如何配置只读属性的文件系统（Colibri iMX7为例）
By Toradex胡珊逢
在先前的文章我们已经介绍在使用eMMC的模块上配置只读属性的文件系统，以及利用squashfs和overlayfs挂载可写分区。Toradex的产品除了使用eMMC存储外，还有部分是采用Nand Flash，例如Colibri iMX7和Colibri iMX6ULL。下面将以Colibri iMX7为例介绍如何配置只读属性的文件系统。
由于存储介质不同，Nand Flash上通常采用如jffs2、UBI等格式文件系统。Toradex的Linux系统使用UBI文件系统。
在Colibri iMX7的Nand Flash上会采用以下规划。Nand Flash总体上划分为两个部分。最前面的raw部分不采用任何文件系统，直接存储模块硬件信息bcb，u-boot和u-boot环境变量。第二部分则使用UBI，创建5个volume，用于存储内核文件（kernel）、设备树文件（dtb）、M4的固件（m4-fw）、Linux文件系统（rootfs）、用户文件（userdata）。其中rootfs将设置成自读属性，而userdata则可以写入数据。
Toradex Easy Installer可以通过image.json文件方便地修改分区，从而避免使用命令工具。首先从这里下载用于Colibri iMX7S的Linux BSP v5.x安装文件。解压后在image.json中添加userdata的相关配置。
-----------------------------------
{
"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
}
}
-----------------------------------
这里name指定ubi volume的名字，filesystem_type用于指定ubifs文件格式，filename里包含了需要烧录到userdatavolume的文件，这些是用户应用和配置等，uncompressed_size是指app.tar.xz未压缩的大小，用于显示Toradex Easy Installer的安装进度条。更多关于image.json配置说明请参考这里。
使用Toradex Easy Installer将上面修改的镜像烧录到Colibri iMX7S即可。启动后进入u-boot，使用下面名可以看到所创建的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
-----------------------------------
启动进入Linux后，userdata并不会被自动挂载，需要将下面内容添加到/etc/fstab文件中。现在rootfs根目录还没有设置成只读属性，可以创建/home/root/userdata目录用于挂载userdata卷。
-----------------------------------
ubi:userdata /home/root/userdata ubifs defaults,noatime,rw 1 1
-----------------------------------
于此同时，还可以进行系统配置。例如添加一个开机启动应用。该应用write_to_file在运行时会往/home/root/userdata写入一个文件。在/etc/systemd/system/目录下创建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
-----------------------------------
运行下面命令使user-demo.service开机运行。然后重启系统。
-----------------------------------
~# systemctl enable user-demo.service
~#reboot
-----------------------------------
此时，使用mount命令查看所挂载的卷，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目录下也可以看到write_to_file写入的文件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将rootfs根目录设置为只读属性，noatime后面添加ro。
-----------------------------------
/dev/root / auto noatime,ro 1 1
-----------------------------------
重启系统，进入u-boot命令模式，配置下参数。
-----------------------------------
setenv ubiargs "ubi.mtd=ubi root=ubi0:rootfs ro rootfstype=ubifs ubi.fm_autoconvert=1"
saveenv
reset
-----------------------------------
重启进入Linux系统。根目录/已经是只读状态，无法创建文件。而/home/root/userdata目录下的应用仍可以正常执行并写入文件。
-----------------------------------
:~# 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
-----------------------------------
总结
通过将Linux的系统文件设置为只读状态，可以降低因文件系统损坏导致无法启动的概率。对于更高要求的应用，甚至可以使用外部存储作为备份，用于恢复文件。
审核编辑：黄飞
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