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YAFFS2 的 `yaffs_obj` 数据结构详解

ai 2025/5/15 5:45:54

YAFFS2 的 `yaffs_obj` 数据结构详解

yaffs_obj 是 YAFFS2 文件系统中用于表示 文件系统对象（如文件、目录、符号链接等）的核心数据结构，负责管理对象的元数据、数据存储位置及与其他对象的关系。以下是其关键成员及功能的详细解析：

1. 基础信息

成员名	类型	说明
`obj_id`	`u32`	对象唯一标识符，用于在哈希表中快速查找。
`variant_type`	`yaffs_obj_type`	对象类型，取值包括 `YAFFS_OBJECT_TYPE_FILE`（文件）、`YAFFS_OBJECT_TYPE_DIRECTORY`（目录）、`YAFFS_OBJECT_TYPE_SYMLINK`（符号链接）、`YAFFS_OBJECT_TYPE_HARDLINK`（硬链接）等。
`parent`	`struct yaffs_obj *`	父目录对象指针，用于构建目录树结构。
`name`	`char *`	对象名称（如文件名或目录名），动态分配内存。
`yst_mode`	`mode_t`	文件模式，包含权限位（如 `S_IFREG` 表示普通文件）。
`yst_uid`/`yst_gid`	`uid_t`/`gid_t`	用户/组标识符，用于权限管理。
`yst_atime`/`yst_mtime`/`yst_ctime`	`time_t`	访问/修改/创建时间戳。

2. 数据存储管理

成员名	类型	说明
`variant`	`union`	联合体，根据对象类型存储特定数据：
- `.file_variant`	`struct`	文件对象数据：包含文件大小、数据块链表等。
- `.directory_variant`	`struct`	目录对象数据：包含子对象哈希表、目录项链表等。
- `.symlink_variant`	`struct`	符号链接数据：存储目标路径字符串。
- `.hardlink_variant`	`struct`	硬链接数据：指向原始文件的 `yaffs_obj` 指针。
`hdr_chunk`	`int`	对象头存储的 NAND 页号，记录元数据（如文件大小、权限等）。
`serial`	`u32`	序列号，用于版本控制（如检查点恢复时验证对象一致性）。

3. 文件对象扩展（`file_variant`）

当 variant_type 为 YAFFS_OBJECT_TYPE_FILE 时，variant.file_variant 包含以下关键字段：

struct {u32 file_size;          // 文件大小（字节）u32 stored_size;        // 实际存储大小（可能因压缩或对齐不同）struct yaffs_tnode *top; // 数据块树根节点，管理文件数据块u32 force_rewrite;      // 强制重写标志（用于处理部分写入失败）
} file_variant;

数据块树：
YAFFS2 使用 Tnode树（一种平衡树结构）管理文件数据块的物理位置（NAND 页号），支持高效随机访问。

4. 目录对象扩展（`directory_variant`）

当 variant_type 为 YAFFS_OBJECT_TYPE_DIRECTORY 时，variant.directory_variant 包含：

struct {struct list_head children;  // 子对象链表（文件、子目录等）struct yaffs_dir *dirty;    // 脏目录项链表（需同步到NAND）
} directory_variant;

目录项管理：
每个目录项（yaffs_dir_entry）记录子对象的名称、对象ID和类型，通过哈希表加速查找。

5. 符号链接与硬链接

符号链接（symlink_variant）：

struct {char *alias;          // 目标路径字符串（如 "/usr/bin"）
} symlink_variant;

硬链接（hardlink_variant）：

struct {struct yaffs_obj *equiv_obj;  // 指向原始文件对象的指针u32 equiv_id;                 // 原始文件的对象ID
} hardlink_variant;

6. 对象状态与缓存

成员名	类型	说明
`dirty`	`int`	脏标志，表示对象元数据或数据需要同步到NAND。
`lazy_loaded`	`int`	延迟加载标志，表示对象数据尚未完全加载到内存。
`shadowed_obj`	`struct yaffs_obj *`	影子对象指针，用于处理文件覆盖或重命名时的旧版本对象。
`my_dev`	`struct yaffs_dev *`	所属设备指针，指向管理该对象的 `yaffs_dev` 结构。

7. 对象生命周期管理

创建对象：
通过 yaffs_create_obj() 创建新对象，初始化基础字段并分配内存。
删除对象：
调用 yaffs_del_obj() 释放资源，若为文件则释放数据块，若为目录则递归删除子对象。

哈希表管理：
对象通过 obj_id 哈希到 yaffs_dev.obj_bucket 中，加速查找：

// 示例：查找对象
struct yaffs_obj *obj = yaffs_find_by_number(dev, obj_id);

典型应用场景

文件读写：
- 写入文件时，通过 file_variant.top 树分配数据块并更新 file_size。
- 读取文件时，根据偏移量查找对应的数据块页号，从NAND读取数据。
目录遍历：
- 遍历 directory_variant.children 链表，获取目录下所有子对象。
- 添加/删除目录项时，更新链表和哈希表。
垃圾回收：
- 检查对象的 hdr_chunk 和 variant.file_variant.top，统计有效数据块。
- 若对象已删除（yst_mode 无 S_IFxxx 标志），回收其数据块。
检查点恢复：
- 从NAND读取对象头（hdr_chunk 指向的页），重建 yaffs_obj 结构。
- 通过 serial 验证对象一致性。

调试与问题排查

对象泄漏：
检查 yaffs_dev.obj_bucket 哈希表，确认未引用的对象是否被正确释放。
元数据损坏：
通过 yaffs_check_obj() 验证对象字段的合法性（如 parent 是否指向有效目录）。
性能分析：
监控 yaffs_obj 的创建/删除频率，优化内存管理策略。

示例代码：遍历目录对象

void list_directory(struct yaffs_obj *dir) {struct list_head *entry;struct yaffs_dir_entry *de;if (dir->variant_type != YAFFS_OBJECT_TYPE_DIRECTORY) return;list_for_each(entry, &dir->variant.directory_variant.children) {de = list_entry(entry, struct yaffs_dir_entry, siblings);printf("Name: %s, ID: %u\n", de->name, de->obj_id);}
}