SylixOS中TPSFS格式化流程简析

1.TPSFS简介

    TPSFS文件系统是一款掉电安全的文件系统，该系统是SylixOS内建文件系统（专利技术），该文件系统有如下特点：

• 采用B+树存储文件数据，读取与定位速度快，空间管理效率高；
• 对数据使用原子操作，掉电安全；
• 64位文件系统，支持EP级别文件长度；
• 大文件处理性能好；
• 支持文件记录锁，可支持大型数据库；
• 支持多块分配机制，提高了系统性能，使得分配器有了充足的优化空间；
• 支持子目录可扩展性，使得在一个目录下可以创建无数多个子目录。

    TPSFS文件系统结构如图 1.1所示。

图 1.1 TPSFS文件系统结构图

超级块是TPSFS的第一个块，其中记录了文件系统的基本信息，如：块大小、块数量、数据块位置、log块位置等。TPSFS中每个数据块都被记录在一个以inode块为根的B+树中。

超级块后是空间管理inode块，inode对应的B+树管理整个磁盘的空闲块，可以理解为将所有空闲块记录到空间管理inode形成一个大文件。与普通文件不同的是，空间管理inode B+树节点的key值为磁盘块区间的物理块号，而普通文件的key值为该块区间在文件中的偏移。

 

2. SD卡分区

1）以nuc970开发板为例，板子上电后，插上SD卡，显示SD卡信息，如图 2.1所示。

图 2.1 SD卡信息显示

 

2）执行showmount命令查看当前挂载情况，在/dev/blk目录下挂载设备sdcard-0，其中/media/sacard0挂载的是/dev/blk/sdcard-0:0，/media/sacard1挂载的是/dev/blk/sdcard-0:1，如图 2.2所示。

图 2.2设备挂载情况

 

3）按如图 2.3所示步骤进行SD卡分区。

图 2.3 SD卡分区步骤

图中步骤解读如下：

1. 执行解挂；
2. 执行fdisk相关命令对sdcard-0重新分区；
3. 选择分区数（本文只讨论TPSFS分区，所以此处选择1）；
4. 选择字节对齐；
5. 选择0，表示选用所有剩余空间；
6. 确定参数配置；
7. 选择分区格式为TPSFS；
8. 分区完成，可以看到SD卡分区完成，为TPSFS格式。

4）分区完成后执行sync命令将分区信息写入磁盘，完成分区。

5）重启开发板重新完成挂载后，可以看到当前SD卡在/media目录下已挂载设备，如图 2.4所示。

图 2.4 SD卡挂载显示

6）在SylixOS的shell中，执行mkfs sdcard0进行TPSFS分区格式化，如图 2.5所示。

图 2.5 SD卡分区格式化结果

接下来，介绍SylixOS如何完成TPSFS文件系统的格式化。

3.TPSFS文件系统驱动安装

在bspInit.c中，halDrvInit函数的主要作用就是初始化目标系统的静态驱动程序，其中，宏tpsFsDrv就是调用API_TpsFsDrvInstall接口安装TPSFS文件系统驱动程序，如图 3.1所示。

图 3.1 TPSFS驱动安装

 

API_TpsFsDrvInstall接口主要实现了文件系统的打开、关闭、读写和Ioctl相关操作。最后调用__fsRegister注册该文件系统。

在Ioctl相关操作中，可以识别FIODISKFORMAT命令进行卷格式化，具体实现逻辑如下：

1）检查是否为设备文件，否则返回错误，如图 3.2所示。

                                                                      

图 3.2检查是否为设备文件

2）检查是否该有正在工作的文件，如图 3.3所示。

                                                                        

图 3.3检查是否有正在工作的文件

3）卸载挂载的文件系统，如图 3.4所示。

                                                                        

图 3.4卸载文件系统

4）停止CACHE，并进行底层格式化（需判断当前分区是否为逻辑分区），如图 3.5所示。

                     

图 3.5格式化

4.SD卡格式化命令

    4.1 格式化命令初始化

mkfs作为shell关键字，需要在系统shell初始化过程中进行操作函数关联。在bspInit.c中halShellInit中调用API_TShellInit接口，该接口主要作用就是初始化tshell平台，包括初始化系统环境变量、初始化系统命令、初始化文件系统命令等。其中mkfs命令作为文件系统命令，就是调用__tshellFsCmdInit进行命令函数关联，该函数中通过调用API_TShellKeywordAdd向ttiny shell 系统添加一个关键字mkfs，同时将其与命令操作函数__tshellFsCmdMkfs关联起来，如图 4.1所示。

图 4.1 mkfs命令关联函数

这样，我们就可以通过mkfs进行相关文件系统的格式化操作了。

    4.2 格式化命令操作函数流程简析

mkfs命令操作函数__tshellFsCmdMkfs，通过宏mkfs调用diskformat函数，该函数中主要执行以下任务：

1. 判断当前是否有root权限，否则无法进行相关操作；
2. 通过设备名打开设备，得到设备句柄；
3. 通过句柄进行ioctl操作，根据FIODISKFORMAT命令进行对应的格式化操作；
4. 格式化完成后，通过句柄进行ioctl操作，根据FIODISKSYNC命令进行对应的清空缓存操作；
5. 通过句柄进行ioctl操作，根据FIODISKINIT命令进行重新初始化设备操作；
6. 关闭设备。

5.格式化最终实现

本文主要讨论的是TPSFS文件系统格式化操作，在章节4.2第三步的ioctl操作最终就是调用的章节3中安装的TPSFS文件系统驱动函数Ioctl相关操作，识别FIODISKFORMAT命令，实现格式化操作。

 

 

6. 参考资料

1、《SylixOS应用开发手册》

2、《SylixOS分区教程》