YAFFS2文件系统详解：垃圾回收机制

"本文介绍了YAFFS2文件系统在NAND flash上的运作机制，特别是垃圾回收的细节。YAFFS2是专为NAND flash设计的嵌入式文件系统，优化了大容量NAND芯片的支持。文章详细阐述了文件的写入、删除流程，以及垃圾回收的时机和策略。" YAFFS2文件系统是一个针对NAND flash存储器优化的嵌入式文件系统，相较于早期的YAFFS，YAFFS2更适合处理大容量的NAND芯片。在NAND flash中，数据存储是以块（Block）为单位进行擦除，以页（Page）为单位进行读写，每个页包含数据区和Out-Of-Band（OOB）区域。YAFFS2中，页被称为Chunk，用于存放实际数据和附加信息。 在文件写入过程中，YAFFS2通过yaffs_file_write函数执行，根据文件内偏移计算logical chunk index，并分配空闲chunk。数据首先写入页缓存，如果数据对齐则直接写入chunk，否则可能需要利用内部cache。删除文件时，YAFFS2采用软删除，普通文件和目录文件的处理略有不同，但都会释放内存中的tnode tree并更新对象头（object header），准备进行垃圾回收。 垃圾回收是YAFFS2文件系统的关键部分，它确保了空间的有效利用。回收时机包括在写入数据时触发和垃圾回收线程定时唤醒。根据空闲擦除块的数量，垃圾回收策略分为紧急（aggressive garbage collection）和非紧急（"leasurely" garbage collection）两种。前者对擦除块的选择条件较宽松，后者则寻找全脏且无有效chunk的块。yaffs_find_gc_block函数负责选择合适的擦除块，考虑因素包括shrink flag和块的使用情况。 在垃圾回收过程中，首先挑选适合作为GC目标的块，如果包含shrink flag，会选择最早被使用的块。如果擦除块仍有有效chunk，这些chunk会被移动到空闲块，以便腾出空间。这一过程确保了NAND flash的有效管理和空间的高效利用。 YAFFS2通过精细的文件操作管理和高效的垃圾回收策略，适应了NAND flash的特性，提供了可靠的存储解决方案。其设计理念和实现方式对于理解和优化嵌入式系统的文件系统性能具有重要意义。