4. 分区基础与存储布局
Bootloader 要找到内核，内核要挂载根文件系统，这两件事都依赖同一张“地图”——存储布局。分区表决定“从哪里开始、到哪里结束、放什么”，而底层介质类型决定“能不能按扇区随机读写、是否需要擦除块”。理解分区表与介质差异，是避免“烧录成功却启动失败”的第一道门槛。
一、核心原理：分区表是 Bootloader 与内核的共同契约
分区表本质是一段被固化的元数据，它把一块物理存储切成若干逻辑区间，并给每个区间标注起止地址、类型与属性。Bootloader 依据它定位内核分区与设备树分区，内核依据它注册块设备节点或解析 MTD 分区，根文件系统再依据它被挂载。三者必须对同一张表达成一致，否则会出现“分区偏移错位”“根文件系统找不到”等典型故障。
常见分区表类型有三类：MBR、GPT，以及嵌入式常见的MTD 分区描述（如 cmdline 中的 mtdparts）。MBR 位于 LBA0，使用 4 个主分区表项，每项记录起始 LBA 与扇区数，最大寻址 2TiB；GPT 使用 LBA1 作为主 GPT 头，包含 128 个分区项，并用 CRC32 校验，支持 64 位 LBA 与备份表，适合大容量 eMMC/UFS。MTD 分区则不是磁盘意义上的分区表，而是把 Flash 的物理擦除块按偏移切分，由内核 mtd 子系统解析。
二、MBR 与 GPT 的结构对比
| 对比项 | MBR | GPT |
|---|---|---|
| 位置 | LBA0（512B） | LBA1 主表 + 末尾备份表 |
| 分区数量 | 4 主分区，可扩展逻辑分区 | 默认 128 个 |
| 容量上限 | 2TiB（512B 扇区） | 约 8ZiB |
| 校验 | 无 | CRC32 头与表校验 |
| 典型场景 | 老式 SD、小容量 NOR | eMMC、UFS、大容量 SD |
在 Bootloader 中，U-Boot 的 gpt write 与 part list 命令可直接操作 GPT；而 MBR 常用 fdisk 或 parted 生成。注意：GPT 会在磁盘末尾保留备份表，若镜像只烧录到主表区域而截断末尾，内核可能因备份表 CRC 失败而拒绝识别。
三、MTD 与块设备：两种截然不同的访问模型
NOR 与 NAND 属于MTD 设备，访问单位是擦除块（Erase Block），写前必须擦除，且存在坏块；eMMC、SD、UFS 属于块设备，以 512B 或 4KB 扇区随机读写，内部 FTL 负责磨损均衡与坏块管理。这一差异直接决定分区布局方式：MTD 分区通常以擦除块边界对齐，块设备分区以扇区/LBA 对齐。
# MTD 分区示例（cmdline 传递）
mtdparts=nor0:256k(boot),64k(env),1m(kernel),4m(rootfs)
# 块设备分区示例（GPT）
mmcblk0p1 boot 4MiB
mmcblk0p2 env 1MiB
mmcblk0p3 kernel 16MiB
mmcblk0p4 rootfs 剩余空间
dd 写入。NAND 必须先擦除、按页写、处理坏块与 ECC，否则数据看似写入，实际读出全为 0xFF 或校验失败。四、eMMC/SD/NAND/NOR 布局差异与场景
eMMC 通常包含 Boot Area、RPMB、User Area 三个硬件分区，Bootloader 可放在 Boot Area 或 User Area 的偏移 0 处；SD 卡无 Boot Area，Bootloader 常写入保留扇区或 FAT 分区。NOR 支持 XIP，Bootloader 可直接在片内执行，分区常按 4KB 扇区对齐；NAND 不支持 XIP，需先拷贝到 RAM，分区按擦除块（如 128KB）对齐，并预留坏块表空间。
五、案例：从 eMMC 启动失败的复盘
某产品使用 eMMC，Bootloader 放在 User Area 偏移 0，内核分区从 16MiB 开始。烧录后串口停在 Waiting for root device。排查发现：分区表使用 MBR，但镜像写入时把 GPT 备份表区域覆盖，内核解析分区时 CRC 失败，回退到整盘扫描，导致 root= 指向的 mmcblk0p4 不存在。修正方法：统一使用 GPT，并确保末尾备份表不被截断；或在 cmdline 中显式指定 root=/dev/mmcblk0p4 rootwait 并核对分区偏移。
part list mmc 0 与 gpt verify mmc 0 验证分区表；在 Linux 中用 cat /proc/mtd 与 lsblk -f 分别确认 MTD 与块设备分区，两者不可混用。六、方法流程：如何选择分区方案
- 确认介质类型：eMMC/SD 走块设备 + GPT/MBR；NOR/NAND 走 MTD + mtdparts 或 UBI。
- 确认 Bootloader 存放位置：eMMC Boot Area 或 User Area 偏移 0；NOR 偏移 0；NAND 需预留坏块。
- 按擦除块或扇区对齐分区边界，避免跨块写入。
- 为 env、kernel、rootfs、data 预留独立分区，并保留备份表或坏块表空间。
- 在 Bootloader 与内核 cmdline 中保持分区名、偏移、大小一致。
分区布局不是“随便切一刀”，而是 Bootloader、内核与根文件系统三方共同遵守的地址契约。理解 MBR/GPT 的元数据差异、MTD 与块设备的访问模型差异，以及 eMMC/SD/NAND/NOR 的物理约束，才能在烧录、启动与升级中做到一次成功。