JFFS2

About 6 min

JFFS2

基本概念

JFFS2是Journalling Flash File System Version 2(日志文件系统)的缩写,是针对MTD设备的日志型文件系统。

OpenHarmony内核的JFFS2主要应用于NOR FLASH闪存,其特点是:可读写、支持数据压缩、提供了崩溃/掉电安全保护、提供“写平衡”支持等。闪存与磁盘介质有许多差异,直接将磁盘文件系统运行在闪存设备上,会导致性能和安全问题。为解决这一问题,需要实现一个特别针对闪存的文件系统,JFFS2就是这样一种文件系统。

运行机制

关于JFFS2文件系统的在存储设备上的实际物理布局,及文件系统本身的规格说明,请参考JFFS2的官方规格说明文档

这里仅列举几个对开发者和使用者会有一定影响的JFFS2的重要机制/特征:

  1. Mount机制及速度问题:按照JFFS2的设计,所有的文件会按照一定的规则,切分成大小不等的节点,依次存储到flash设备上。在mount流程中,需要获取到所有的这些节点信息并缓存到内存里。因此,mount速度和flash设备的大小和文件数量的多少成线性比例关系。这是JFFS2的原生设计问题,对于mount速度非常介意的用户,可以在内核编译时开启“Enable JFFS2 SUMMARY”选项,可以极大提升mount的速度。这个选项的原理是将mount需要的信息提前存储到flash上,在mount时读取并解析这块内容,使得mount的速度变得相对恒定。这个实际是空间换时间的做法,会消耗8%左右的额外空间。
  2. 写平衡的支持:由于flash设备的物理属性,读写都只能基于某个特定大小的“块”进行,为了防止某些特定的块磨损过于严重,在JFFS2中需要对写入的块进行“平衡”的管理,保证所有的块的写入次数都是相对平均的,进而保证flash设备的整体寿命。
  3. GC(garbage collection)机制:在JFFS2里发生删除动作,实际的物理空间并不会立即释放,而是由独立的GC线程来做空间整理和搬移等GC动作,和所有的GC机制一样,在JFFS2里的GC会对瞬时的读写性能有一定影响。另外,为了有空间能被用来做空间整理,JFFS2会对每个分区预留3块左右的空间,这个空间是用户不可见的。
  4. 压缩机制:当前使用的JFFS2,底层会自动的在每次读/写时进行解压/压缩动作,实际IO的大小和用户请求读写的大小并不会一样。特别在写入时,不能通过写入大小来和flash剩余空间的大小来预估写入一定会成功或者失败。
  5. 硬链接机制:JFFS2支持硬链接,底层实际占用的物理空间是一份,对于同一个文件的多个硬连接,并不会增加空间的占用;反之,只有当删除了所有的硬链接时,实际物理空间才会被释放。

开发指导

对于基于JFFS2和nor flash的开发,总体而言,与其他文件系统非常相似,因为都有VFS层来屏蔽了具体文件系统的差异,对外接口体现也都是标准的POSIX接口。

对于整个裸nor flash设备而言,没有集中的地方来管理和记录分区的信息。因此,需要通过其他的配置方式来传递这部分信息(当前使用的方式是在烧写镜像的时候,使用bootargs参数配置的),然后在代码中调用相应的接口来添加分区,再进行挂载动作。

制作JFFS2文件系统镜像

使用mkfs.jffs2工具,制作镜像默认命令如下。页大小默认为4KiB,eraseblock大小默认64KiB。若实际参数与下面不同时,修改相应参数。

./mkfs.jffs2 -d rootfs/ -o rootfs.jffs2
1

表 1 指令含义表(更详细的介绍可以通过mkfs.jffs2 --help来查看)

指令

含义

-s

页大小,不指定默认为4KiB

-e

eraseblock大小,不指定默认为64KiB

-p

镜像大小。在镜像文件后面,用0xFF填充至指定大小,不指定则用0xFF填充至eraseblock对齐。

-d

要制作成文件系统镜像的源目录

-o

要制成的镜像名称

挂载JFFS2分区

调用int mount(const char *source, const char *target, const char *filesystemtype, unsigned long mountflags, const void *data)函数实现设备节点和挂载点的挂载。

该函数有五个参数,第一个参数const char *source,表示设备节点,第二个参数const char *target表示挂载点。第三个参数 const char *filesystemtype,表示文件系统类型。

最后两个参数unsigned long mountflags和const void *data表示挂载标志和数据,默认为0和NULL;这一操作也可以在Shell中使用mount命令实现,最后两个参数不需要用户给出。

运行命令:

OHOS # mount /dev/spinorblk1 /jffs1 jffs2
1

将从串口得到如下回应信息,表明挂载成功。

OHOS # mount /dev/spinorblk1 /jffs1 jffs2
mount OK
1
2

挂载成功后,用户就能对norflash进行读写操作。

卸载JFFS2分区

调用int umount(const char *target)函数卸载分区,只需要正确给出挂载点即可。

运行命令:

OHOS # umount /jffs1
1

将从串口得到如下回应信息,表明卸载成功。

OHOS # umount /jffs1
umount ok
1
2