AFFS2 的 `yaffs_ext_tags` 数据结构详解

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_used	0	1 (bit)
  obj_id	0-3	4
  chunk_id	4-5	2
  serial_number	6-7	2
  n_bytes	8-9	2
  ecc	10-13	4
  block_bad	14	1 (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