Merge branch 'topic/oss-fix' into for-linus
[linux-2.6] / drivers / mtd / ubi / ubi-media.h
1 /*
2  * Copyright (c) International Business Machines Corp., 2006
3  *
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.
8  *
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.
13  *
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
17  *
18  * Authors: Artem Bityutskiy (Битюцкий Артём)
19  *          Thomas Gleixner
20  *          Frank Haverkamp
21  *          Oliver Lohmann
22  *          Andreas Arnez
23  */
24
25 /*
26  * This file defines the layout of UBI headers and all the other UBI on-flash
27  * data structures.
28  */
29
30 #ifndef __UBI_MEDIA_H__
31 #define __UBI_MEDIA_H__
32
33 #include <asm/byteorder.h>
34
35 /* The version of UBI images supported by this implementation */
36 #define UBI_VERSION 1
37
38 /* The highest erase counter value supported by this implementation */
39 #define UBI_MAX_ERASECOUNTER 0x7FFFFFFF
40
41 /* The initial CRC32 value used when calculating CRC checksums */
42 #define UBI_CRC32_INIT 0xFFFFFFFFU
43
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
48
49 /*
50  * Volume type constants used in the volume identifier header.
51  *
52  * @UBI_VID_DYNAMIC: dynamic volume
53  * @UBI_VID_STATIC: static volume
54  */
55 enum {
56         UBI_VID_DYNAMIC = 1,
57         UBI_VID_STATIC  = 2
58 };
59
60 /*
61  * Volume flags used in the volume table record.
62  *
63  * @UBI_VTBL_AUTORESIZE_FLG: auto-resize this volume
64  *
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.
76  *
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.
88  *
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.
92  */
93 enum {
94         UBI_VTBL_AUTORESIZE_FLG = 0x01,
95 };
96
97 /*
98  * Compatibility constants used by internal volumes.
99  *
100  * @UBI_COMPAT_DELETE: delete this internal volume before anything is written
101  *                     to the flash
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
107  */
108 enum {
109         UBI_COMPAT_DELETE   = 1,
110         UBI_COMPAT_RO       = 2,
111         UBI_COMPAT_PRESERVE = 4,
112         UBI_COMPAT_REJECT   = 5
113 };
114
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)
118
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))
122
123 /**
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
127  *           UBI image
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
134  *
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 than 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
141  * header.
142  *
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
146  * eraseblocks.
147  */
148 struct ubi_ec_hdr {
149         __be32  magic;
150         __u8    version;
151         __u8    padding1[3];
152         __be64  ec; /* Warning: the current limit is 31-bit anyway! */
153         __be32  vid_hdr_offset;
154         __be32  data_offset;
155         __u8    padding2[36];
156         __be32  hdr_crc;
157 } __attribute__ ((packed));
158
159 /**
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
175  *            used
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
181  *
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.
189  *
190  * There are 2 situations when there may be more than 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.
194  *
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
201  * flash.
202  *
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.
217  *
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.
226  *
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.
233  *
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.
243  *
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.
250  *
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.
258  *
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.
262  *
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.
267  */
268 struct ubi_vid_hdr {
269         __be32  magic;
270         __u8    version;
271         __u8    vol_type;
272         __u8    copy_flag;
273         __u8    compat;
274         __be32  vol_id;
275         __be32  lnum;
276         __u8    padding1[4];
277         __be32  data_size;
278         __be32  used_ebs;
279         __be32  data_pad;
280         __be32  data_crc;
281         __u8    padding2[4];
282         __be64  sqnum;
283         __u8    padding3[12];
284         __be32  hdr_crc;
285 } __attribute__ ((packed));
286
287 /* Internal UBI volumes count */
288 #define UBI_INT_VOL_COUNT 1
289
290 /*
291  * Starting ID of internal volumes. There is reserved room for 4096 internal
292  * volumes.
293  */
294 #define UBI_INTERNAL_VOL_START (0x7FFFFFFF - 4096)
295
296 /* The layout volume contains the volume table */
297
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
304
305 /* The maximum number of volumes per one UBI device */
306 #define UBI_MAX_VOLUMES 128
307
308 /* The maximum volume name length */
309 #define UBI_VOL_NAME_MAX 127
310
311 /* Size of the volume table record */
312 #define UBI_VTBL_RECORD_SIZE sizeof(struct ubi_vtbl_record)
313
314 /* Size of the volume table record without the ending CRC */
315 #define UBI_VTBL_RECORD_SIZE_CRC (UBI_VTBL_RECORD_SIZE - sizeof(__be32))
316
317 /**
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
330  *
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.
336  *
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)).
341  *
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.
345  *
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.
352  *
353  * Empty records contain all zeroes and the CRC checksum of those zeroes.
354  */
355 struct ubi_vtbl_record {
356         __be32  reserved_pebs;
357         __be32  alignment;
358         __be32  data_pad;
359         __u8    vol_type;
360         __u8    upd_marker;
361         __be16  name_len;
362         __u8    name[UBI_VOL_NAME_MAX+1];
363         __u8    flags;
364         __u8    padding[23];
365         __be32  crc;
366 } __attribute__ ((packed));
367
368 #endif /* !__UBI_MEDIA_H__ */