Yaffs文件系统

Yaffs文件系统

挂载流程

1. 初始化与VFS层的接口&＃xff1a;
   sb->s_op &＃61; &yaffs_super_ops;
   inode->i_op &＃61; &yaffs_file_inode_operations;
   inode->i_fop &＃61; &yaffs_file_operations;
2. 初始化与驱动层的接口&＃xff1a;

param->write_chunk_tags_fn &＃61; nandmtd2_write_chunk_tags;param->read_chunk_tags_fn &＃61; nandmtd2_read_chunk_tags;param->bad_block_fn &＃61; nandmtd2_mark_block_bad;param->query_block_fn &＃61; nandmtd2_query_block;param->erase_fn &＃61; nandmtd_erase_block;param->initialise_flash_fn &＃61; nandmtd_initialise;


3. 初始化yaffs_dev结构&＃xff1a;
   主要在yaffs_gus_initialise函数完成&＃xff0c;具体包含以下部分&＃xff1a;
   初始化擦除块信息&＃xff1a;yaffs_init_blocks
   初始化cache和buffer&＃xff1a;yaffs_init_tmp_buffers
   初始化tnode和objs&＃xff1a;yaffs_init_tnode_and_objs
   初始化根目录&＃xff1a;yaffs_create_initial_dir
4. yaffs2_checkpt_restroe流程&＃xff1a;
   -> 基础设施搭建完毕&＃xff0c;后面就是扫描falsh内存中建立完整的文件试图&＃xff0c;YAFFS2首先尝试从checkpoint中恢复文件系统的信息
   -> yaffs2_rd_checkpt_open 为读出checkpoint信息做一些初始化工作&＃xff0c;首先创建一个checkpt_buffer&＃xff0c;初始化checkpt_block_list数组
   -> yaffs2_rd_checkpt_validity_marker读取checkpoint头部信息&＃xff0c;并判断是否正确
   -> yaffs2_rd_checkpt_dev读取struct yaffs_checkpt_dev结构的信息&＃xff0c;用来填充yaffs_dev结构相应的字段&＃xff0c;以及flash上各个擦除块yaffs_block_info信息&＃xff0c;还有chunk_bits表示flash上各个chunk位图
   -> yaffs2_rd_checkpt_validity_marker读出checkpoint尾部信息&＃xff0c;并判断是否正确
   -> yaffs2_rd_checkpt_sum读出校验和&＃xff0c;并和计算的比较是否一致
5. yaffs2_scan_backwards流程&＃xff1a;
   如果上述5个步骤都没有错误&＃xff0c;则从checkpoint挂载成功&＃xff0c;否则就扫描整个flash
   -> 扫描整个flash OOB信息&＃xff0c;按照bi->seq_number顺序对block进行排序
   -> 其次从seq_number最大的block开始往seq_number减小的方向扫描
   -> 最后从physical_chunk_index大的chunk开始&＃xff0c;并向减少的方向扫描
   -> 读取chunk的tags信息&＃xff0c;根据tags.chunk_used判断chunk是空闲的还是被使用&＃xff1a;根据tags.chunk_id判断是data_chunk&＃xff0c;还是object header
   -> 如果是data chunk&＃xff0c;分几种情况&＃xff1a;
   a. 根据tags.obj_id查找散列表&＃xff0c;找到object对象&＃xff0c;则把tags.chunk_id转转成文件的偏移&＃xff0c;拿这个偏移和文件对象的shrink_size加入到对应的tnode_tree中&＃xff0c;否则删除该chunk&＃xff1a;这个一般发生在正常关闭文件的情况下&＃xff0c;也即先扫描到到object header&＃xff0c;后扫描文件的data chunk&＃xff0c;这种情况文件的实际大小应该由扫描碰到的第一个object header所记录的大小的决定
   b. 根据tags.obj_id查到散列表&＃xff0c;不存在则创建新的object对象&＃xff0c;并插入到散列表中&＃xff0c;则把tags.chunk_id转换成文件内的偏移&＃xff0c;拿这个偏移和文件对象的shrink_size比较&＃xff0c;如果在文件的大小范围内则调用yaffs_put_chunk_in_file把该chunk加入到对应的tnode tree中&＃xff0c;否则删除该chunk&＃xff0c;这一般发生在非正常文件的情况下&＃xff0c;也即先扫描到data chunk&＃xff0c;后扫面到文件的object header&＃xff0c;这种情况文件大小由扫描到的第一个data chunk决定
   -> 如果是object header&＃xff0c;分几种情况&＃xff1a;
   a. object header被扫描到&＃xff0c;object散列表中并无对应的文件&＃xff0c;那么根据tags.obj_id、tags.extra_obj_type或者tags.oject_type或者tags.obj_id、oh->type创建新的object对象&＃xff0c;并使用object header的信息初始化object对象&＃xff0c;并根据oh->parent_obj_id创建父object对象&＃xff0c;把二者联系起来
   b. object header被扫面到&＃xff0c;object散列表中已经存在对象的object对象&＃xff0c;且对象已经有关联的object header&＃xff0c;说明这个object head是过时&＃xff0c;所以就直接删除该chunk

打开流程

YAFFS文件的打开主要由yaffs_iget函数完成&＃xff1a;
根据yaffs_obj的信息填充inode&＃xff1a;
inode->i_size &＃61; obj->variant.file_variant.file_size;
indoe->i_ino &＃61; obj->obj_id;
如果是普通文件&＃xff1a;

inode->i_op &＃61; &yaffs_file_inode_operations;inode->i_fop &＃61; &yaffs_file_operations;inode->i_mapping->a_ops &＃61; &yaffs_file_address_operations;


如果是目录文件&＃xff1a;

inode->i_op &＃61; &yaffs_dir_inode_operations;inode->i_fop &＃61; &yaffs_dir_operations;


读取流程

YAFFS2文件的读取主要由yaffs_readpage函数完成&＃xff1a;根据pg->index计算文件内偏移&＃xff0c;然后转换成logical chunk index&＃xff0c;最后在Tnode tree中找到相应的physical chunk index&＃xff0c;读取该chunk的数据到页缓存中
读取的过程涉及到YAFFS2内部的cache&＃xff0c;首先检测读取的数据是边界否chunk对齐&＃xff0c;大小是否data_bytes_per_chunk对齐&＃xff0c;如果边界对齐就是不需要内部的cache&＃xff0c;如果有就直接从cache读取&＃xff0c;没有对应的cache则分配一个cache。从chunk中读取cache中&＃xff0c;然后再从cache到页缓存中

写入流程

YAFFS2文件的写入操作主要由yaffs_file_write函数完成&＃xff1a;根据pg->index计算文件内偏移&＃xff0c;然后转换成logical chunk index&＃xff1a;然后分配空闲chunk&＃xff0c;建立logical chunk index和physical chunk index&＃xff0c;把页缓存中的写入数据到分配的chunk&＃xff0c;并把chunk插汝到tnode tree
写入的流程页涉及到YAFFS内存的cache&＃xff0c;首先检测写入的数据是否边界chunk对齐&＃xff0c;大小是否data_bytes_per_chunk对齐&＃xff0c;如果边界对齐就不需要内部的cache直接从页缓存写入chunk中&＃xff0c;否则再cache查找该文件是否有对应的cache&＃xff0c;如果有就直接写入cache中&＃xff0c;如果cache中的数据达到data_bytes_per_chunk就同步到flash&＃xff1b;没有对应的cache则分配一个cache&＃xff0c;chunk中读取cache中&＃xff0c;然后再把数据写入cache中

删除流程

YAFFS2文件的删除采取软删除主要由yaffs_unlink函数完成&＃xff0c;对于不同的文件具体划分&＃xff1a;普通文件对应yaffs_del_file函数&＃xff0c;目录文件对应yaffs_del_dir函数。普通文件如果对应的有数据即n_data_chunk大于0&＃xff0c;则把文件移到unlink目录&＃xff0c;并释放内存中tnode tree&＃xff0c;in->deleted置1&＃xff0c;obj_dirty置1&＃xff0c;obj->unlinked置1&＃xff0c;并写入一个新的object header&＃xff0c;oh->file_szie &＃61; 0&＃xff0c;chunk留待垃圾回收擦除&＃xff1b;如果没有对应 的数据则把文件移到deleted目录&＃xff0c;则删除空的tnode tree&＃xff0c;最后释放object&＃xff0c;并写入一个新的object header&＃xff0c;oh->file_szie &＃61; 0。目录文件比较简单&＃xff0c;最后释放object&＃xff0c;并写入一个新的object header表示文件被删除

垃圾回收

1. 回收时机
   -> 在yafffs_wr_data_obj入口调用yaffs_check_gc进行垃圾回收
   -> 在yaffs_bg_thread_fn垃圾回收线程中进行回收&＃xff0c;该线程会定时被唤醒&＃xff0c;根据剩余空间的多少&＃xff0c;定时间隔会动态调整&＃xff0c;该线程是非实时的&＃xff0c;最后调用yaffs_check_gc进行垃圾回收
2. 回收策略
   根据空闲擦除块的数量判断空间是否紧张&＃xff0c;分为如下两种策略&＃xff1a;
   ->aggressive garbage collection&＃xff0c;比较紧急的回收&＃xff0c;yaffs_find_gc_block找到符合条件的擦除块条件比较宽裕&＃xff0c;具体体现以下两个指标的计算上&＃xff1a;

/* 表示擦除块dev->gc_page_in_use的阈值&＃xff0c;这个阈值越大擦除块越好选择 */threshold &＃61; dev->param.chunks_per_block;/* 表示选择擦除块的范围&＃xff0c;比较紧急的时候要搜索所有的擦除块找合适 的进行回收 */iterations &＃61; dev->internal_end_block - dev->internal_start_block &＃43; 1;


->“leasurely” garbage collection&＃xff0c;非紧急的回收&＃xff0c;yaffs_find_gc_block找到符合条件的擦除块条件比较严格&＃xff0c;具体体现在以下两个指标的计算上&＃xff1a;

/* 表示找全脏的&＃xff0c;无效chunk的块进行回收 */threshold &＃61; background ? (dev->gc_not_done &＃43; 2) * 2 : 0;/* 表示只在很小的范围内搜索这样的擦除块 */iterations &＃61; (dev->internal_end_block - dev->internal_start_block &＃43; 1) / 16 &＃43; 1;


2. 回收过程
   -> 首先选择合适进行回收的擦除块&＃xff0c;由yaffs_find_gc_block来完成&＃xff0c;当block不包含shrink flag时&＃xff0c;则它适合gc&＃xff1b;如果擦除块包含shrink flag标志&＃xff0c;则已完成chunk分配且最早被使用的block合适gc
   -> 如果该擦除块还有有效的chunk&＃xff0c;则要将正使用的chunk挪到空闲的block上&＃xff0c;来腾出这个比较脏的block&＃xff0c;由yaffs_gc_process_chunk完成
   -> 当整个擦除块无有效chunk时&＃xff0c;yaffs_block_became_dirty调用yaffs_erase_block把该擦除块擦除掉