Fuchsia OS 简体中文文档 2021

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  8. 概念
  10. 文件系统
  12. MinFS

MinFS

MinFs 是一个基于 Zircon 构建的简单的，类 unix 文件系统，它目前支持文件大小最高为4GB。

使用MinFS

虚拟设备(限 QEMU )

  • 创建一个磁盘镜像来存储 MinFS

    # (Linux)
$ truncate --size=16G blk.bin
# (Mac)
$ mkfile -n 16g blk.bin

    • 在你的平台上执行zircon脚本，通过 ‘–’ 直接向 QEMU 传递参数，然后使用 ‘-hda’ 来指定文件。如果你想增加额外的设备，你可以通过 ‘-hdb’, ‘-hdc’ 等参数进行增加。
    fx set bringup.x64
fx build
fx qemu -- -hda blk.bin

真实设备（ QEMU 和实体硬件）

警告：在真实硬件上，/dev/class/block/...指的是真实存储设备( USB、SSD 等)。

注意不要格式化错误的设备。如果有疑问，请仅通过QEMU运行以下命令。可以使用 lsblk 命令查看有关可从 Zircon 访问的设备的更多信息。

  • 在 Zircon 中，可以使用 lsblk 列出系统中当前的块设备。在下面的示例系统中，/dev/class/block/000 是一个真实的块设备。

    > lsblk
ID  DEV      DRV      SIZE TYPE           LABEL
000 block    block     16G

  • 将此块设备 GPT 格式化。

    > gpt init /dev/class/block/000
...
> lsblk
ID  DEV      DRV      SIZE TYPE           LABEL
002 block    block     16G

  • 对这个块设备 GPT 格式化后，接下来检查是否生效(注：GPT 格式化后，设备号可能会更改。 使用 lsblk 跟踪引用块设备)。

    > gpt dump /dev/class/block/002
blocksize=512 blocks=33554432
Partition table is valid
GPT contains usable blocks from 34 to 33554398 (inclusive)
Total: 0 partitions

  • gpt dump 能够获得一些重要的信息：(1)块容量大小，(2)哪些块最终能被使用。使用 MinFS 格式的文件对磁盘进行填充。

    > gpt add 34 20000000 minfs /dev/class/block/002

  • 在 Zircon 中，使用 MinFS 来对分区进行格式化。可以使用 lsblk 来查看整个磁盘或者小一点的分区。如果格式化输出后分区设备时叫003，那么在路径中就会有/dev/class/block/003。

    > mkfs  minfs

  • 如果你希望在启动的时候自动挂载设备，可以使用GPT工具设置设备的类型。设置后，你还是需要使用lsblk来重新分配你的磁盘。我们想对第0号分区进行类型编辑。那么我们可以使用关键字 ‘fuchsia-data’ 来设置 GUID ，但是 GUID 类型需要是 ‘fuchsia-data’ 已经支持的。

    > gpt edit 0 type fuchsia-data

  • 启动后，分区将会被自动挂载到 /data 下面。

  • 如果你不想分区被自动挂载，你可以更新分区（或 GUID ）的可见性,然后手动挂载。

    > mount  /data

  • 任何写入/data(此 GUID 的挂载点)的文件都将在引导过程中保持不变。 要测试这一点，请尝试在新的 MinFS 卷上创建一个文件，重新启动，然后观察它仍然存在。

    > touch /data/foobar
> dm reboot
> ls /data

  • 要找出在给定路径下的每个子目录中装载了哪个数据块设备/文件系统，请使用以下命令：

    > df

Minfs 操作

以下部分介绍执行哪些 IO 来完成简单的最终用户操作，如 read()/write()。

假设

  • 无论是读操作还是写操作，都不会缓存或批处理。这些操作中的每一个都类似于使用异步和直接 IO 进行调用。
  • 对于重命名：目标文件需要是不存在的。 如果重命名操作的目标是有效文件，则重命名可以删除文件。 这一假设使操作变得简单。
  • “Write”操作向虚拟节点之前未被访问的部分发出单个数据块写入请求。
  • “Overwrite”操作向虚拟节点之前已经分配的部分发出数据块写入请求。

关键词

1.OPERATION：客户端向文件系统发出请求

1.BLOCK TYPE: 每个文件系统操作都会导致访问一种或多种类型的数据块

* Data: 数据块，包含用户数据和目录条目。
* Indirect: 一级文件映射块。
* Dindirect: 二级文件映射块。
* Inode table: 索引块，包含一个或多个索引.
* Inode bitmap: 索引位图，用字节数组表示节点是空闲还是使用。
* Data bitmap: 数据块位图，用字节数组表示数据块是空闲还是使用。
* Superblock: 超级块，对文件系统的结构以及状态数据。

  1. IO TYPE: 它是哪种类型的读/写IO访问
  2. JOURNALED: 是否记录 IO。Reads 表示不会记录读取，但会记录一些写入。
  3. CONDITIONALLY ACCESSED: 根据 OPERATION 的输入参数和文件系统的状态，有条件地访问某些块。
    • No: 始终执行 IO。
    • Yes: 文件系统状态和输入参数决定是否需要此 IO。
  4. READ COUNT: 读取的文件系统数据块数。
  5. WRITE COUNT (忽略 JOURNAL): 写入的文件系统数据块数，写入日志或日志开销不计入此数字。
  6. WRITE COUNT (JOURNAL): 写入日志然后写入最终位置的文件系统数据块数。这不包括用于维护日志状态的日志写入块。

\<请求>统计，例如 "Create Total",给出了读/写的块总数。如关于日志的操作作，日志会在每个操作中再写入两个数据块，即日志条目标题和提交数据块。写<请求>总计数下的数字是写计数(写日志)和日志开销的总和，即每个操作2个数据块。

超级块，索引表，索引位图，数据位图以及日志将在文件系统( mount/fsck )开始时被缓存到内存。因此，这些数据块类型永远不会发出读 IO。

OPERATION BLOCK TYPE IO TYPE JOURNALED CONDITIONALLY ACCESSED READ COUNT WRITE COUNT(IGNORING JOURNAL) WRITE COUNT(WITH JOURNAL) COMMENTS
Lookup/Open Data Read No No >=1 0 0 If the directory is large, multiple blocks are read.
Indirect Read No Yes >=0 0 0 Lookup can be served by direct blocks. So indirect is optional.
DIndirect Read No Yes >=0 0 0 Lookup can be served by direct blocks. So dindirect is optional.
Lookup/Open Total >=1 0 0
Create Data Read No No >=1 0 0 Create involves lookup first for name collisions.
Indirect Read No Yes >=0 0 0
DIndirect Read No Yes >=0 0 0
Data Write Yes No 0 >=1 >=2
Indirect Write Yes Yes 0 >=0 >=0
DIndirect Write Yes Yes 0 >=0 >=0
Inode table Write Yes No 0 1 2 Inode for the new file.
Inode bitmap Write Yes No 0 1 2 Mark inode as allocated.
Data bitmap Write Yes No 0 >=0 >=0 Directory may grow to contain new directory entry.
Superblock Write Yes No 0 1 2 Among other things, allocated inode number changes.
Create Total >=1 >=4 >=10 Includes 2 blocks for journal entry.
Rename Data Read No No >=1 0 0 Rename involves a lookup in source directory.
Indirect Read No Yes >=0 0 0
DIndirect Read No Yes >=0 0 0
Data Write Yes No 0 >=1 >=2 Source directory entry.
Indirect Write Yes Yes 0 >=0 >=0
DIndirect Write Yes Yes 0 >=0 >=0
Inode table Write Yes No 0 1 2 To update source directory inode.
Data Read No No >=0 0 0 Rename involves a lookup in source directory.
Indirect Read No Yes >=0 0 0
DIndirect Read No Yes >=0 0 0
Data Write Yes Yes 0 >=0 >=0 Writing destination directory entry.
Indirect Write Yes Yes 0 >=0 >=0
DIndirect Write Yes Yes 0 >=0 >=0
Inode table Write Yes Yes 0 1 2 To update destination directory inode.
Inode table Write Yes No 0 1 2 Renamed file’s mtime.
Data bitmap Write Yes No 0 >=0 >=0 In case we allocated data, indirect or Dindirect block(s).
Superblock Write Yes No 0 1 2
Rename Total >=1 >=5 >=12 Includes 2 blocks for journal entry.
Read Data Read No No >=1 0 0
Indirect Read No Yes >=0 0 0
DIndirect Read No Yes >=0 0 0
Read Total >=1 0 0
Write Indirect Read No Yes >=0 0 0 Even if the write is not overwriting, we may share (D)indirect block with existing data. Leading to read modify write.
DIndirect Read No Yes >=0 0 0
Data Write No No 0 1 1
Indirect Write Yes Yes 0 >=0 >=0
DIndirect Write Yes Yes 0 >=0 >=0
Inode table Write Yes No 0 1 2 Inode’s mtime update.
Data bitmap Write Yes No 0 1 2 For the allocated block.
Superblock Write Yes No 0 1 2 Change in number of allocated blocks.
Write Total >=0 >=4 >=9 Includes 2 blocks for journal entry.
Overwrite Data Read No Yes >=0 0 0 Read modify write.
Indirect Read No Yes >=0 0 0
DIndirect Read No Yes >=0 0 0
Data Write No No 0 1 1
Indirect Write Yes Yes 0 >=0 >=0
DIndirect Write Yes Yes 0 >=0 >=0
Inode table Write Yes No 0 1 2
Data bitmap Write Yes No 0 1 2 Write new allocation.
Data bitmap Write Yes No 0 >=0 >=0 Free old block. This block bit may belong to allocated block bitmap.
Superblock Write Yes No 0 1 2
Overwrite Total >=0 >=4 >=9 Includes 2 blocks for journal entry.
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