UBI: improve internal interfaces
[pandora-kernel.git] / drivers / mtd / ubi / ubi.h
1 /*
2  * Copyright (c) International Business Machines Corp., 2006
3  * Copyright (c) Nokia Corporation, 2006, 2007
4  *
5  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
6  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
7  * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
8  * (at your option) any later version.
9  *
10  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
11  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
12  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE. See
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14  *
15  * You should have received a copy of the GNU General Public License
16  * along with this program; if not, write to the Free Software
17  * Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA 02111-1307 USA
18  *
19  * Author: Artem Bityutskiy (Битюцкий Артём)
20  */
21
22 #ifndef __UBI_UBI_H__
23 #define __UBI_UBI_H__
24
25 #include <linux/init.h>
26 #include <linux/types.h>
27 #include <linux/list.h>
28 #include <linux/rbtree.h>
29 #include <linux/sched.h>
30 #include <linux/wait.h>
31 #include <linux/mutex.h>
32 #include <linux/rwsem.h>
33 #include <linux/spinlock.h>
34 #include <linux/fs.h>
35 #include <linux/cdev.h>
36 #include <linux/device.h>
37 #include <linux/string.h>
38 #include <linux/vmalloc.h>
39 #include <linux/mtd/mtd.h>
40
41 #include <mtd/ubi-header.h>
42 #include <linux/mtd/ubi.h>
43
44 #include "scan.h"
45 #include "debug.h"
46
47 /* Maximum number of supported UBI devices */
48 #define UBI_MAX_DEVICES 32
49
50 /* UBI name used for character devices, sysfs, etc */
51 #define UBI_NAME_STR "ubi"
52
53 /* Normal UBI messages */
54 #define ubi_msg(fmt, ...) printk(KERN_NOTICE "UBI: " fmt "\n", ##__VA_ARGS__)
55 /* UBI warning messages */
56 #define ubi_warn(fmt, ...) printk(KERN_WARNING "UBI warning: %s: " fmt "\n", \
57                                   __FUNCTION__, ##__VA_ARGS__)
58 /* UBI error messages */
59 #define ubi_err(fmt, ...) printk(KERN_ERR "UBI error: %s: " fmt "\n", \
60                                  __FUNCTION__, ##__VA_ARGS__)
61
62 /* Lowest number PEBs reserved for bad PEB handling */
63 #define MIN_RESEVED_PEBS 2
64
65 /* Background thread name pattern */
66 #define UBI_BGT_NAME_PATTERN "ubi_bgt%dd"
67
68 /* This marker in the EBA table means that the LEB is um-mapped */
69 #define UBI_LEB_UNMAPPED -1
70
71 /*
72  * In case of errors, UBI tries to repeat the operation several times before
73  * returning error. The below constant defines how many times UBI re-tries.
74  */
75 #define UBI_IO_RETRIES 3
76
77 /*
78  * Error codes returned by the I/O unit.
79  *
80  * UBI_IO_PEB_EMPTY: the physical eraseblock is empty, i.e. it contains only
81  * 0xFF bytes
82  * UBI_IO_PEB_FREE: the physical eraseblock is free, i.e. it contains only a
83  * valid erase counter header, and the rest are %0xFF bytes
84  * UBI_IO_BAD_EC_HDR: the erase counter header is corrupted (bad magic or CRC)
85  * UBI_IO_BAD_VID_HDR: the volume identifier header is corrupted (bad magic or
86  * CRC)
87  * UBI_IO_BITFLIPS: bit-flips were detected and corrected
88  */
89 enum {
90         UBI_IO_PEB_EMPTY = 1,
91         UBI_IO_PEB_FREE,
92         UBI_IO_BAD_EC_HDR,
93         UBI_IO_BAD_VID_HDR,
94         UBI_IO_BITFLIPS
95 };
96
97 /**
98  * struct ubi_wl_entry - wear-leveling entry.
99  * @rb: link in the corresponding RB-tree
100  * @ec: erase counter
101  * @pnum: physical eraseblock number
102  *
103  * This data structure is used in the WL unit. Each physical eraseblock has a
104  * corresponding &struct wl_entry object which may be kept in different
105  * RB-trees. See WL unit for details.
106  */
107 struct ubi_wl_entry {
108         struct rb_node rb;
109         int ec;
110         int pnum;
111 };
112
113 /**
114  * struct ubi_ltree_entry - an entry in the lock tree.
115  * @rb: links RB-tree nodes
116  * @vol_id: volume ID of the locked logical eraseblock
117  * @lnum: locked logical eraseblock number
118  * @users: how many tasks are using this logical eraseblock or wait for it
119  * @mutex: read/write mutex to implement read/write access serialization to
120  *         the (@vol_id, @lnum) logical eraseblock
121  *
122  * This data structure is used in the EBA unit to implement per-LEB locking.
123  * When a logical eraseblock is being locked - corresponding
124  * &struct ubi_ltree_entry object is inserted to the lock tree (@ubi->ltree).
125  * See EBA unit for details.
126  */
127 struct ubi_ltree_entry {
128         struct rb_node rb;
129         int vol_id;
130         int lnum;
131         int users;
132         struct rw_semaphore mutex;
133 };
134
135 struct ubi_volume_desc;
136
137 /**
138  * struct ubi_volume - UBI volume description data structure.
139  * @dev: device object to make use of the the Linux device model
140  * @cdev: character device object to create character device
141  * @ubi: reference to the UBI device description object
142  * @vol_id: volume ID
143  * @readers: number of users holding this volume in read-only mode
144  * @writers: number of users holding this volume in read-write mode
145  * @exclusive: whether somebody holds this volume in exclusive mode
146  * @removed: if the volume was removed
147  * @checked: if this static volume was checked
148  *
149  * @reserved_pebs: how many physical eraseblocks are reserved for this volume
150  * @vol_type: volume type (%UBI_DYNAMIC_VOLUME or %UBI_STATIC_VOLUME)
151  * @usable_leb_size: logical eraseblock size without padding
152  * @used_ebs: how many logical eraseblocks in this volume contain data
153  * @last_eb_bytes: how many bytes are stored in the last logical eraseblock
154  * @used_bytes: how many bytes of data this volume contains
155  * @upd_marker: non-zero if the update marker is set for this volume
156  * @corrupted: non-zero if the volume is corrupted (static volumes only)
157  * @alignment: volume alignment
158  * @data_pad: how many bytes are not used at the end of physical eraseblocks to
159  * satisfy the requested alignment
160  * @name_len: volume name length
161  * @name: volume name
162  *
163  * @updating: whether the volume is being updated
164  * @upd_ebs: how many eraseblocks are expected to be updated
165  * @upd_bytes: how many bytes are expected to be received
166  * @upd_received: how many update bytes were already received
167  * @upd_buf: update buffer which is used to collect update data
168  *
169  * @eba_tbl: EBA table of this volume (LEB->PEB mapping)
170  *
171  * @gluebi_desc: gluebi UBI volume descriptor
172  * @gluebi_refcount: reference count of the gluebi MTD device
173  * @gluebi_mtd: MTD device description object of the gluebi MTD device
174  *
175  * The @corrupted field indicates that the volume's contents is corrupted.
176  * Since UBI protects only static volumes, this field is not relevant to
177  * dynamic volumes - it is user's responsibility to assure their data
178  * integrity.
179  *
180  * The @upd_marker flag indicates that this volume is either being updated at
181  * the moment or is damaged because of an unclean reboot.
182  */
183 struct ubi_volume {
184         struct device dev;
185         struct cdev cdev;
186         struct ubi_device *ubi;
187         int vol_id;
188         int readers;
189         int writers;
190         int exclusive;
191         int removed;
192         int checked;
193
194         int reserved_pebs;
195         int vol_type;
196         int usable_leb_size;
197         int used_ebs;
198         int last_eb_bytes;
199         long long used_bytes;
200         int upd_marker;
201         int corrupted;
202         int alignment;
203         int data_pad;
204         int name_len;
205         char name[UBI_VOL_NAME_MAX+1];
206
207         int updating;
208         int upd_ebs;
209         long long upd_bytes;
210         long long upd_received;
211         void *upd_buf;
212
213         int *eba_tbl;
214
215 #ifdef CONFIG_MTD_UBI_GLUEBI
216         /* Gluebi-related stuff may be compiled out */
217         struct ubi_volume_desc *gluebi_desc;
218         int gluebi_refcount;
219         struct mtd_info gluebi_mtd;
220 #endif
221 };
222
223 /**
224  * struct ubi_volume_desc - descriptor of the UBI volume returned when it is
225  * opened.
226  * @vol: reference to the corresponding volume description object
227  * @mode: open mode (%UBI_READONLY, %UBI_READWRITE, or %UBI_EXCLUSIVE)
228  */
229 struct ubi_volume_desc {
230         struct ubi_volume *vol;
231         int mode;
232 };
233
234 struct ubi_wl_entry;
235
236 /**
237  * struct ubi_device - UBI device description structure
238  * @dev: class device object to use the the Linux device model
239  * @cdev: character device object to create character device
240  * @ubi_num: UBI device number
241  * @ubi_name: UBI device name
242  * @vol_count: number of volumes in this UBI device
243  * @volumes: volumes of this UBI device
244  * @volumes_lock: protects @volumes, @rsvd_pebs, @avail_pebs, beb_rsvd_pebs,
245  * @beb_rsvd_level, @bad_peb_count, @good_peb_count, @vol_count, @vol->readers,
246  * @vol->writers, @vol->exclusive, @vol->removed, @vol->mapping and
247  * @vol->eba_tbl.
248  *
249  * @rsvd_pebs: count of reserved physical eraseblocks
250  * @avail_pebs: count of available physical eraseblocks
251  * @beb_rsvd_pebs: how many physical eraseblocks are reserved for bad PEB
252  * handling
253  * @beb_rsvd_level: normal level of PEBs reserved for bad PEB handling
254  *
255  * @vtbl_slots: how many slots are available in the volume table
256  * @vtbl_size: size of the volume table in bytes
257  * @vtbl: in-RAM volume table copy
258  * @vtbl_mutex: protects on-flash volume table
259  *
260  * @max_ec: current highest erase counter value
261  * @mean_ec: current mean erase counter value
262  *
263  * @global_sqnum: global sequence number
264  * @ltree_lock: protects the lock tree and @global_sqnum
265  * @ltree: the lock tree
266  * @alc_mutex: serializes "atomic LEB change" operations
267  *
268  * @used: RB-tree of used physical eraseblocks
269  * @free: RB-tree of free physical eraseblocks
270  * @scrub: RB-tree of physical eraseblocks which need scrubbing
271  * @prot: protection trees
272  * @prot.pnum: protection tree indexed by physical eraseblock numbers
273  * @prot.aec: protection tree indexed by absolute erase counter value
274  * @wl_lock: protects the @used, @free, @prot, @lookuptbl, @abs_ec, @move_from,
275  * @move_to, @move_to_put @erase_pending, @wl_scheduled, and @works
276  * fields
277  * @wl_scheduled: non-zero if the wear-leveling was scheduled
278  * @lookuptbl: a table to quickly find a &struct ubi_wl_entry object for any
279  * physical eraseblock
280  * @abs_ec: absolute erase counter
281  * @move_from: physical eraseblock from where the data is being moved
282  * @move_to: physical eraseblock where the data is being moved to
283  * @move_from_put: if the "from" PEB was put
284  * @move_to_put: if the "to" PEB was put
285  * @works: list of pending works
286  * @works_count: count of pending works
287  * @bgt_thread: background thread description object
288  * @thread_enabled: if the background thread is enabled
289  * @bgt_name: background thread name
290  *
291  * @flash_size: underlying MTD device size (in bytes)
292  * @peb_count: count of physical eraseblocks on the MTD device
293  * @peb_size: physical eraseblock size
294  * @bad_peb_count: count of bad physical eraseblocks
295  * @good_peb_count: count of good physical eraseblocks
296  * @min_io_size: minimal input/output unit size of the underlying MTD device
297  * @hdrs_min_io_size: minimal I/O unit size used for VID and EC headers
298  * @ro_mode: if the UBI device is in read-only mode
299  * @leb_size: logical eraseblock size
300  * @leb_start: starting offset of logical eraseblocks within physical
301  * eraseblocks
302  * @ec_hdr_alsize: size of the EC header aligned to @hdrs_min_io_size
303  * @vid_hdr_alsize: size of the VID header aligned to @hdrs_min_io_size
304  * @vid_hdr_offset: starting offset of the volume identifier header (might be
305  * unaligned)
306  * @vid_hdr_aloffset: starting offset of the VID header aligned to
307  * @hdrs_min_io_size
308  * @vid_hdr_shift: contains @vid_hdr_offset - @vid_hdr_aloffset
309  * @bad_allowed: whether the MTD device admits of bad physical eraseblocks or
310  * not
311  * @mtd: MTD device descriptor
312  *
313  * @peb_buf1: a buffer of PEB size used for different purposes
314  * @peb_buf2: another buffer of PEB size used for different purposes
315  * @buf_mutex: proptects @peb_buf1 and @peb_buf2
316  * @dbg_peb_buf:  buffer of PEB size used for debugging
317  * @dbg_buf_mutex: proptects @dbg_peb_buf
318  */
319 struct ubi_device {
320         struct cdev cdev;
321         struct device dev;
322         int ubi_num;
323         char ubi_name[sizeof(UBI_NAME_STR)+5];
324         int vol_count;
325         struct ubi_volume *volumes[UBI_MAX_VOLUMES+UBI_INT_VOL_COUNT];
326         spinlock_t volumes_lock;
327
328         int rsvd_pebs;
329         int avail_pebs;
330         int beb_rsvd_pebs;
331         int beb_rsvd_level;
332
333         int vtbl_slots;
334         int vtbl_size;
335         struct ubi_vtbl_record *vtbl;
336         struct mutex vtbl_mutex;
337
338         int max_ec;
339         int mean_ec;
340
341         /* EBA unit's stuff */
342         unsigned long long global_sqnum;
343         spinlock_t ltree_lock;
344         struct rb_root ltree;
345         struct mutex alc_mutex;
346
347         /* Wear-leveling unit's stuff */
348         struct rb_root used;
349         struct rb_root free;
350         struct rb_root scrub;
351         struct {
352                 struct rb_root pnum;
353                 struct rb_root aec;
354         } prot;
355         spinlock_t wl_lock;
356         int wl_scheduled;
357         struct ubi_wl_entry **lookuptbl;
358         unsigned long long abs_ec;
359         struct ubi_wl_entry *move_from;
360         struct ubi_wl_entry *move_to;
361         int move_from_put;
362         int move_to_put;
363         struct list_head works;
364         int works_count;
365         struct task_struct *bgt_thread;
366         int thread_enabled;
367         char bgt_name[sizeof(UBI_BGT_NAME_PATTERN)+2];
368
369         /* I/O unit's stuff */
370         long long flash_size;
371         int peb_count;
372         int peb_size;
373         int bad_peb_count;
374         int good_peb_count;
375         int min_io_size;
376         int hdrs_min_io_size;
377         int ro_mode;
378         int leb_size;
379         int leb_start;
380         int ec_hdr_alsize;
381         int vid_hdr_alsize;
382         int vid_hdr_offset;
383         int vid_hdr_aloffset;
384         int vid_hdr_shift;
385         int bad_allowed;
386         struct mtd_info *mtd;
387
388         void *peb_buf1;
389         void *peb_buf2;
390         struct mutex buf_mutex;
391 #ifdef CONFIG_MTD_UBI_DEBUG
392         void *dbg_peb_buf;
393         struct mutex dbg_buf_mutex;
394 #endif
395 };
396
397 extern struct kmem_cache *ubi_ltree_slab;
398 extern struct kmem_cache *ubi_wl_entry_slab;
399 extern struct file_operations ubi_cdev_operations;
400 extern struct file_operations ubi_vol_cdev_operations;
401 extern struct ubi_device *ubi_devices[];
402 extern struct class *ubi_class;
403
404 /* vtbl.c */
405 int ubi_change_vtbl_record(struct ubi_device *ubi, int idx,
406                            struct ubi_vtbl_record *vtbl_rec);
407 int ubi_read_volume_table(struct ubi_device *ubi, struct ubi_scan_info *si);
408
409 /* vmt.c */
410 int ubi_create_volume(struct ubi_device *ubi, struct ubi_mkvol_req *req);
411 int ubi_remove_volume(struct ubi_volume_desc *desc);
412 int ubi_resize_volume(struct ubi_volume_desc *desc, int reserved_pebs);
413 int ubi_add_volume(struct ubi_device *ubi, struct ubi_volume *vol);
414 void ubi_free_volume(struct ubi_device *ubi, struct ubi_volume *vol);
415
416 /* upd.c */
417 int ubi_start_update(struct ubi_device *ubi, int vol_id, long long bytes);
418 int ubi_more_update_data(struct ubi_device *ubi, int vol_id,
419                          const void __user *buf, int count);
420
421 /* misc.c */
422 int ubi_calc_data_len(const struct ubi_device *ubi, const void *buf, int length);
423 int ubi_check_volume(struct ubi_device *ubi, int vol_id);
424 void ubi_calculate_reserved(struct ubi_device *ubi);
425
426 /* gluebi.c */
427 #ifdef CONFIG_MTD_UBI_GLUEBI
428 int ubi_create_gluebi(struct ubi_device *ubi, struct ubi_volume *vol);
429 int ubi_destroy_gluebi(struct ubi_volume *vol);
430 void ubi_gluebi_updated(struct ubi_volume *vol);
431 #else
432 #define ubi_create_gluebi(ubi, vol) 0
433 #define ubi_destroy_gluebi(vol) 0
434 #define ubi_gluebi_updated(vol)
435 #endif
436
437 /* eba.c */
438 int ubi_eba_unmap_leb(struct ubi_device *ubi, struct ubi_volume *vol,
439                       int lnum);
440 int ubi_eba_read_leb(struct ubi_device *ubi, struct ubi_volume *vol, int lnum,
441                      void *buf, int offset, int len, int check);
442 int ubi_eba_write_leb(struct ubi_device *ubi, struct ubi_volume *vol, int lnum,
443                       const void *buf, int offset, int len, int dtype);
444 int ubi_eba_write_leb_st(struct ubi_device *ubi, struct ubi_volume *vol,
445                          int lnum, const void *buf, int len, int dtype,
446                          int used_ebs);
447 int ubi_eba_atomic_leb_change(struct ubi_device *ubi, struct ubi_volume *vol,
448                               int lnum, const void *buf, int len, int dtype);
449 int ubi_eba_copy_leb(struct ubi_device *ubi, int from, int to,
450                      struct ubi_vid_hdr *vid_hdr);
451 int ubi_eba_init_scan(struct ubi_device *ubi, struct ubi_scan_info *si);
452 void ubi_eba_close(const struct ubi_device *ubi);
453
454 /* wl.c */
455 int ubi_wl_get_peb(struct ubi_device *ubi, int dtype);
456 int ubi_wl_put_peb(struct ubi_device *ubi, int pnum, int torture);
457 int ubi_wl_flush(struct ubi_device *ubi);
458 int ubi_wl_scrub_peb(struct ubi_device *ubi, int pnum);
459 int ubi_wl_init_scan(struct ubi_device *ubi, struct ubi_scan_info *si);
460 void ubi_wl_close(struct ubi_device *ubi);
461
462 /* io.c */
463 int ubi_io_read(const struct ubi_device *ubi, void *buf, int pnum, int offset,
464                 int len);
465 int ubi_io_write(struct ubi_device *ubi, const void *buf, int pnum, int offset,
466                  int len);
467 int ubi_io_sync_erase(struct ubi_device *ubi, int pnum, int torture);
468 int ubi_io_is_bad(const struct ubi_device *ubi, int pnum);
469 int ubi_io_mark_bad(const struct ubi_device *ubi, int pnum);
470 int ubi_io_read_ec_hdr(struct ubi_device *ubi, int pnum,
471                        struct ubi_ec_hdr *ec_hdr, int verbose);
472 int ubi_io_write_ec_hdr(struct ubi_device *ubi, int pnum,
473                         struct ubi_ec_hdr *ec_hdr);
474 int ubi_io_read_vid_hdr(struct ubi_device *ubi, int pnum,
475                         struct ubi_vid_hdr *vid_hdr, int verbose);
476 int ubi_io_write_vid_hdr(struct ubi_device *ubi, int pnum,
477                          struct ubi_vid_hdr *vid_hdr);
478
479 /*
480  * ubi_rb_for_each_entry - walk an RB-tree.
481  * @rb: a pointer to type 'struct rb_node' to to use as a loop counter
482  * @pos: a pointer to RB-tree entry type to use as a loop counter
483  * @root: RB-tree's root
484  * @member: the name of the 'struct rb_node' within the RB-tree entry
485  */
486 #define ubi_rb_for_each_entry(rb, pos, root, member)                         \
487         for (rb = rb_first(root),                                            \
488              pos = (rb ? container_of(rb, typeof(*pos), member) : NULL);     \
489              rb;                                                             \
490              rb = rb_next(rb), pos = container_of(rb, typeof(*pos), member))
491
492 /**
493  * ubi_zalloc_vid_hdr - allocate a volume identifier header object.
494  * @ubi: UBI device description object
495  * @gfp_flags: GFP flags to allocate with
496  *
497  * This function returns a pointer to the newly allocated and zero-filled
498  * volume identifier header object in case of success and %NULL in case of
499  * failure.
500  */
501 static inline struct ubi_vid_hdr *
502 ubi_zalloc_vid_hdr(const struct ubi_device *ubi, gfp_t gfp_flags)
503 {
504         void *vid_hdr;
505
506         vid_hdr = kzalloc(ubi->vid_hdr_alsize, gfp_flags);
507         if (!vid_hdr)
508                 return NULL;
509
510         /*
511          * VID headers may be stored at un-aligned flash offsets, so we shift
512          * the pointer.
513          */
514         return vid_hdr + ubi->vid_hdr_shift;
515 }
516
517 /**
518  * ubi_free_vid_hdr - free a volume identifier header object.
519  * @ubi: UBI device description object
520  * @vid_hdr: the object to free
521  */
522 static inline void ubi_free_vid_hdr(const struct ubi_device *ubi,
523                                     struct ubi_vid_hdr *vid_hdr)
524 {
525         void *p = vid_hdr;
526
527         if (!p)
528                 return;
529
530         kfree(p - ubi->vid_hdr_shift);
531 }
532
533 /*
534  * This function is equivalent to 'ubi_io_read()', but @offset is relative to
535  * the beginning of the logical eraseblock, not to the beginning of the
536  * physical eraseblock.
537  */
538 static inline int ubi_io_read_data(const struct ubi_device *ubi, void *buf,
539                                    int pnum, int offset, int len)
540 {
541         ubi_assert(offset >= 0);
542         return ubi_io_read(ubi, buf, pnum, offset + ubi->leb_start, len);
543 }
544
545 /*
546  * This function is equivalent to 'ubi_io_write()', but @offset is relative to
547  * the beginning of the logical eraseblock, not to the beginning of the
548  * physical eraseblock.
549  */
550 static inline int ubi_io_write_data(struct ubi_device *ubi, const void *buf,
551                                     int pnum, int offset, int len)
552 {
553         ubi_assert(offset >= 0);
554         return ubi_io_write(ubi, buf, pnum, offset + ubi->leb_start, len);
555 }
556
557 /**
558  * ubi_ro_mode - switch to read-only mode.
559  * @ubi: UBI device description object
560  */
561 static inline void ubi_ro_mode(struct ubi_device *ubi)
562 {
563         ubi->ro_mode = 1;
564         ubi_warn("switch to read-only mode");
565 }
566
567 /**
568  * vol_id2idx - get table index by volume ID.
569  * @ubi: UBI device description object
570  * @vol_id: volume ID
571  */
572 static inline int vol_id2idx(const struct ubi_device *ubi, int vol_id)
573 {
574         if (vol_id >= UBI_INTERNAL_VOL_START)
575                 return vol_id - UBI_INTERNAL_VOL_START + ubi->vtbl_slots;
576         else
577                 return vol_id;
578 }
579
580 /**
581  * idx2vol_id - get volume ID by table index.
582  * @ubi: UBI device description object
583  * @idx: table index
584  */
585 static inline int idx2vol_id(const struct ubi_device *ubi, int idx)
586 {
587         if (idx >= ubi->vtbl_slots)
588                 return idx - ubi->vtbl_slots + UBI_INTERNAL_VOL_START;
589         else
590                 return idx;
591 }
592
593 #endif /* !__UBI_UBI_H__ */