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AFFS2 的 `yaffs_ext_tags` 数据结构详解

news 来源：原创 2025/7/12 19:00:04

YAFFS2 的 yaffs_ext_tags 数据结构详解

yaffs_ext_tags 是 YAFFS2 文件系统中用于 管理 NAND 闪存页的元数据 的核心结构体，存储在 NAND 的 OOB（Out-Of-Band）区域。它记录了数据块的归属、状态、校验信息等关键元数据，是 YAFFS2 实现 快速挂载、数据恢复 和 垃圾回收 的基础。以下是其详细解析：

1. 结构体定义
struct yaffs_ext_tags {unsigned chunk_used:1;      // 标记该页是否被使用（1=有效数据，0=空闲）unsigned obj_id:20;         // 所属对象的唯一标识符（文件/目录的ID）unsigned chunk_id:10;       // 页在文件中的逻辑编号（从0开始）unsigned serial_number:15;  // 序列号（用于块版本控制）unsigned n_bytes:10;        // 页内有效数据字节数（非全页写入时使用）unsigned ecc:12;            // ECC校验码（可选，依赖硬件支持）unsigned block_bad:1;       // 标记所属块是否为坏块（1=坏块）// ... 其他扩展字段（根据YAFFS2版本可能不同）
};
2. 关键字段解析
字段作用
chunk_used标识当前页是否存储有效数据。若为 0，垃圾回收时可擦除该页。
obj_id关联到 yaffs_obj 的 obj_id，表示该页属于哪个文件/目录。
chunk_id页在文件中的逻辑偏移量（如 0 表示文件头，1 表示第二个数据块）。
serial_number块的序列号，用于磨损均衡和版本控制（防止旧数据覆盖新数据）。
n_bytes实际存储的有效数据长度（支持非整页写入，如文件末尾部分填充）。
ecc错误校正码（ECC），用于检测和纠正数据错误（需硬件支持）。
block_bad标记当前页所属的块是否为坏块。若为 1，YAFFS2 会跳过该块。
3. 存储位置与布局
  • OOB 区域：
    每个 NAND 页的 OOB 区域通常为 64 字节，yaffs_ext_tags 占用其中一部分（具体大小由YAFFS2配置决定）。
    典型布局：
    字段字节偏移长度（字节）
    chunk_used01 (bit)
    obj_id0-34
    chunk_id4-52
    serial_number6-72
    n_bytes8-92
    ecc10-134
    block_bad141 (bit)
4. 核心功能
(1) 数据归属与快速挂载
  • 挂载时扫描：
    YAFFS2 通过遍历所有块的 yaffs_ext_tags，快速重建文件系统元数据（如 yaffs_obj 树）。
  • 对象关联：
    obj_id 和 chunk_id 共同定位数据所属文件及位置，无需依赖中央目录表。
(2) 数据完整性保护
  • ECC校验：
    若硬件支持，YAFFS2 使用 ecc 字段检测和纠正数据错误。
  • 坏块隔离：
    block_bad 标记坏块，防止后续写入操作使用已损坏的块。
(3) 垃圾回收（GC）优化
  • 无效数据识别：
    通过 chunk_used 和 obj_id，GC 可快速识别可回收的无效页。
  • 磨损均衡：
    serial_number 记录块的擦除次数，优先回收低序列号的块。
5. 操作流程示例
(1) 写入数据页
struct yaffs_ext_tags tags;
memset(&tags, 0, sizeof(tags));
tags.chunk_used = 1;
tags.obj_id = file->obj_id;
tags.chunk_id = chunk_num;
tags.n_bytes = data_len;
tags.serial_number = block->seq_number

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