UBIFS文件系统分析（三）：UBIFS的六个area

UBIFS中一共分为六个区，分别为

superblock area

master node area

journal (or log)area

LPT(LEB properties tree) area

Orphan area

The mian area

对于第一个区我不准备做介绍，因为superblock是每一个文件系统必备的。

MASTER AREA:UBIFS为了进行垃圾回收，采用了node结构来进行文件的管理，什么是node？我觉得以UBIFS中的一个inode node来打个比方。

struct ubifs_ino_node {

       struct ubifs_ch ch;

       __u8 key[UBIFS_MAX_KEY_LEN];

       __le64 creat_sqnum;

       __le64 size;

       __le64 atime_sec;

       __le64 ctime_sec;

       __le64 mtime_sec;

       __le32 atime_nsec;

       __le32 ctime_nsec;

       __le32 mtime_nsec;

       __le32 nlink;

       __le32 uid;

       __le32 gid;

       __le32 mode;

       __le32 flags;

       __le32 data_len;

       __le32 xattr_cnt;

       __le32 xattr_size;

       __u8 padding1[4]; /* Watch 'zero_ino_node_unused()' if changing! */

       __le32 xattr_names;

       __le16 compr_type;

       __u8 padding2[26]; /* Watch 'zero_ino_node_unused()' if changing! */

       __u8 data[];

} __attribute__ ((packed));

node就是文件信息和数据的一个结合。上面的结构体中除了__u8 data[]之外都可以称之为文件信息，而__u8 data[]称之为文件数据。为了便于垃圾回收，文件系统必须为所有的文件建立这样的树状结构来进行管理。

为了降低启动时的扫描时间和运行的内存消耗，UBIFS将这样的树状结构保持在FLASH上，而不是在内存中。但是问题就来，怎么知道这棵树的根在哪儿？

所以master区就是为了这样的目的，当然不仅仅是为了这样的目的，这棵树的根就保存在master area中。

Journal area：上面我们提到了UBIFS中这样的树状结构是保存在flash中，那么就带来了一个问题，每次更新文件（不管是写入、修改还是删除），相应的文件信息和数据都会发生变化，那么这颗树种的结点也会发生变化。而我们知道NANDFLASH的特点，每次重新写入之前必须擦除，可见这样频繁的操作带来的是效率的低下。问了降低片上结点频繁的更新，UBIFS中创建了journal区，在其中缓存对结点的修改，然后一次写到NANDFLASH上去，这样就降低了更新的频率。UBIFS会在内存中建立TNC树（tree node cache），是对flash中这棵树的缓存，这样不可能每次都要到FLASH上去读出node结点的相关信息。在FLASH中的index node在TNC树中为znode。

LPT AREA:我们上面提到了journal area的目的，就是降低数据的更新频率。但是数据如何更新呢？也就是说，这些新添加的数据写往何处？所以必须对flash中每一个块的空间使用情况有一个了解，这就是这儿LPT（LEB properties tree）的目的。LEB properties中主要包含三个重要的参数：free space、dirty space 和whether the eraseblock is an index eraseblock or not。空闲空间是指可擦除块中未使用的空间。Dirty space 是指一个可擦除块中废弃的（被trunk掉的）和填充的空间的字节数（UBIFS中存在minI/O，也就是最小的写入数据字节数，如果数据不够，就需要padding来填充）。我们上面提到了master区中放的是node树的根，那么它的枝放在哪儿呢？是以index node的形式存放在可擦除块中，所以需要标记一下知道main area中这个可擦除块中存放的是否是index node。LPT area的大小是根据分区的大小来确定的。LPT也有自己的LPT，这是什么意思，就是LPT内部建立了一个ltab（LEB properties table，因为LPTarea所占的可擦出块毕竟是少数，所以采用表的形式），是LPT表所占LEB的LPT。LPT也是在commit的时候更新的。

ORPHAN  AREA:在理解在这个区的作用之前，我们必须准确的了解inode node结点在UBIFS中的作用。用这篇文章中的话来解释的话，A node that holds the metadata for an inode，Every inode has exactly one（non-obsolete）inode node。Orphan area is an area for storing the inode numbers of deleted by still open inodes，needed for recovery from unclean unmounts。

MAIN AREA:这个区就不用多说了，是用来存放文件数据和index结点的。