Littlefs的接口说明

基本概念

littlefs中设计了两种类型的链表，一个是ctz链表，把单个文件占用的多个物理block串起来；另外一个是目录链表，将所有目录占用的物理block串起来。

block pair

block pair是特殊的一对block，互为主备的身份，用于存储元数据，并且只会存储一个目录的信息。Block pair的数据更新逻辑如下所示：

rev表示当前block数据的新旧程度，rev的值越大，数据越新。当block1 存储满了之后，会对数据进行多余内容的剔除（压缩），然后全部提交到block2中。

tag

对文件系统的任何修改，都会通过tag来标识本次操作的属性，该tag会提交到对应的block pair中。

Tag的标准结构如下图所示：

其中，valid标识tag是否有效，type是操作的类型（创建、删除、更新等），id是文件的唯一id号，length是额外数据的长度，data就是额外的数据，例如：当创建文件的时候，需要额外的信息来说明文件的名字。

特别说明：valid为0说明是有效的，并且tag是大端模式存储的，这样valid就直接在地址的最低端存在，顺序访问flash的时候，能快速判断tag是否有效。

一个block中的第一个tag需要与0xffffffff异或，然后写入flash，第二个tag需要和第一个tag异或，再写入flash，这样设计的目的，是为了以最小的代价，达成block能够前向遍历和后向遍历的目的。

后向遍历的主要作为是为了快速读取文件的信息，因为tag是最新的才是有效值，而最新的往往在block的后面位置，通过后向遍历，能减少遍历的时间，加快访问。

ctz list

下图所示，为传统的COW类型文件系统增加block的过程。

图 传统的方式添加数据

传统的方式添加数据，需要建立旧的数据到新的数据的索引。这样做有两个弊端：

（1）当数据特别多的时候，这样一个个的索引过去查找，比较费时间。

（2）当使用cow机制的时候，在文件后面每增加一次数据，需要把所有的索引都重新建立一个，这样带来的性能损耗特别大。

为了解决这两个问题，littlefs设计了ctz list，其利用ctz的特性和反向链接的思想，为不同的块之间添加了多个链接，ctz list添加数据的方式如下图所示：

 图 ctz list添加数据

具体的优化为：

1. 采用逆向的指针，这样常规的追加数据，不需要额外的开销来重新建立所有的索引；
2. 每个偶数block有多个指针，指向更远的数据，这样可以在检索的时候加快速度。

指针的建立采用了CTZ(二进制中最后一个不为0的位，其右边0的个数)的方式。大概原理就是，block N 如果是一个能被 2^X整除的数，那么他就存在指向N – 2^X的指针，指针的数目为ctz(N)+1。

Block N

0

1

2