YAFFS垃圾回收机制详解

"这篇文档详细介绍了YAFFS文件系统中的垃圾回收机制，旨在解决NAND FLASH在overwrite操作上的效率问题以及管理空闲空间的问题。YAFFS通过内部的垃圾回收功能，确保在空间不足时能有效地回收脏页，从而重新获取可用空间。此过程主要由后台进程定期执行，以避免在关键时刻造成延迟。" 在NAND FLASH存储器中，由于其特殊的物理特性，直接覆盖数据（overwrite）会导致性能下降。YAFFS（Yet Another Flash File System）文件系统采用了一种称为block-mapping的机制来解决这个问题，但它也带来了新的挑战，即如何准确跟踪文件系统的空闲空间，并高效地回收被修改（脏页）的空间。同时，由于VFS缓存的存在，使得这个问题更加复杂。尽管YAFFS不使用内核的缓存页，但其内部有一个名为yaffs_cache的机制。 YAFFS通过实现一个垃圾回收（Garbage Collection, GC）机制来应对这些问题。当文件系统内部空间不足时，GC会回收脏页以释放空间。垃圾回收通常由后台进程定期执行，以避免在需要快速响应时进行耗时的操作。`yaffs_check_gc`函数负责检查是否需要进行垃圾回收，而`yaffs_bg_gc`函数则是实际执行垃圾回收的函数。当由`yaffs_bg_gc`调用时，`background`参数始终为1，表示后台运行。 在`yaffs_check_gc`函数中，首先检查设备是否已设置检查点（checkpoint）。如果没有，会计算出垃圾回收的紧急程度（urgency），并根据这个值来决定下一次垃圾回收的时间。紧急程度越高，下次回收时间越早。例如，如果urgency大于1，下一次GC将在`now+HZ/20+1`毫秒后进行，以此类推。 垃圾回收的频率不是固定的，而是根据`yaffs_bg_gc_urgency`函数的判断结果动态调整。如果当前空闲块数量充足，垃圾回收会被推迟，以避免不必要的资源消耗。变量`next_gc`记录了下次执行垃圾回收的时间，这样可以确保在需要时进行垃圾回收，同时避免频繁执行。 `yaffs_bg_start`函数启动了一个后台线程`yaffs_bg_thread_fn`，这个线程周期性地调用`yaffs_bg_gc`来执行垃圾回收任务。通过这种方式，YAFFS能够在不影响系统整体性能的情况下，有效地管理和优化NAND FLASH的存储空间。