如何配置只讀屬性的文件系統（Colibri iMX7為例）

By Toradex胡珊逢

在先前的文章我們已經介紹在使用eMMC的模塊上配置只讀屬性的文件系統，以及利用squashfs和overlayfs掛載可寫分區。Toradex的產品除了使用eMMC存儲外，還有部分是采用Nand Flash，例如Colibri iMX7和Colibri iMX6ULL。下面將以Colibri iMX7為例介紹如何配置只讀屬性的文件系統。

由于存儲介質不同，Nand Flash上通常采用如jffs2、UBI等格式文件系統。Toradex的Linux系統使用UBI文件系統。

在Colibri iMX7的Nand Flash上會采用以下規劃。Nand Flash總體上劃分為兩個部分。最前面的raw部分不采用任何文件系統，直接存儲模塊硬件信息bcb，u-boot和u-boot環境變量。第二部分則使用UBI，創建5個volume，用于存儲內核文件（kernel）、設備樹文件（dtb）、M4的固件（m4-fw）、Linux文件系統（rootfs）、用戶文件（userdata）。其中rootfs將設置成自讀屬性，而userdata則可以寫入數據。

Toradex Easy Installer可以通過image.json文件方便地修改分區，從而避免使用命令工具。首先從這里下載用于Colibri iMX7S的Linux BSP v5.x安裝文件。解壓后在image.json中添加userdata的相關配置。

-----------------------------------

{

"name": "rootfs",

"content": {

"filesystem_type": "ubifs",

"filename": "Reference-Minimal-Image-colibri-imx7.tar.xz",

"uncompressed_size": 108.1171875

},

"size_kib": 102400

},

{

"name": "userdata",

"content": {

"filesystem_type": "ubifs",

"filename": "app.tar.xz",

"uncompressed_size": 0.1171875

}

}

-----------------------------------

這里name指定ubi volume的名字，filesystem_type用于指定ubifs文件格式，filename里包含了需要燒錄到userdatavolume的文件，這些是用戶應用和配置等，uncompressed_size是指app.tar.xz未壓縮的大小，用于顯示Toradex Easy Installer的安裝進度條。更多關于image.json配置說明請參考這里。

使用Toradex Easy Installer將上面修改的鏡像燒錄到Colibri iMX7S即可。啟動后進入u-boot，使用下面名可以看到所創建的volume。

-----------------------------------

Colibri iMX7 # ubi part ubi

Colibri iMX7 # ubi info layout

Volume information dump:

vol_id 0

......

name kernel

Volume information dump:

vol_id 1

......

skip_check 0

name dtb

Volume information dump:

vol_id 2

......

skip_check 0

name m4firmware

Volume information dump:

vol_id 3

......

skip_check 0

name rootfs

Volume information dump:

vol_id 4

......

skip_check 0

name userdata

-----------------------------------

啟動進入Linux后，userdata并不會被自動掛載，需要將下面內容添加到/etc/fstab文件中?，F在rootfs根目錄還沒有設置成只讀屬性，可以創建/home/root/userdata目錄用于掛載userdata卷。

-----------------------------------

ubi:userdata /home/root/userdata ubifs defaults,noatime,rw 1 1

-----------------------------------

于此同時，還可以進行系統配置。例如添加一個開機啟動應用。該應用write_to_file在運行時會往/home/root/userdata寫入一個文件。在/etc/systemd/system/目錄下創建user-demo.service。

user-demo.service

-----------------------------------

[Unit]

Description=launch user's demo on dedicated partition

ConditionFileIsExecutable=/home/root/userdata/write_to_file

After=multi-user.target

[Service]

WorkingDirectory=/home/root/userdata

Type=simple

ExecStart=/home/root/userdata/write_to_file

[Install]

WantedBy=multi-user.target

-----------------------------------

運行下面命令使user-demo.service開機運行。然后重啟系統。

-----------------------------------

~# systemctl enable user-demo.service

~#reboot

-----------------------------------

此時，使用mount命令查看所掛載的卷，其中有ubi:userdata。

-----------------------------------

~# mount -l

tmpfs on /var/volatile type tmpfs (rw,relatime)

ubi:userdata on /home/root/userdata type ubifs (rw,noatime,assert=read-only,ubi=0,vol=4)

-----------------------------------

在/home/root/userdata目錄下也可以看到write_to_file寫入的文件file.txt。

-----------------------------------

~/userdata# ls

file.txt write_to_file

~/userdata# cat file.txt

This is a writing file test

~/userdata# systemctl status user-demo.service

* user-demo.service - launch user's demo on dedicated partition

Loaded: loaded (/etc/systemd/system/user-demo.service; enabled; vendor preset: disabled)

Active: inactive (dead) since Wed 2022-07-06 06:09:44 UTC; 14min ago

Process: 316 ExecStart=/home/root/userdata/write_to_file (code=exited, status=0/SUCCESS)

Main PID: 316 (code=exited, status=0/SUCCESS)

Jul 06 06:09:44 colibri-imx7-02873356 systemd[1]: Started launch user's demo on dedicated partition.

Jul 06 06:09:44 colibri-imx7-02873356 systemd[1]: user-demo.service: Succeeded.

-----------------------------------

最后需要再次修改/etc/fstab將rootfs根目錄設置為只讀屬性，noatime后面添加ro。

-----------------------------------

/dev/root / auto noatime,ro 1 1

-----------------------------------

重啟系統，進入u-boot命令模式，配置下參數。

-----------------------------------

setenv ubiargs "ubi.mtd=ubi root=ubi0:rootfs ro rootfstype=ubifs ubi.fm_autoconvert=1"

saveenv

reset

-----------------------------------

重啟進入Linux系統。根目錄/已經是只讀狀態，無法創建文件。而/home/root/userdata目錄下的應用仍可以正常執行并寫入文件。

-----------------------------------

:~# mount -l

ubi0:rootfs on / type ubifs (ro,noatime,assert=read-only,ubi=0,vol=3)

~# mkdir test

mkdir: can't create directory 'test': Read-only file system

-----------------------------------

總結

通過將Linux的系統文件設置為只讀狀態，可以降低因文件系統損壞導致無法啟動的概率。對于更高要求的應用，甚至可以使用外部存儲作為備份，用于恢復文件。

審核編輯：黃飛