写在前面
UBI (Unsorted Block Images)文件系统是一种用于裸 flash 的文件系统管理层。它是专为管理原始闪存设备而设计，特别适用于嵌入式系统。与 YAFFS2 和 JFFS2 不同的是,它可以提供整个 flash 空间的磨损平衡，并且有良好的扩展性，适用于大容量的 nand flash 。UBIFS文件系统：是基于UBI系统的文件系统，实现文件系统的所有基本功能。
从MTD到UBI和UBIFS
从图中可以看出JFFS2 和 YAFFS2 都是运行在 MTD 之上，UBIFS是运行在UBI之上的，而UBI要运行在MTD之上。所以到这里就涉及了三个子系统UBIFS，UBI，MTB,接下来让我们分别来介绍这三个子系统。
MTD 提供了对底层闪存硬件的抽象和基本管理。
UBI 在 MTD 之上增加了一层管理，处理闪存的复杂性并提供逻辑卷管理。
UBIFS 是在 UBI 卷上运行的文件系统，充分利用 UBI 的特性，提供高效可靠的文件存储。
这里需要特别注意，这里所说的闪存，是指裸 flash，而不是经过FTL转换后的 U 盘、SD、TF、SSD 等设备。
在 Linux 中，经过 FTL 转换后的 U 盘、SD、TF、SSD 等设备，它们属于块设备，是模拟传统磁盘设计的一种数据结构，以扇区 sector 为读写单位。
而 MTD，它既不是字符设备，也不是块设备，它只是 MTD 设备
(1) MTD (Memory Technology Device)
MTD 是 Linux 内核中的一个子系统，用于支持不同类型的闪存设备，如 NOR Flash 和 NAND Flash。MTD 提供了一个抽象层，使得文件系统和用户空间程序可以方便地访问底层的闪存硬件。
MTD 设备：在 Linux 系统中，MTD 设备通常以 /dev/mtdX 和 /dev/mtdblockX 的形式出现，其中 X 是设备编号。
MTD 子设备：一个 MTD 设备可以被划分为多个子设备，每个子设备可以独立使用。
(2)UBI (Unsorted Block Images)
UBI 是一个在 MTD 设备之上的管理层，专门为 NAND Flash 设计。UBI 处理了 NAND Flash 固有的一些复杂性，如坏块管理和磨损均衡(wear leveling)。UBI将闪存划分为逻辑擦除块，并对它们进行管理。
坏块管理：UBI 能够检测和管理坏块，确保数据写入时不会使用坏块。
磨损均衡：UBI 通过均匀分布擦写操作，延长闪存的使用寿命。
逻辑卷：UBI 支持在 MTD 设备上创建多个逻辑卷，每个卷可以独立使用。
(3)UBIFS (UBI File System)
UBIFS 是专门为 UBI 设计的文件系统，直接在 UBI 卷上运行。UBIFS 充分利用 UBI 的功能，提供了高效和可靠的文件存储解决方案。
动态特性：UBIFS 支持动态调整文件系统大小，根据需要分配和回收空间。
日志结构：UBIFS 使用日志结构文件系统，减少数据损坏的风险并提高写入性能。
压缩：UBIFS 支持多种压缩算法，节省存储空间。
UBIFS 并不是唯一可以在UBI上运行的文件系统，理论上绝大部分文件系统都可以在 UBI 上运行。除了 UBIFS，其它文件系统在 UBI 上使用效率都不高。
优缺点
(1)优点
(a)耐用性和可靠性：
磨损均衡：UBI能够有效地管理闪存的擦除次数，确保所有的擦除块均匀地使用，从而延长闪存的寿命。
坏块管理：UBI能够检测并处理坏块，确保数据不被写入这些损坏的区域，提高文件系统的可靠性。
崩溃恢复：UBI在系统崩溃或掉电后具有良好的恢复能力，能够尽量减少数据损失。
(b)动态大小管理：
动态分区调整：UBI允许动态调整分区的大小，这对于存储需求变化较大的应用非常有用。
灵活的空间管理：UBI可以灵活地管理闪存空间，支持动态的文件系统分配和调整。
(c)支持大容量闪存：UBI支持大容量的闪存设备，适合用于需要大量存储空间的嵌入式系统中。
(2)缺点
(a)复杂性增加：
设计复杂：UBI的实现较为复杂，需要在内核中增加额外的层次来管理闪存，这增加了系统设计和维护的复杂性。
调试困难：由于其复杂的机制，UBI的问题排查和调试比传统文件系统更加困难。
(b)资源消耗：
内存占用：UBI需要额外的内存来维护其数据结构，对于内存资源有限的嵌入式系统可能会带来一定的压力。
CPU消耗：UBI的运行需要额外的CPU资源来执行磨损均衡和垃圾回收等任务，可能会影响系统的整体性能。
(c)不适合所有应用：
专用性强：UBI主要针对原始闪存设备进行优化，对于使用其他存储介质(如eMMC、SD卡等)的系统，其优势可能不明显。
特定领域应用：UBI的设计主要面向嵌入式系统，对于桌面或服务器系统，其他文件系统(如EXT4、XFS等)可能更为适合。
结尾
总的来说，UBI文件系统在需要高可靠性、高耐用性和灵活空间管理的嵌入式系统中表现出色，但其复杂性和资源消耗也需要在具体应用中进行权衡。
