ubifs write buffer

本文介绍了UBIFS文件系统中的写缓冲机制。该机制通过在页缓存与闪存之间设置一个小缓冲区来提高NAND闪存上的写入效率,减少闪存磨损并降低垃圾收集频率。文章还讨论了同步和异步I/O操作中写缓冲的应用。

摘要生成于 C知道 ,由 DeepSeek-R1 满血版支持, 前往体验 >


UBIFS write-buffer

UBIFS write-buffer

UBIFS is asynchronous file-system (readthis section for more information). Asother Linux file-system, it utilizes the page cache. The page cache isa generic Linux memory-management mechanism. It may be very large and cache alot of data. When you write to a file, the data are written to the page cache,marked as dirty, and the write returns (unless the file is synchronous). Laterthe data are written-back.

Write-buffer is an additional UBIFS buffer, which is implemented insideUBIFS, and it sits between the page cache and the flash. This means thatwrite-back actually writes to the write-buffer, not directly to the flash.

The write-buffer is designated to speed-up UBIFS on NAND flashes. NANDflashes consist of NAND pages, which are usually 512, 2KiB or 4KiB in size.NAND page is the minimal read/write unit of NAND flash (seethis section).

Write-buffer size is equivalent to NAND page size (so it is tiny comparingto the page cache). It's purpose is to accumulate small writes, and write fullNAND pages instead of partially filled. Indeed, imagine we have to write 4512-byte nodes with half a second interval, and NAND page size is 2KiB. Withoutwrite-buffer we would have to write 4 NAND pages and waste 6KiB of flash space,while write-buffer allows us to write only once and waste nothing. This meanswe write less, we create less dirty space so UBIFS garbage collector will haveto do less work, we save power.

Well, the example shows an ideal situation, and even with the write-bufferwe may waste space, for example in case of synchronous I/O, or if the dataarrives with long time intervals. This is because the write-buffer has anassociated timer, which flushes it every 3-5 seconds, even if it isn't full.We do this for data integrity reasons.

Of course, when UBIFS has to write a lot of data, it does not use writebuffer. Only the last part of the data which is smaller than the NAND page endsup in the write-buffer and waits more for data, until it is flushed by thetimer.

The write-buffer implementation is a little more complex, and we actuallyhave several of them - one for each journal head. But this does not change thebasic idea behind the write-buffer.

Few notes with regards to synchronization:

  • "sync()" also synchronizes all write-buffers;
  • "fsync(fd)" also synchronizes all write-buffers whichcontain pieces of "fd";
  • synchronous files, as well as files opened with"O_SYNC", bypass write-buffers, so the I/O is indeedsynchronous for this files;
  • write-buffers are also bypassed if the file-system is mounted withthe "-o sync" mount option.

Take into account that write-buffers delay the data synchronization timeoutdefined by "dirty_expire_centisecs" (seehere) by 3-5 seconds. However, sincewrite-buffers are small, only few data are delayed.


<think>好的,用户现在想了解Linux内核中的mtd_write函数调用。让我先回忆一下之前的对话历史。用户之前询问了Linux 2.6.36内核的清除分区函数,我详细解释了相关机制和内核函数,比如blkdev_reread_part和delete_partition,还提到了用户态工具如fdisk和dd。现在用户转向了MTD子系统的mtd_write函数,这可能涉及闪存设备的写入操作。 首先,我需要确认用户的需求。他们可能是在进行嵌入式开发或者内核模块开发,需要直接操作MTD设备,比如NOR或NAND闪存。mtd_write是MTD子系统中的一个重要函数,用于将数据写入MTD设备。用户可能遇到了写入问题,或者想了解如何正确使用这个函数,或者在进行驱动开发时需要了解其内部机制。 接下来,我需要回顾MTD子系统的相关知识。MTD(Memory Technology Devices)子系统负责管理各种非易失性存储设备,如Flash。mtd_write是提供给内核模块或文件系统使用的函数,用户态通常通过设备节点进行读写,比如/dev/mtd0。但用户可能是在内核层面调用这个函数,比如在编写自定义驱动程序或修改现有代码。 需要确认mtd_write的函数原型、参数、使用场景和注意事项。可能还需要提到相关的函数,如mtd_read、mtd_erase等。另外,用户可能关心错误处理和同步/异步操作,比如是否需要处理ECC错误或坏块管理。 另外,考虑到用户之前的问题涉及内核函数和用户态工具的交互,可能需要解释用户态和内核态在MTD操作上的不同途径。比如,用户态可以通过ioctl或工具如flash_eraseall,而内核模块直接调用mtd_write。 还需要注意内核版本的问题,用户之前提到的是2.6.36,但当前的内核版本可能已经更新,函数实现是否有变化?不过用户这次没有指定版本,可能需要一般性的介绍,或者指出不同版本的可能差异。 在回答时,结构要清晰,按照用户之前接受的格式,分步骤或模块讲解。可能包括函数的作用、参数解析、调用流程、示例代码(如果有的话)、注意事项等。 需要验证mtd_write的参数是否正确,例如mtd_info结构体、地址偏移、数据长度、是否支持跨擦除块写入等。还要提到写入前是否需要擦除,因为闪存写入前通常需要擦除块,否则会导致错误。 可能还需要提到OOB(Out-of-Band)数据,如果用户的数据包括OOB区域,可能需要使用不同的函数,比如mtd_write_oob。不过mtd_write本身可能处理主数据区。 另外,错误处理是关键,比如返回的错误码,如-EIO、-EINVAL等,以及如何处理坏块,是否需要重试或标记坏块。 最后,确保回答符合用户可见层的要求,结构清晰,帮助用户逐步解决问题,保证真实可靠。可能需要提供示例代码片段,说明在内核模块中如何调用mtd_write,但需注意代码的正确性和安全性。 总结,回答应包括: 1. MTD子系统简介 2. mtd_write函数的作用和原型 3. 参数详细解释 4. 调用流程和注意事项 5. 错误处理 6. 示例代码(伪代码或实际内核代码) 7. 用户态与内核态的不同方法 8. 相关函数和资源 需要确保使用中文,技术术语准确,并且遵循用户之前的格式,比如分点、代码块使用正确格式,行内公式用$...$等,但这个问题可能不涉及数学公式,所以重点放在代码和结构上。</think>在Linux内核中,`mtd_write()` 是 **MTD(Memory Technology Device)子系统** 中用于向闪存设备(如NOR/NAND Flash)写入数据的核心函数。以下是其详细解析: --- ### 1. **MTD子系统简介** MTD子系统负责管理非易失性存储设备(如Flash芯片),提供统一的接口实现读写、擦除、坏块管理等操作。主要对象包括: - **`struct mtd_info`**:描述MTD设备的元数据(如块大小、容量、操作函数等)。 - **MTD设备节点**:用户态通过 `/dev/mtdX` 访问设备,内核态直接调用函数(如`mtd_write()`)。 --- ### 2. **`mtd_write()` 函数的作用与原型** `mtd_write()` 用于将数据从缓冲区写入MTD设备的指定地址。其函数原型通常定义为: ```c int mtd_write(struct mtd_info *mtd, loff_t to, size_t len, size_t *retlen, const u_char *buf); ``` - **参数解析**: | 参数 | 类型 | 作用 | |------------|---------------------|----------------------------------------------------------------------| | `mtd` | `struct mtd_info*` | 指向目标MTD设备的指针 | | `to` | `loff_t` | 写入的起始地址(相对于MTD设备的偏移量) | | `len` | `size_t` | 要写入的数据长度(字节数) | | `retlen` | `size_t*` | 输出参数,返回实际成功写入的字节数 | | `buf` | `const u_char*` | 输入数据缓冲区 | - **返回值**: - **0**:写入成功。 - **负数**:错误码(如 `-EIO` 表示I/O错误,`-EINVAL` 表示无效参数)。 --- ### 3. **调用流程与注意事项** #### (1) **调用前提** - **地址对齐**:写入的地址 (`to`) 和长度 (`len`) 需符合MTD设备的 **写入粒度**(通过 `mtd->writesize` 获取)。 - **擦除操作**:Flash设备写入前需确保目标区域已被擦除(通过 `mtd_erase()` 或用户态工具如 `flash_erase`)。 #### (2) **典型调用流程** ```c struct mtd_info *mtd = get_mtd_device(NULL, 0); // 获取MTD设备 size_t retlen; int ret; ret = mtd_write(mtd, 0x1000, 4096, &retlen, buffer); // 从地址0x1000写入4KB数据 if (ret) { printk("写入失败,错误码: %d\n", ret); } else { printk("成功写入 %zu 字节\n", retlen); } put_mtd_device(mtd); // 释放MTD设备引用 ``` --- ### 4. **错误处理与特殊场景** - **部分写入**:若写入过程中发生错误(如坏块),`retlen` 会返回已成功写入的字节数,需结合错误码处理剩余数据。 - **跨擦除块写入**:若写入范围跨越多个擦除块,需确保所有块均已擦除,否则会返回 `-EIO`。 - **NAND Flash特性**:需处理ECC(纠错码)和坏块标记,通常由MTD层或驱动自动完成。 --- ### 5. **用户态与内核态的差异** - **用户态写入**:通过 `write()` 系统调用操作 `/dev/mtdX` 设备节点,无需直接调用 `mtd_write()`。 - **内核态写入**:需在内核模块或文件系统(如UBIFS)中直接调用 `mtd_write()`。 --- ### 6. **相关函数** | 函数 | 作用 | |---------------------|--------------------------------| | `mtd_read()` | 从MTD设备读取数据 | | `mtd_erase()` | 擦除指定范围的MTD块 | | `mtd_sync()` | 同步缓存数据到物理设备(如有) | --- ### 7. **示例代码(内核模块片段)** ```c #include <linux/mtd/mtd.h> static int write_to_mtd(struct mtd_info *mtd, const char *data, size_t len) { size_t retlen; loff_t addr = 0; // 假设从地址0开始写入 int ret; ret = mtd_write(mtd, addr, len, &retlen, (const u_char *)data); if (ret || retlen != len) { pr_err("写入失败: ret=%d, 实际写入=%zu\n", ret, retlen); return -EIO; } return 0; } ``` --- ### 8. **注意事项** - **并发访问**:确保对MTD设备的操作是线程安全的,避免多线程同时读写。 - **性能优化**:批量写入时,优先使用 `mtd->write()` 指向的低层驱动函数(若支持直接操作)。 - **兼容性**:不同内核版本中MTD API可能有细微差异,需参考对应版本的源码(如 `drivers/mtd/mtdcore.c`)。 --- ### 总结 | 操作类型 | 内核函数 | 用户态工具 | |--------------|---------------|--------------------| | 写入数据 | `mtd_write()` | `dd`、`flashcp` | | 擦除块 | `mtd_erase()` | `flash_erase` | | 读取数据 | `mtd_read()` | `read()` 系统调用 | 若需更底层控制(如OOB数据操作),需使用 `mtd_write_oob()` 或直接实现Flash驱动。
评论
添加红包

请填写红包祝福语或标题

红包个数最小为10个

红包金额最低5元

当前余额3.43前往充值 >
需支付:10.00
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明:

1.余额是钱包充值的虚拟货币,按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载,可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值