Полигон-2

ys05 cs - это Card Socket служба PCMCIA. В Линухе как было отмечено ранее, такие устройства долдны видится как mtd (memory technology device).

http://pcmcia-cs.sourceforge.net/ftp/doc/PCMCIA-HOWTO.html
http://pcmcia-cs.sourceforge.net/ftp/doc/PCMCIA-PROG.html

попробовать
# pccardctl ls
и
# lspcmcia

Перепали и мне в лапы три карточки от сетевого оборудования Cisco, две на 12 Мб и одна на 20 Мб. Воткнул в ноут с линуксом, сдампил без проблем, ничего интересного в содержимом не увидел. Решил попробовать заставить её работать как обычный (почти) сменный (почти) диск. В результате это вылилось в целое исследование с элементами археологии и детектива, на которое я убил несколько дней.

Начнём с теории. Флеш-память не может напрямую использоваться как блочное устройство, т.е. подобно дискете или жёсткому диску. Во-первых, на неё нельзя сразу писать новую информацию поверх старой - нужно сначала стереть нужный блок. Во-вторых, блоки для стирания довольно велики, гораздо больше типичного размера сектора. В-третьих, имеет место износ ячеек, для противостояния которому необходимы специальные файловые системы и учёт числа записей и стираний. В-четвёртых, запись во флеш-чип требует выдерживания временных диаграмм.

FTL
Чтобы работать с флеш-памятью как с традиционным диском, не задумываясь об особенностях носителя, нам необходим уровень абстракции FTL (Flash translation layer), который обслуживает эмуляцию секторов, запись, стирание, распределение свободных блоков, контроль и обход сбойных блоков, подробнее - тут: http://www.linux-mtd.infradead...raw_vs_ftl


PCMCIA Flash - чуть ли не первый стандарт сменных флеш-накопителей для ПК, и соответственно стандарты на его организацию древние, как говно мамонта. Базируются они на разработках компании M-Systems 1993 года. Эта компания более известна по собственным устройствам DiskOnChip (даташит), о котором так или иначе придётся тоже рассказать. В нём использовалась TrueFFS - программа в начале флешки, сочетавшая в себе функции загрузчика и драйвера уровня BIOS, и обеспечивающая FTL. Поверх этого уровня использовались обычные ФС, например FAT. Доступ к флешке и обслуживание FTL в Linux осуществляется(-лся?) драйвером doc.
Так вот, архитектура ихней FTL была стандартизирована PCMCIA Group. Краткую версию стандарта можно глянуть Understanding%20the%20flash%20...on.pdf]тут. Пример работы с картами Linear Flash в старом Linux можно глянуть тут: http://pcmcia-cs.sourceforge.n...html#ss3.7 Обслуживались карты драйвером ftl_cs.
Усовершенствованием FTL для поддержки NAND Flash является NFTL. В Linear Flash, насколько мне известно, встречается только NOR Flash.

MTD (Memory Technology Device)
http://dmilvdv.narod.ru/Translate/ELSDD/elsdd_mtd_model.html

[q]

Традиционным методом, используемым для доступа к флеш-памяти, является FTL, то есть Flash Translation Layer, Уровень Трансляции Флеш-памяти. Этот уровень эмулирует на флеш-памяти поведение блочного устройства, чтобы обеспечить на них работу обычных файловых систем. Однако, создание новой файловой системы или нового драйвера флеш-памяти, работающего с FTL, является сложной задачей и это является причиной изобретения подсистемы MTD. (Владельцем подсистемы MTD является Дэвид Вудхаус, а разработки, связанные с MTD, можно получить на веб-сайте http://www.linux-mtd.infradead.org/. Подсистема MTD была создана как часть основного ядра версии 2.4.) Решение MTD вышеуказанных проблем простое: рассматривать устройства памяти как устройства памяти, а не как диски. Поэтому вместо изменения низкоуровневых драйверов или введения уровня трансляции, измените приложение, чтобы использовать устройства памяти такими, как они есть. MTD очень привязано к приложениям; подсистема MTD состоит из двух частей: драйверы и приложения.

Подсистема MTD не реализует новый вид драйвера, но скорее она связывает любое устройство с драйверами символьных и блочных устройств. Когда драйвер зарегистрирован в подсистеме MTD, она экспортирует такое устройство в оба этих вида драйверов. Почему это делается именно так? Символьное устройство может позволить непосредственный доступ к устройству памяти с использованием стандартных вызовов open/read/write/ioctl. Но в случае, если вы захотите смонтировать обычную файловую систему на такое устройство памяти с помощью традиционного метода, вы сможете также смонтировать её используя блочный драйвер.

[/q]

http://dmilvdv.narod.ru/Transl...cture.html

Во всех современных системах встроенная флеш-память поддерживается в Linux как раз как архитектура MTD. Аналогично была унифицирована и поддержка старых PCMCIA Linear Flash: http://www.linux-mtd.infradead.org/doc/general.html

[q]

Additionally, MTD supports legacy FTL/NFTL "translation layers", M-Systems' DiskOnChip 2000 and Millennium chips, and PCMCIA flashes (pcmciamtd driver). But the corresponding drivers are very old and not maintained very much.

[/q]

Вот фрагмент вывода dmesg при втыкании одной из моих карт:

[ 1638.316056] pcmcia_socket pcmcia_socket0: pccard: PCMCIA card inserted into slot 0
[ 1638.316331] pcmcia 0.0: pcmcia: registering new device pcmcia0.0 (IRQ: 21)
[ 1638.320064] pcmciamtd 0.0: pcmcia: could not parse base and rmask0 of CIS
[ 1638.320471] Found: AMD AM29F080
[ 1638.320477] SMART Modular Technologies 12MB FLASH Card  : Found 2 x8 devices at 0x0 in 16-bit bank
[ 1638.320493] SMART Modular Technologies 12MB FLASH Card  : Found 2 x8 devices at 0x200000 in 16-bit bank
[ 1638.320510] SMART Modular Technologies 12MB FLASH Card  : Found 2 x8 devices at 0x400000 in 16-bit bank
[ 1638.320529] SMART Modular Technologies 12MB FLASH Card  : Found 2 x8 devices at 0x600000 in 16-bit bank
[ 1638.320583] SMART Modular Technologies 12MB FLASH Card  : Found 2 x8 devices at 0x800000 in 16-bit bank
[ 1638.320627] SMART Modular Technologies 12MB FLASH Card  : Found 2 x8 devices at 0xa00000 in 16-bit bank
[ 1638.320646] number of JEDEC chips: 6
[ 1638.326266] pcmciamtd 0.0: mtd0: SMART Modular Technologies 12MB FLASH Card  
Видно, что происходит регистрация устройства 0 на шине pcmcia 0 и вступает в действие драйвер pcmciamtd, который подключает его под именем mtd0, а также нам показывают имя устройства, тип и и число установленных чипов и их адреса в адресном пространстве.

Кроме того, это ещё и PCMCIA устройство, а значит, оно оперируется стандартными утилитами для этой шины. Например, pccardctl
user@host:~$ pccardctl ls
Socket 0 Bridge:     [yenta_cardbus]   (bus ID: 0000<img src="smiles/jeer.gif" align=absmiddle alt=":06:">0b.0)
Socket 0 Device 0:  [pcmciamtd]    (bus ID: 0.0)

user@host:~$ pccardctl ident
Socket 0:
  product info: "SMART Modular Technologies
", "12MB FLASH Card
", "", ""
  function: 1 (memory)

Можно убедиться, что это не блочное, а символьное устройство:
ls -l /dev/mtd0
crw------- 1 root root 90, 0 ноя 19 21:53 /dev/mtd0
ср. с жёстким диском:
ls -l /dev/sda
brw-rw---- 1 root disk 8, 0 ноя 19 21:26 /dev/sda
Символьное устройство обслуживается драйвероом mtdchar, он также предоставляет дополнительные ioctl команды, которые используются, например, утилитами из пакета mtd-utils (см. ниже). Ядро Linux содержит простейший драйвер эмуляции устройства MTD как блочного - mtdblock, но для использования "в лоб" он не подходит.

А почему в быту компьютерщики с этими подробностями не сталкиваются? Дело в том, что на всех потребительских накопителях (карты памяти, USB флешки, SSD) уровень FTL обеспечивается аппаратным контроллером, детали работы которого пользователю и даже системному администратору недоступны (частично могут быть доступны сервисными утилитами, если кому интересно), а программная реализация встречается в таких закрытых устройствах, как в КПК, роутерах, телефонах, планшетах и т.п. Linear Flash - один из немногих примеров, когда всем этим нужно заниматься вручную на ПК, другие примеры - карточки Smart Media/xD и микросхемы DiskOnChip.

Чтение
Скопировать дамп нашей карточки в файл очень просто:

sudo cp /dev/mtd0 путь/имя_файла

Дальше можно карту вынуть и полученный файл спокойно анализировать. Я на своей карточке нашёл прошивку для роутера, в ней ничего интересного. Попробуем теперь эту карту задействовать как диск.

Файловые системы
Как видно из блок-схемы, уровень FTL в архитектуре MTD возлагается на файловую систему. Традиционные ФС, разработанные для магнитных дисков, работают с флеш-чипами неоптимально и приводят к быстрому износу ячеек. Поэтому были разработаны специальные ФС

• JFFS - первая файловая система в Linux для Flash памяти (только NOR типа)
• JFFS2 - добавлена поддержка NAND, сжатие, улучшена производительность
• YAFFS.
  Эти три работают поверх mtdblock.
• UBI (Unsorted Block Images) - скорее ближе к диспетчеру разделов. Работает на более низком уровне, обеспечивая несколько логических дисков и производя общее для них выравнивание износа и обработку бэд-блоков, а стиранием блоков и минимизацией износа занимается файловая системе UBIFS. Разработано компанией Nokia и Сегедским университетом (Венгрия) в 2007 году. Наилучшая производительность. Обслуживается отдельным драйвером.
• LogFS, F2FS - пока в статусе экспериментальных, углубляться в них не буду.
  

Есть ещё файловые системы только для чтения, squashfs например.
Подробнее о файловых системах для flash в Linux: https://www.ibm.com/developerw...index.html

Форматирование Linear Flash по стандарту PCMCIA
Для начала нам понадобится пакет mtd-utils (установку пакетов гуглите сами). Список команд устарел, смотрите https://packages.debian.org/sid/amd64/mtd-utils/filelist например. Документации к пакету НЕ ИДЁТ! (в Ubuntu, во всяком случае), и иногда она даже не гуглится.

Попробуем почитать информацию об устройствах MTD
mtdinfo
Count of MTD devices:           1
Present MTD devices:            mtd0
Sysfs interface supported:      yes

sudo mtdinfo /dev/mtd0
mtd0
Name:                           SMART Modular Technologies 12MB FLASH Card  
Type:                           nor
Eraseblock size:                131072 bytes, 128.0 KiB
Amount of eraseblocks:          96 (12582912 bytes, 12.0 MiB)
Minimum input/output unit size: 1 byte
Sub-page size:                  1 byte
Additional erase regions:       0
Character device major/minor:   90:0
Bad blocks are allowed:         false
Device is writable:             true
Eraseblock region 0:  offset: 0 size: 0x20000 numblocks: 0x10
Eraseblock region 1:  offset: 0x200000 size: 0x20000 numblocks: 0x10
Eraseblock region 2:  offset: 0x400000 size: 0x20000 numblocks: 0x10
Eraseblock region 3:  offset: 0x600000 size: 0x20000 numblocks: 0x10
Eraseblock region 4:  offset: 0x800000 size: 0x20000 numblocks: 0x10
Eraseblock region 5:  offset: 0xa00000 size: 0x20000 numblocks: 0x10
Эта информация пригодится нам, если форматировать в UBIFS, да и просто из интереса глянуть можно.

Обслуживанием старого PCMCIA FTL занимается драйвер ftl, переписанный для взаимодействия с подсистемой MTD. Загрузим его: sudo modprobe ftl

Если карточка ранее уже была отформатирована в TrueFFS, можно посмотреть детали:
ftl_check /dev/mtd0Memory region info:
  Region size = 12 mb  Erase block size = 128 kb

Partition header:
  Formatted size = 11640 kb, erase units = 96, transfer units = 1
  Erase unit size = 128 kb, virtual block size = 512 bytes

Erase unit 0:
  Logical unit 0, erase count = -1
  Block allocation: 3 control, 187 data, 47 free, 18 deleted

и т.д.


Форматируем карточку под старый FTL:
sudo ftl_format -r 0 /dev/mtd0
Partition size = 12 mb, erase unit size = 128 kb, 1 transfer units
Reserved 0%, formatted size = 12305920 bytes
Erasing all blocks...
+++++++*++++
Writing erase unit headers...
format successful.

Передёргиваем карточку (без передёргивания у меня не заработало). Появляется новое блочное устройство:
brw------- 1 root root 44, 0 ноя 20 14:57 /dev/ftla
Его размер 11.4 Мб. Это и есть наш FTL раздел.

Дальше, по идее, на нём должны располагаться разделы. Вот как это выглядит на отформатированной под Win9x карточке:
fdisk -l /dev/ftla
Диск /dev/ftla: 11,4 MiB, 11919360 байт, 23280 секторов
Единицы: секторов по 1 * 512 = 512 байт
Размер сектора (логический/физический): 512 байт / 512 байт
Размер I/O (минимальный/оптимальный): 512 байт / 512 байт
Тип метки диска: dos
Идентификатор диска: 0x00000000

Устр-во    Загрузочный начало Конец Секторы Размер Идентификатор Тип
/dev/ftla1 *                2 23279   23278  11,4M             4 FAT16 >32M

fdisk в Linux не позволяет задать начальный сектор менее 2048 (в режиме dos compatibility - менее 8), так что мы воспользуемся sfdisk. Запускаем его (с правами root):
sfdisk /dev/ftla
и создаём новый раздел:
>>> 2,,0x04,*
Записываем его:
write
Появляется новое устройство /dev/ftla1. Теперь форматируем создаём таблицу файлов:
mkfs.fat /dev/ftla1
Всё, можно монтировать это устройство и писать на него файлы.

Баги
...Вот только отформатированная нами карточка под виндой не откроется, скажет "Диск не отформатирован". И даже если на отформатированную под виндой карточку попытаться записать файлы под линуксом, на винде они не увидятся. В общем, поддержка FTL в линуксе так и осталась недопиленной, нормально работает только чтение.
Кроме того, драйвер ftl зависал. Чтобы поставить все эти эксперименты, мне пришлось через более опытного товарища связываться с разработчиками драйверов mtd, чтобы те пофиксили причину зависания, для диагностики пересобирать ядро с включенной отладкой блокировок, патчить и пересобирать драйверы mtd. Конечный результат достигнут на патченых драйверах.

Незаконченное
И это я ещё с карточкой на 20 Мб не игрался. В линуксе она как типичное PCMCIA устройство не определяется.
[ 1357.484062] pcmcia_socket pcmcia_socket0: pccard: PCMCIA card inserted into slot 0
[ 1357.484072] pcmcia_socket pcmcia_socket0: cs: memory probe 0x0d0000-0x0d3fff:
[ 1357.487086]  clean
[ 1357.487092] pcmcia_socket pcmcia_socket0: cs: memory probe 0x0dc000-0x0dffff:
[ 1357.490124]  clean
[ 1357.490130] pcmcia_socket pcmcia_socket0: cs: memory probe 0xf8200000-0xf99fffff:
[ 1357.508485]  excluding 0xf8f80000-0xf90fffff
Я читал про это, за двумя другими руки до неё не дошли.
Также не рассмотрено форматирование карточки в типично линуксовые JFFS и UBIFS.

---

При подготовке использовались материалы:
https://bootlin.com/blog/managing-flash-storage-with-linux/
http://dmilvdv.narod.ru/Translate/ELSDD/index.html
http://www.linux-mtd.infradead.org/index.html
http://pcmcia-cs.sourceforge.n....html#toc3

Эксперименты велись на Ubuntu 18.10, ядро 4.18.12

i8088, на 12 Мб - оснащена. На 20 Мб - по-видимому нет, но под Windows 98 тем не менее опознаётся корректно (ёмкость, тип микросхем и т.д.). Будут проведены дополнительные исследования на эту тему, заодно попытаемся с товарищем разобраться, почему записанное под Linux не открывается под Win9x.

i8088 написал:

[q]

W98 определяет параметры
Вашей карты сама или с сторонним софтом?

[/q]

С драйвером от M-Systems. Как видится без драйвера - не проверял, позже займусь.

i8088 написал:

[q]

Относительно читаемости под W98 - проблема в интерпретации
FS или с доступом к носителю?

[/q]

Проблема в интерпретации FTL. Мы сравнивали - разметка блоков не совпадает.