3. 分区基本概念
在嵌入式系统里，分区（Partition）并不是一个抽象名词，而是存储介质上一段被明确划定、可被引导程序与操作系统共同识别的连续逻辑区域。它把一块物理 Flash、eMMC 或 UFS 切分成若干职责单一的“容器”，让引导、内核、根文件系统、配置、日志、恢复镜像各居其位。理解分区，本质上是在理解“地址边界”和“职责边界”如何同时被定义。
一、分区定义与分区表
分区定义包含四个要素：起始偏移、大小、类型标识、名称。这四个要素被记录在分区表中。嵌入式常见的分区表形态有三类：
- MBR/GPT：多用于 eMMC、SSD、UFS 等块设备，GPT 支持更多分区与 64 位 LBA，是当前主流。
- MTD 分区表：用于裸 NAND/NOR，通常在设备树或内核命令行中通过
mtdparts描述。 - 厂商自定义表：如 Rockchip 的 parameter、Allwinner 的 sys_config，本质是引导阶段的偏移-长度映射。
无论哪种形式，分区表都必须先于文件系统被解析。因此它通常位于存储介质的固定位置，并由 BootROM 或一级引导程序读取。下面是一个典型的分区表片段：
# mtdparts 示例
mtdparts=nand0:1M(boot),4M(kernel),8M(rootfs),2M(config),-(data)
# GPT 分区表示例（sgdisk -p）
Number Start (sector) End (sector) Size Code Name
1 2048 4095 1.0 MiB 8300 boot
2 4096 12287 4.0 MiB 8300 kernel
3 12288 28671 8.0 MiB 8300 rootfs
4 28672 32767 2.0 MiB 8300 config
5 32768 262143 112.0 MiB 8300 data
二、分区类型与命名
分区类型决定“这块区域放什么”，命名则决定“系统如何引用它”。类型通常分为引导类、系统类、数据类、恢复类与保留类。命名应遵循可读、稳定、可脚本化的原则，避免使用 partition1 这类无语义名称。
| 类型 | 典型名称 | 内容 | 是否可写 |
|---|---|---|---|
| 引导类 | boot / spl / uboot | BootROM 后的一级、二级引导 | 升级时写 |
| 系统类 | kernel / rootfs | 内核镜像、根文件系统 | 只读优先 |
| 配置类 | config / env | 环境变量、设备参数 | 可写 |
| 数据类 | data / userdata | 用户数据、日志 | 可写 |
| 恢复类 | recovery / backup | 恢复镜像、出厂备份 | 受控写 |
命名还要与设备节点对应。例如 Linux 下 eMMC 常见为 /dev/mmcblk0p1，MTD 下为 /dev/mtdblock3，U-Boot 中则通过 mmcblk0:3 或分区名引用。命名一旦确定，升级脚本、OTA 包和恢复流程都应统一使用同一套名称。
三、分区对齐
对齐是分区设计中最容易被忽视、却直接影响性能与寿命的参数。Flash 的擦除块、eMMC 的写保护组、UFS 的逻辑单元都有最小操作粒度。若分区起始地址未对齐，一次写入可能跨越两个物理块，引发读-改-写放大。
- eMMC/UFS：起始扇区通常按 1 MiB 或 4 MiB 对齐，兼顾 GPT 与闪存页。
- NAND：起始偏移按擦除块大小对齐，常见 128 KiB 或 256 KiB。
- NOR：按扇区大小对齐，常见 4 KiB 或 64 KiB。
四、分区大小规划原则
分区大小不是“把总容量分完”的算术题，而是对增长、冗余和坏块管理的预留。建议遵循以下原则：
- 引导区留双份：A/B 双备份或主备引导，防止升级断电变砖。
- 内核与根文件系统按版本增长预留 20%～30%，避免每次裁剪都改分区表。
- 配置区独立且可写，与只读系统区隔离，恢复出厂设置时只擦配置区。
- 数据区放最后，便于动态扩展或按剩余空间自动计算。
- 保留区不省略：用于坏块替换、日志或未来功能，通常留总容量 5%～10%。
下面是一段根据总容量自动计算 data 分区大小的脚本思路：
total=4096 # MiB
boot=8; kernel=16; rootfs=512; config=8; recovery=64
reserved=$((total/20)) # 预留 5%
data=$((total - boot - kernel - rootfs - config - recovery - reserved))
echo "data=${data}MiB"
五、案例与常见误区
某工业网关使用 4 GiB eMMC，最初分区为 boot 4 MiB、kernel 8 MiB、rootfs 256 MiB、data 剩余。量产后发现内核升级后体积超过 8 MiB，且 rootfs 因加入调试工具接近上限，只能返工改分区表。复盘后调整为：boot 双份各 4 MiB、kernel 16 MiB、rootfs 512 MiB、config 8 MiB、recovery 64 MiB、data 动态剩余，并统一按 1 MiB 对齐。
把分区定义、分区表、类型、命名、对齐与大小规划放在一起看，会发现它们共同构成一条从物理介质到系统职责的映射链。分区表是契约，对齐是性能底线，大小规划是生命周期保障。只有三者同时成立，后续的引导、升级与恢复才有稳定的基础。