问题定位：mount: mounting /dev/mtdblock23 on /rootfs failed: Invalid argument

原有使用ubifs文件系统的分区，计划切换到squashfs。在镜像制作好之后，mount出现如下错误：

mount: mounting /dev/mtdblock23 on /rootfs failed: Invalid argument

1 定位前思考

操作流程如下：

Buildroot生成rootfs.squashfs。
通过工具烧录到NAND分区。
在Linux环境下，挂载：mount -t squashfs /dev/mtdblock23 /rootfs。

预想定位流程：

strace查看是哪个系统调用返回的Invalid argument。
内核的话：就需要往内核加调试代码。
导出镜像文件和原始rootfs.squashfs对比，查看读写是否有问题。

2 定位流程

2.1 查看返回Invalid argument执行流程

通过strace mount -t squashfs /dev/mtdblock23 /rootfs，确定是mount系统调用返回Invalid argument。

通过ftrace查看mount调用定位：

echo *sys_mount > /sys/kernel/debug/tracing/set_graph_function
echo function_graph > /sys/kernel/debug/tracing/current_trace

执行mount命令，然后查看函数调用关系：

cat /sys/kernel/debug/tracing/trace

Kernel的mount系统调用流程：

sys_mount
　　ksys_mount
　　　　copy_mount_string--拷贝mount的文件系统类型和设备名称到内核中。
　　　　copy_mount_options--拷贝mount选项到内核中。
　　　　do_mount
　　　　　　user_path_at
　　　　　　security_sb_mount
　　　　　　do_reconfigure_mnt
　　　　　　do_remount
　　　　　　do_loopback
　　　　　　do_change_type
　　　　　　do_move_mount_old
　　　　　　do_new_mount
　　　　　　　　get_fs_type
　　　　　　　　fs_context_for_mount
　　　　　　　　put_filesystem
　　　　　　　　vfs_parse_fs_string
　　　　　　　　parse_monolithic_mount_data
　　　　　　　　mount_capable
　　　　　　　　vfs_get_tree
　　　　　　　　　　squashfs_get_tree
　　　　　　　　　　　　squashfs_get_tree
　　　　　　　　　　　　　　get_tree_bdev
　　　　　　　　　　　　　　　　blkdev_get_by_path
　　　　　　　　　　　　　　　　sget_fc
　　　　　　　　　　　　　　　　squashfs_fill_super
　　　　　　　　　　　　　　　　　　kmem_cache_alloc_trace
　　　　　　　　　　　　　　　　　　sb_min_blocksize
　　　　　　　　　　　　　　　　　　squashfs_read_table
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　squashfs_read_data
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　__getblk_gfp
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ll_rw_block
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　submit_bh_wbc
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　bio_alloc_bioset
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　bio_associate_blkg
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　bio_add_page
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　guard_bio_eod
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　submit_bio
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　generic_make_request
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　generic_make_request_checks
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　blk_queue_enter
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　blk_mq_make_request
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　__blk_mq_sched_bio_merge
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　blk_mq_get_request
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　blk_account_io_start
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　blk_mq_sched_insert_request
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　dd_insert_requests
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　blk_mq_run_hw_queue--大概在这里返回错误，怀疑是独到的block数据错误。
　　　　　　　　　　　　　　　　deactivate_locked_super

PS：通过strace粗略定位，然后通过function_graph达到函数级别定位，这个流程还是挺迅速的。

2.2 检查写入NAND数据正确性

首先可以在Ubuntu对rootfs.ubifs进行验证，验证原始数据正确性：

mount: mounting /dev/mtdblock23 on /rootfs failed: Invalid argument

进入rootfs查看，挂在是否正确。如果正确说明原始数据没有问题。

在启动的Linux环境中，检查分区内容是否正确：

通过dd读出/dev/mtdblock23内容，使用md5sum对比hash值：

dd if=/dev/mtdblock24 of=test.squashfs bs=1605632 count=1

通多hexedit打开/dev/mtdblock23，查看具体数据是否一致。

对比后发现通过工具写入的数据不正确，基本确定是工具问题。

然后通过如下命令写入，确认镜像是否正确：

dd if=rootfs.squashfs of=/dev/mtdblock24

进一步确定是工具问题。

3 定位后反思

strace+function_graph是一个通用高效的定位内核问题的手段。
在定位前，要找准方向，不要在错误的方向上努力。对整个流程，疑问点有个全局的认知，再进行定位。
如果是mtdblock层的问题，定位就困难了，这块还需要加强。
回顾一下数据经过不同存储介质，应该优先检查数据在过程中的完整和正确。

4 /dev/mtdblock相关

4.1 /dev/mtd和/dev/mtdblock区别

在Linux系统中，/dev/mtd 和 /dev/mtdblock 是与MTD（Memory Technology Device）相关的设备文件，如NAND。以下是 /dev/mtd 和 /dev/mtdblock 的主要区别：

设备抽象级别：
- /dev/mtd：这些设备文件提供了对MTD设备的原始访问，通常用于直接与MTD设备交互，如nandwrite/nandump、flashcp/flash_crase等命令。参考《NAND/MTD/UBI/UBIFS概念及使用方法》。
- /dev/mtdblock：这些设备文件提供了对MTD设备的块设备抽象，允许将MTD设备作为块设备来访问，这使得它们可以被挂载为文件系统。
使用场景：
- /dev/mtd：通常用于底层的设备驱动程序和需要直接访问MTD设备的场景，如嵌入式系统或特定的应用程序。
- /dev/mtdblock：适用于需要将MTD设备作为文件系统存储设备的场景，如用于存储操作系统、应用程序或用户数据。
分区和文件系统：
- /dev/mtd：不支持分区或文件系统，它们是按字节寻址的，通常不用于存储文件系统。
- /dev/mtdblock：可以被分区并挂载文件系统，如JFFS2、YAFFS2、SQUASHFS等，适用于需要文件系统功能的场景。
设备节点：
- /dev/mtd：设备节点通常以 /dev/mtdX 的形式存在，其中 X 是设备编号。
- /dev/mtdblock：设备节点通常以 /dev/mtdblockX 的形式存在，其中 X 是设备编号。
驱动程序：
- /dev/mtd：由MTD子系统的驱动程序管理，如 mtdchar 驱动。
- /dev/mtdblock：由 mtdblock 驱动管理，该驱动在MTD设备之上模拟块设备。
访问方式：
- /dev/mtd：通常需要使用特定的MTD工具或API来访问，如 mtdinfo、mtdpart 等。
- /dev/mtdblock：可以使用标准的块设备操作来访问，如 mount、umount、dd 等。
性能：
- /dev/mtd：由于是直接访问，可能提供更好的性能，尤其是在需要频繁擦除和写入的场景。
- /dev/mtdblock：性能可能受到文件系统和块设备抽象的影响，但对于文件系统操作来说，这种方式更直观和方便。

总的来说，/dev/mtd 和 /dev/mtdblock 提供了不同层次的抽象，适用于不同的使用场景。开发者应根据具体需求选择合适的访问方式。

4.2 /dev/mtdblock框架

/dev/mtdx对应的驱动为drivers/mtd/mtdchar.c：

init_mtdchar
　　__register_chrdev--字符设备操作函数集为mtd_fops。对/dev/mtdx的操作，对应如下函数。
　　　　mtdchar_open
　　　　　　get_mtd_device--获取struct mtd_info结构体。
　　　　mtdchar_unlocked_ioctl
　　　　　　mtdchar_ioctl
　　　　mtdchar_read
　　　　　　mtd_read_oob/mtd_read
　　　　mtdchar_write
　　　　　　mtd_write_oob/mtd_write
　　　　mtdchar_mmap
　　　　　　vm_iomap_memory
　　　　mtdchar_close
　　　　　　put_mtd_device

/dev/mtdblockx的驱动在drivers/mtd/mtdblock.c中：

init_mtdblock
　　register_mtd_blktrans--注册mtdblock_tr操作函数集作为block层到mtd层的转换层。
　　　　register_blkdev--注册block设备。
　　　　mtd_for_each_device--遍历mtd设备调用struct mtd_blktrans_ops的add_mtd函数，创建block到mtd的转换设备。

mtdblock_tr是block到mtd转换操作函数集：

static struct mtd_blktrans_ops mtdblock_tr = {
    .name        = "mtdblock",
    .major        = MTD_BLOCK_MAJOR,
    .part_bits    = 0,
    .blksize     = 512,
    .open        = mtdblock_open,
    .flush        = mtdblock_flush,
    .release    = mtdblock_release,
    .readsect    = mtdblock_readsect,
　　　　do_cached_read
　　　　　　mtd_read
    .writesect    = mtdblock_writesect,
　　　　do_cached_write
　　　　　　mtd_write
    .add_mtd    = mtdblock_add_mtd,
    .remove_dev    = mtdblock_remove_dev,
    .owner        = THIS_MODULE,
};

mtdblock_add_mtd建立了block和mtd层之间的连接：

mtdblock_add_mtd
　　->创建struct mtdblk_dev设备，其中mbd建立了mtd和tr之间的联系。tr中的major和name关联到mtdblock类型block。
　　->add_mtd_blktrans_dev
　　　　->list_add_tail--将新建的struct mtd_blktrans_dev加入到struct mtdblktrans_ops的devs列表中。
　　　　->alloc_disk--分配一个struct gendisk。然后对其初始化，并且操作函数集为mtd_block_ops。
　　　　->blk_mq_init_sq_queue--创建gendisk的struct request_queue，操作函数集为mtd_mq_ops。
　　　　->blk_queue_logical_block_size
　　　　->blk_queue_flag_set
　　　　->blk_queue_flag_clear
　　　　->device_add_disk--创建gendisk设备。
　　　　->sysfs_create_group

大致框架结构如下：

posted on 2024-07-16 23:59 ArnoldLu 阅读(282) 评论(0) 编辑收藏举报

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Arnold Lu@南京