☰

Raspberry Pi SD 卡显示“写保护已打开”

tag-icon • tag-icon raspberry-pi sd-card buildroot
Raspberry Pi SD 卡显示“写保护已打开”

我正在为 Raspberry Pi 使用基于 Pi 内核 5.10.92（64 位）的自定义 buildroot Linux 内核。我已将此映像闪存到两个不同制造商的微型 SD 卡上，并将它们安装在定制的 Pi CM4 PCBA 中。

使用几周后，某些 SD 卡变得无法启动。当我将SD卡插入Linux机器并运行时dmesg，它显示以下内容：

sd 2:0:0:1: [sdd] 61069312 512-byte logical blocks: (31.3 GB/29.1 GiB)
sd 2:0:0:1: [sdd] Write Protect is on
sd 2:0:0:1: [sdd] Mode Sense: 23 00 80 00
sdd: sdd1 sdd2 sdd3 sdd4

需要注意的一些事项： 由于硬件的使用情况，操作系统每 12 小时自动重新启动一次。 U-boot 是 pi 引导加载程序的目标，以启用双分区 (A/B) 故障转移方案。它检查它的环境 ( CONFIG_ENV_IS_IN_MMC=y), CONFIG_ENV_SIZE=0x4000, CONFIG_ENV_OFFSET=0x1000000) 映像布局如下： 前 4 MB 保留给 u-boot 的环境 启动分区 (fat32) Rootfs A (ext4) Rootfs B (ext4) 持久数据分区 (ext4)

当我尝试在另一个 Linux 系统上单独安装每个分区时，引导分区 ( /dev/sdd1) 以只读方式安装。对于其他三个ext4分区，dmesg显示：

EXT4-fs (sdd2): INFO: recovery required on readonly filesystem
EXT4-fs (sdd2): write access unavailable, cannot proceed (try mounting with noload)

即使使用该noload选项安装，该设备仍被报告为写保护并以只读方式安装，就像 FAT32 启动分区一样。

我试图了解可能导致整个块设备变为只读的原因。目前，我还没有找到在更多 SD 卡上重现此问题的一致方法，因此任何重现此问题的建议将不胜感激。我们还有其他 SD 卡已使用相同时间或更长时间，没有出现任何问题。

答案1

您的 SD 卡中的内存控制器似乎已决定不再允许您向该介质写入数据。

最可能的原因是它耗尽了磨损级别的块：

闪存本质上是一个大型电容器阵列，您可以单独将其保持未充电状态或充电状态。电容器中是否存储电荷表示存储的位。

要给电容器“放电”，您需要更高的电压。

SD 卡由 NAND 型闪存组成，仅支持块擦除操作。这会导致对单个字节的写入操作，如下所示（我有一个更深入的解释这里）：

  • 将该字节所在的完整块读取到某个 SD 卡内部 RAM 中
  • 擦除整个闪存块
  • 修改RAM中块内的字节，并且
  • 将结果写回Flash中的块

现在的问题是这些擦除/写入周期主动降级记忆细胞。您不能无限频繁地对同一个单元格执行此操作！遗憾的是，文件系统往往就是这样做的。我的文件系统有一个明确的块，其中存储文件的名称、日期和属性，并且我的程序可能会比其他文件位置更频繁地写入特定文件位置。我们强调闪存！

现在，这里有一个简单的技巧可以完成：请注意我们如何删除整个块？到那时，重新使用原始块就没有实际的优势了。任何其他已擦除的块都一样好。因此，我们只使用一个不经常写入的块。然后我们在表中标记这是存储逻辑块的位置。

那磨损均衡大大延长闪存设备的使用寿命。但是：它有其局限性。如果您定期写入大量数据，例如日志、备份、数据库（尤其是那些更新小存储块的数据！无论多小，这都是完整的块更新，除非您缓存它），在某些时候需要执行更多操作写入将导致电容器变得足够“泄漏”（读出电压变得足够不可靠），您将丢失存储的数据。您的 SD 卡控制器很好，可以帮助您避免这种情况 – 写入数据并丢失该数据比知道无法保存数据更糟糕。

您可能想购买新的 SD 卡。展望未来，您可以做几件事：

  • 减少写入压力
    • 禁用文件系统中的文件访问时间保存
    • 不要写入不需要存储的日志
    • 随机覆盖/稳定更新存储属于通过 USB 连接的 SSD，而不是系统启动 SD 卡
      • 我完全知道您说这是 CM PCBA，因此“只需添加一个 USB 设备”可能比 30 欧元左右的 240 GB 外部 SSD 成本更多。
  • 给予内存控制器自由
    • 如果这是通过 nvme 或 SATA 连接的 SSD，您可以在 ext4 文件系统上产生可用空间的操作之后，用于fstrim告诉闪存控制器 SD 卡上的哪些块可以被视为未使用。这些直接进入准备重复使用的块堆。

相关内容