UBIS分析：重要结构体

1、UBIFS中的重要的结构体用leeming的话来说，一个大的工程中，最最核心的往往是数据结构体的定义。所以看 代码不急着看c文件，而是主要看document和h文件，来理解设计者的思路，这样才能走对路。1. struct ubi_deviceUBI中对于一个 UBI设备的抽象是以 struct ubi_device来定义，其中包括了该 UBI设备 的各种信息。struct ubi_device struct cdev cdev;struct device dev;int ubi_num;/UBI设备的标号，在 ubiattach用户程序时以-d选项来输入char ubi_ namesizeof

2、(UBI_NAME_STR)+5;/ubi设备的名称int vol_count;在该UBI设备中有多少个 volumestruct ubi_volume *volumesUBI_MAX_VOLUMES+UBIN T_VOL_COUNT;spinl ock_t volumes_lock;int ref_co unt;int image_seq;int rsvd_pebs;/保留的 LEB 数目int avail_pebs;/ 可用的 LEB 数目int beb_rsvd_pebs;/为坏块处理而保留的LEB数目int beb_rsvd_level;/为坏块处理而保留的LEB的正常数目int au

3、toresize_vol_id;int vtbl_slots;int vtbl_size;/volume 表的大小(bytes)struct ubi_vtbl_record *vtbl;/ 内存中 volume 表的拷贝struct mutex device_mutex;int max_ec;/最大的 erase counter/* Note, mean_ec is not updated run-time - should be fixed */int mean_ec;/平均 erase counter/* EBA sub-system's stuff */un sig ned lo

4、ng long global_s qnum;spinl ock_t ltree_lock;struct rb_root ltree;struct mutex alc_mutex;/* Wear-leveli ng sub-system's stuff */struct rb_root used;/ 一个红黑树，其中是已用的blcokstruct rb_root erron eous;/ RB-tree of erron eous used physical eraseblocksstruct rb_root free;/红黑树的根，其中是没有用到的blockstruct rb_root

5、 scrub;/ 需要擦除的 blcokstruct list_head pqUBI_PROT_QUEUE_LEN;int pq_head;spinl ock_t wl_lock;struct mutex move_mutex;struct rw_semaphore work_sem;int wl_scheduled;struct ubi_wl_e ntry *lookuptbl; a table to quickly find a &struct ubi_wl_e ntry object for any physical eraseblock,，一个 struct ubi_wl_en

6、try 类型的数组，以 pnum 为下标，记录该 UBI设备的每一个blockstruct ubi_wl_e ntry *move_from; physical eraseblock from where the data is being movedstruct ubi_wl_e ntry *move_to; physical eraseblock where the data is being moved toint move_to_put;标志位，用于标志目的LEB是否被putstruct list_head works;/ list of pending worksint works_

7、co un t; count of pending worksstruct task_struct *bgt_thread;/UBI 的后台进程int thread_e nabled;char bgt_ namesizeof(UBI_BGT_NAME_PATTERN)+2;后台进程的名字struct no tifier_block reboot_ no tifier;/ 内核通知链/* I/O sub-system's stuff */long long flash_size;/MTD 分区的大小int peb_count;/LEB 的数目int peb_size;/LEB 的大小(每

8、一个 block 的大小)int bad_peb_cou nt; 坏块数目int good_peb_count;/ 能使用的 LEB 数目int erron eous_peb_co unt;int max_err on eous;int mino_size;最小操作单元的大小，也就是一个page的大小int hdrs_m in_i o_size;int ro_mode;int leb_size;/逻辑块的大小，一般等于peb_sizeint leb_start;/逻辑块块从物理块中那一块开始算，也就是之前的物理块保留用于其他目 的int ec_hdr_alsize;/ size of the

9、EC header alig ned to hdrs_min_io_sizeint vid_hdr_alsize; /size of the VID header alig ned to hdrs_min_io_sizein t vid_hdr_offset;/VID 头部在一块之中的偏移量。一般是一个pagesizeint vid_hdr_aloffset;/ starti ng offset of the VID header alig ned to hdrs_min_io_sizeint vid_hdr_shift/ contains vid_hdr_offset - vid_hdr_a

10、loffsetun sig ned int bad_allowed:1;un sig ned int no r_flash:1;/ non-zero if work ing on top of NOR flashstruct mtdnfo *mtd;/指向MTD分区信息，我们知道，UBI层是构建在 MTD层之上的。void *peb_buf1;/ 一个缓冲区，大小为一个block的大小void *peb_buf2; / 一个缓冲区，大小为一个block的大小struct mutex buf_mutex;struct mutex ckvol_mutex;#ifdef CONFIG_MTD_UBI

11、_DEBUG_PARANOIDvoid *dbg_peb_buf;struct mutex dbg_buf_mutex;#en dif;2. struct ubi_vtbl_record下一个重要的结构体struct ubi_vtbl_record，在认识这个结构体之前我们先看一副截图B ubidttach /dev/ubi_ctri -m u -d aUB1 :attachinq ntdB to uibiophasical erasehlock size i52289 byttS (512 KiR)UBI:logical f51d»d bptesUBI:sraallest if l

12、ash I/O unit:4096UB1 :VIDr offset:(JLlgnoti 4096)UB1 :data oFfset:UB| iattached nitd B to ubi 0UBI:HTD Mevd" none:UBI:HTD device size:hiBUB1 :number of good PEBs:UBI :number uF bd PEBu:0UBI 1nax. aliamed ualunps:UBI：war=leveling threshold:UBI：number of internal uolunes:1UBI :number cm- user u&g

13、t;olum«s:1UBX :PEBs：983UBI itotal number of reserved PElBs： 10ASUBI：number of PEBs reserved forbad PEB hanilling:UBI：nax/Fiean erse coumter: 2/1UBI :sequence nunber: QUBX :bdCkgrounJ Eoatl "ubiPIO 321UBI device nunber &, total 2MB LEBs (1QS696M081finB.fi IliB) , auailmbjg 993 LEBs (5fl

14、73223dB htes这幅截图是我们在attach 一个设备时候的打印内容，红色的划线部分是我们要注意的内容：in ternal volume什么是internal volume ?它是与下面的 user volume相区别的。internal volume是内核使用来保持相应的信息的，那么它保持的是什么呢？它保持的是volume table。它是以struct ubi_vtbl_record 数据结构的格式来保持的。struct ubi_vtbl_record _be32 reserved_pebs; how many physical eraseblocks are reserved f

15、or this volume_be32 alig nmen t; volume alig nment_be32 data_pad; how many bytes are unu sed at the end of the each physical eraseblock to satisfy the requested alig nment_u8 vol_type;/volume 的类型，分为动态和静态两种，动态volume可以动态的改变它的大小_u8 upd_marker;_be16 n ame_le n; /volume n ame len gth_u8 n ameUBI_VOL_NAME

16、_MAX+1; /volume name_u8 flags;_u8 paddi ng23;_be32 crc; _attribute_ (packed);3. struct ubi_volumestruct ubi_volume是对UBI设备上每一个 volume的抽象。struct ubi_volume struct device dev;struct cdev cdev;struct ubi_device *ubi; 该 volume 在哪一个 UBI 设备上int vol_id;/volume 标号int ref_count;引用次数(不知道什么用途)int readers;/ nu m

17、ber of users hold ing this volume in read-only modeint writers;/ nu mber of users holdi ng this volume in read-write modeint exclusive;/ whether somebody holds this volume in exclusive modeint reserved_pebs;该 volume 中保留的 peb 数int vol_type;/volume 类型int usable_leb_size;/ logical eraseblock size witho

18、ut paddi ngint used_ebs可用 PEB 数目int last_eb_bytes; how many bytes are stored in the last logical eraseblocklong long used_bytes;/ 已用空间大小int alig nment;int data_pad;int name_len;/volume 名字的长度char nameUBI_VOL_NAME_MAX + 1;int upd_ebs;int ch_lnum; LEB nu mber which is being cha nging by the atomic LEB

19、cha nge operatio n（这样在后面修改LEB数据的操作中可以看到）int ch_dtype;long long upd_bytes;long long upd_received;void *upd_buf;int *eba_tbl;/ EBA table of this volume ，极其重要，LEB到PEB得影射关系需要查该表 来获得un sig ned int checked:1;un sig ned int corrupted:1;un sig ned int upd_marker:1;un sig ned int updati ng:1;un sig ned int c

20、ha ngin g_leb:1;un sig ned int direct_writes:1;4. struct ubi_sca n_info这个结构体是在 attach的过程中使用的。 在attach的过程中，UBIFS需要获知该设备上每一 个PEB的状态，然后为重新挂载文件系统做准备。struct ubi_sca n_info struct rb_root volumes;/volume 的红黑树的根节点下面是4个链表，是在扫描的过程将扫描的block进行分类，然后连接到下面4个链表中的其中一个。struct list_head corr;struct list_head free;str

21、uct list_head erase;struct list_head alie n;int bad_peb_cou nt; 坏块数int vols_found;/volume 数int highest_vold;/volume的最高标号int alie n_peb_co unt;int is_empty;标志位，用于表示该UBI设备是否为空的，在上面所说的扫描过程被置位int min_ec; 最小 erase counterint max_ec; 最大 erase counterunsigned long long max_sqnum;/64 位的 sqnumint mean_ec;/平均

22、 erase counteruin t64_t ec_sum;int ec_co unt;int corr_co unt;5 struct ubi_sca n_leb在上面的struct ubi_scan_info中我们说到了在 attach操作中的扫描过程，并且说到了structubi_scan_info中的4个队列，是将扫描的每一个 block的信息抽象，然后挂载到这些队列中 去，下面就简单的说一下对于block扫描信息的抽象。struct ubi_sca n_leb int ec;/erase counter,用于均衡损耗目的，以后详细介绍每一个卷的eba_table就是由下面两个成员构

23、成的。int pnum;物理块标号int Inum;/逻辑块标号int scrub;un sig ned long long sqnum;union struct rb_node rb;struct list_head list; u;6. struct ubi_ec_hdr我们知道UBIFS是一个 Wear-level的文件系统，即均衡损耗。我们就以struct ubi_ec_hdr 这个开始重要结构体的介绍。struct ubi_ec_hdr _be32magic;_u8versi on;_u8paddi ng13;_be64ec; /* Warning: the curre nt lim

24、it is 31-bit any way! */_be32vid_hdr_offset;_be32data_offset;_be32image_seq;_u8paddi ng232;_be32hdr_crc; _attribute_ (packed);我们注意其中的一个成员变量为_be64 ec，ec是什么，ec就是erase counter。我们知道NANDFLASH 是的擦除是有次数限制的，当擦除的次数太多的时候，就会变成坏块。什么是均衡损耗，就是在文件系统的管理下，我们不能对其中的一块进行过多的擦除操作。我们来看函数 ensure_wear_leveling ,它只要是来判断 UBI设备

25、是否需要进行均衡损耗的相 关处理，这儿就有两个问题了。1它判断的依据是什么。2它会进行什么样的相关来避免对一个可擦出块进行过多的擦除操作。那么我们先来回答第一个问题，在WL子系统中，所有的可擦出块都归WL子系统来进行管理。这是一个 RB数，我们来其中的每一个结点。struct ubi_wl_e ntry union struct rb_node rb;struct list_head list; u;int ec;int pnum;说白了，WL只关心一个东西，那么就是ec的数值。下面是 wear_leveling_worker函数中的一段核心代码：e1 = rb_e ntry(rb_first

26、(&ubi->used), struct ubi_wl_e ntry, u.rb);e2 = fin d_wl_e ntry(&ubi->free, WL_FREE_MAX_DIFF);if (!(e2->ec - e1->ec >= UBI_WL_THRESHOLD)从used中队里中取出一个LEB，显然EC是最小的(每擦除一次，EC值加一)，再从free队列中取出一个 EC值最大的LEB。如果两个LEB的ec差值大于了 UBI_WL_THRESHOLD ，那么就需要进行 WL操作了。那么多操作是什么呢？err = ubi_eba_copy_le

27、b(ubi, e1->p num, e2->p num, vid_hdr);将内容从一个LEB搬到另外一个LEB中去。6.struct ubi_vid_hdr在上面EC头部中有一个成员变量是vid_hdr_offset，是指vid_hdr在FLASH中的偏移量，接着分析第二重要的数据结构struct ubi_vid_hdr。struct ubi_vid_hdr be32magic;u8versi on;u8vol_type;u8copy_flag;u8compat;be32vol_id;be32lnum;u8paddi ng14;be32data_size;be32used_ebs

28、;be32data_pad;be32data_crc;u8paddi ng24;be64sqnum;u8paddi ng312;be32hdr_crc; _attribute_ (packed);这其中最重要的成员变量是_be32 vol_id和_be32 Inum。vold是标示该LEB属于哪儿 一个volume。Lnum是指与该PNUM相对于的Inum。对于上层而言，我们操作的是逻辑块， 也就是Inum,但是最终需要将数据写进 pnum中去，在ubi_eba_write_leb函数中有这样的一 句：pnum = vol->eba_tbl Inu m;每一个volume都有一个eba_

29、tbl，是在扫描的时候建立的。如果该 Inum没有影射，那么调 用ubi_wl_get_peb来获得一个 pnum,并相应的修改 volume的eba_tbl;7. struct ubi_sca n_volume struct ubi_sca n_vo lume int vol_id;/volume 标号int highest_lnum;/该volume中的最高逻辑块标号int leb_count;/leb 数目int vol_type;/volume 类型int used_ebs;已用 PEB 数int last_data_size;int data_pad;int compat;struct rb_node rb;/不清楚具体目的，猜想应该是一个节点的cache,缓存的是刚刚访问的结点struct rb_root root;这儿主要注意一下上面的struct rb_root root变量，这个成员是一个红黑树的根，用来链接在扫描的过程中发现的属于该volume的PEB。这个结构体是在扫描的过程中读VID头部建立起来的关于volum