闪存文件系统

测试

# 编译
make
# 安装
make install
# 查看注册的新文件系统
cat /proc/filesystem
# 卸载
make uninstall

# 支持挂载文件系统，查看状态
# 生成测试文件并格式化
make mkimg
# 挂载文件系统
make mount
# 可用以下命令查看挂载的文件系统
mount
stat -f /mnt
stat /mnt
# 卸载文件系统
make umount

设计

实现过程

mkfs.babyfs

1. 创建 super_block，填充数据并写到设备文件上。计算数据块开始的 block，nr_dstore_blocks
2. 写 inode_bitmap，第一个 64bit 设置为 0x0000000000000001，其余的都是 0x0000000000000000。1 表示占用，0 表示空闲
3. 写 inode_table。创建 root_inode 并填充数据，写到 inode block。此时还没有分配数据块给这个 inode
4. 写 datablock_bitmap，第一个 64bit 设置为 0x0000000000000001，等会要给 root_inode 分配一个目录块填充目录项，其余的也是 0x0000000000000000。1 表示占用，0 表示空闲
5. 写 first_block，往里面添加 "." 和 ".." 目录项，设置 root_inode->i_blocks 索引数组

mount

借助 vfs 提供的 mount_bdev 方法挂载块设备上的文件系统，只需要传入自定义的 babyfs_fill_super 方法，该方法主要执行步骤为：

1. 设置逻辑块大小
2. 读取磁盘上的超级块，以初始化 vfs 超级块实例
3. 读取磁盘上的 inode，以初始化根目录的 inode 实例
4. 最后新建根目录的 dentry 实例，并与 inode 实例相关联

参考

《Linux 内核设计与实现》第 13、14、16 和 17 章

《深入理解 Linux 内核》

测试

当挂在的文件系统为 50M 时，分布如下

64行/块，
/*
 * babyfs partition layout
 * +---------------+
 * |  superblock   |  1 block，0，2-65
 * +---------------+
 * |  inode bitmap |  1 block，1，66-129
 * +---------------+
 * |  inode table  |  1024 block，2-1025，130-65665
 * +---------------+
 * | block bitmap  |  6 block，1026-1031，65666-66049
 * +---------------+
 * |    data       |
 * |      blocks   |  1032- ，rest of the blocks
 * +---------------+
 */

安装 F2FS

安装 F2FS 格式化工具

sudo apt-get install -y f2fs-tools
# 使用
mkfs.f2fs -l f2fs /dev/sda

# 示例
dd if=/dev/zero of=device bs=4K count=128000 (创建500M)
losetup /dev/loop0 device
mkfs.f2fs -l f2fs /dev/loop0
mount -t f2fs /dev/loop0 /mnt/f2fs

# 拷贝内核文件
cp -r linux-4.17.12/fs/f2fs .
# 修改 Makefile 添加内容
KDIR:=/lib/modules/$(shell uname -r)/build
all:
	make -C $(KDIR) M=$(PWD) modules
# 安装模块
make && sudo insmod f2fs.ko

API

https://www.debugger.wiki/article/html/1558843231417175

https://linux-kernel-labs.github.io/refs/heads/master/labs/filesystems_part1.html#fillsupersection

mount 系统调用过程

https://zhuanlan.zhihu.com/p/67686817

open 系统调用过程

https://juejin.cn/post/6844903937036779533

buffer_head 结构体

https://www.huliujia.com/blog/b332e9cef68c8d3efe84778931ffb98a6173812d/

ext2文件系统

https://wenku.baidu.com/view/946bb6c48bd63186bcebbcb5.html

网上已经实现的简单文件系统参考

tinyfs ouichefs dummyfs naivefs