 209  * it is not enough to select the physical eraseblock with the higher sequence
 
 210  * number, because the unclean reboot could have happen in the middle of the
 
 211  * copying process, so the data in P is corrupted. It is also not enough to
 
 212  * just select the physical eraseblock with lower sequence number, because the
 
 213  * data there may be old (consider a case if more data was added to P1 after
 
 214  * the copying). Moreover, the unclean reboot may happen when the erasure of P
 
 215  * was just started, so it result in unstable P, which is "mostly" OK, but
 
 216  * still has unstable bits.
 
 218  * UBI uses the @copy_flag field to indicate that this logical eraseblock is a
 
 219  * copy. UBI also calculates data CRC when the data is moved and stores it at
 
 220  * the @data_crc field of the copy (P1). So when UBI needs to pick one physical
 
 221  * eraseblock of two (P or P1), the @copy_flag of the newer one (P1) is
 
 222  * examined. If it is cleared, the situation* is simple and the newer one is
 
 223  * picked. If it is set, the data CRC of the copy (P1) is examined. If the CRC
 
 224  * checksum is correct, this physical eraseblock is selected (P1). Otherwise
 
 225  * the older one (P) is selected.
 
 227  * There are 2 sorts of volumes in UBI: user volumes and internal volumes.
 
 228  * Internal volumes are not seen from outside and are used for various internal
 
 229  * UBI purposes. In this implementation there is only one internal volume - the
 
 230  * layout volume. Internal volumes are the main mechanism of UBI extensions.
 
 231  * For example, in future one may introduce a journal internal volume. Internal
 
 232  * volumes have their own reserved range of IDs.
 
 234  * The @compat field is only used for internal volumes and contains the "degree
 
 235  * of their compatibility". It is always zero for user volumes. This field
 
 236  * provides a mechanism to introduce UBI extensions and to be still compatible
 
 237  * with older UBI binaries. For example, if someone introduced a journal in
 
 238  * future, he would probably use %UBI_COMPAT_DELETE compatibility for the
 
 239  * journal volume.  And in this case, older UBI binaries, which know nothing
 
 240  * about the journal volume, would just delete this volume and work perfectly
 
 241  * fine. This is similar to what Ext2fs does when it is fed by an Ext3fs image
 
 242  * - it just ignores the Ext3fs journal.
 
 244  * The @data_crc field contains the CRC checksum of the contents of the logical
 
 245  * eraseblock if this is a static volume. In case of dynamic volumes, it does
 
 246  * not contain the CRC checksum as a rule. The only exception is when the
 
 247  * data of the physical eraseblock was moved by the wear-leveling sub-system,
 
 248  * then the wear-leveling sub-system calculates the data CRC and stores it in
 
 249  * the @data_crc field. And of course, the @copy_flag is %in this case.
 
 251  * The @data_size field is used only for static volumes because UBI has to know
 
 252  * how many bytes of data are stored in this eraseblock. For dynamic volumes,
 
 253  * this field usually contains zero. The only exception is when the data of the
 
 254  * physical eraseblock was moved to another physical eraseblock for
 
 255  * wear-leveling reasons. In this case, UBI calculates CRC checksum of the
 
 256  * contents and uses both @data_crc and @data_size fields. In this case, the
 
 257  * @data_size field contains data size.
 
 259  * The @used_ebs field is used only for static volumes and indicates how many
 
 260  * eraseblocks the data of the volume takes. For dynamic volumes this field is
 
 261  * not used and always contains zero.
 
 263  * The @data_pad is calculated when volumes are created using the alignment
 
 264  * parameter. So, effectively, the @data_pad field reduces the size of logical
 
 265  * eraseblocks of this volume. This is very handy when one uses block-oriented
 
 266  * software (say, cramfs) on top of the UBI volume.
 
 285 } __attribute__ ((packed));
 
 287 /* Internal UBI volumes count */
 
 288 #define UBI_INT_VOL_COUNT 1
 
 291  * Starting ID of internal volumes. There is reserved room for 4096 internal
 
 294 #define UBI_INTERNAL_VOL_START (0x7FFFFFFF - 4096)
 
 296 /* The layout volume contains the volume table */
 
 298 #define UBI_LAYOUT_VOLUME_ID     UBI_INTERNAL_VOL_START
 
 299 #define UBI_LAYOUT_VOLUME_TYPE   UBI_VID_DYNAMIC
 
 300 #define UBI_LAYOUT_VOLUME_ALIGN  1
 
 301 #define UBI_LAYOUT_VOLUME_EBS    2
 
 302 #define UBI_LAYOUT_VOLUME_NAME   "layout volume"
 
 303 #define UBI_LAYOUT_VOLUME_COMPAT UBI_COMPAT_REJECT
 
 305 /* The maximum number of volumes per one UBI device */
 
 306 #define UBI_MAX_VOLUMES 128
 
 308 /* The maximum volume name length */
 
 309 #define UBI_VOL_NAME_MAX 127
 
 311 /* Size of the volume table record */
 
 312 #define UBI_VTBL_RECORD_SIZE sizeof(struct ubi_vtbl_record)
 
 314 /* Size of the volume table record without the ending CRC */
 
 315 #define UBI_VTBL_RECORD_SIZE_CRC (UBI_VTBL_RECORD_SIZE - sizeof(__be32))
 
 318  * struct ubi_vtbl_record - a record in the volume table.
 
 319  * @reserved_pebs: how many physical eraseblocks are reserved for this volume
 
 320  * @alignment: volume alignment
 
 321  * @data_pad: how many bytes are unused at the end of the each physical
 
 322  * eraseblock to satisfy the requested alignment
 
 323  * @vol_type: volume type (%UBI_DYNAMIC_VOLUME or %UBI_STATIC_VOLUME)
 
 324  * @upd_marker: if volume update was started but not finished
 
 325  * @name_len: volume name length
 
 326  * @name: the volume name
 
 327  * @flags: volume flags (%UBI_VTBL_AUTORESIZE_FLG)
 
 328  * @padding: reserved, zeroes
 
 329  * @crc: a CRC32 checksum of the record
 
 331  * The volume table records are stored in the volume table, which is stored in
 
 332  * the layout volume. The layout volume consists of 2 logical eraseblock, each
 
 333  * of which contains a copy of the volume table (i.e., the volume table is
 
 334  * duplicated). The volume table is an array of &struct ubi_vtbl_record
 
 335  * objects indexed by the volume ID.
 
 337  * If the size of the logical eraseblock is large enough to fit
 
 338  * %UBI_MAX_VOLUMES records, the volume table contains %UBI_MAX_VOLUMES
 
 339  * records. Otherwise, it contains as many records as it can fit (i.e., size of
 
 340  * logical eraseblock divided by sizeof(struct ubi_vtbl_record)).
 
 342  * The @upd_marker flag is used to implement volume update. It is set to %1
 
 343  * before update and set to %0 after the update. So if the update operation was
 
 344  * interrupted, UBI knows that the volume is corrupted.
 
 346  * The @alignment field is specified when the volume is created and cannot be
 
 347  * later changed. It may be useful, for example, when a block-oriented file
 
 348  * system works on top of UBI. The @data_pad field is calculated using the
 
 349  * logical eraseblock size and @alignment. The alignment must be multiple to the
 
 350  * minimal flash I/O unit. If @alignment is 1, all the available space of
 
 351  * the physical eraseblocks is used.
 
 353  * Empty records contain all zeroes and the CRC checksum of those zeroes.
 
 355 struct ubi_vtbl_record {
 
 356         __be32  reserved_pebs;
 
 362         __u8    name[UBI_VOL_NAME_MAX+1];
 
 366 } __attribute__ ((packed));
 
 368 #endif /* !__UBI_MEDIA_H__ */