鸿蒙轻内核M核源码分析系列二一 03 文件系统LittleFS 原创精华

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发布于 2022-1-9 14:53

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鸿蒙轻内核M核源码分析系列二一 03 文件系统LittleFS

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2.2 文件信息数组操作

函数LfsAllocFd()设置文件信息数组元素信息。参数fileName为文件路径信息，传出参数fd为文件描述符即数组索引。遍历文件信息数组，遍历到第一个未使用的元素标记其为已使用状态，设置文件路径信息，把数组索引赋值给文件描述符fd，返回文件信息元素指针地址。如果遍历失败，返回NULL。函数LfsFreeFd()为函数LfsAllocFd()的反向操作，根据文件描述符设置对应的数组元素为未使用状态，并把路径信息等设置为NULL。

函数CheckFileIsOpen()用于检测文件是否已经打开，文件如果打开过，则表示获取过该文件的文件描述符，根据对应的fd文件描述符，可以对文件进行更多的操作。如果文件信息数组中记录着对应的文件路径信息，则标志着该文件已经打开。函数LfsFdIsValid()用于判断文件描述符是否有效。

LittleFsHandleStruct *LfsAllocFd(const char *fileName, int *fd)
{
    pthread_mutex_lock(&g_FslocalMutex);
    for (int i = 0; i < LITTLE_FS_MAX_OPEN_FILES; i++) {
        if (g_handle[i].useFlag == 0) {
            *fd = i;
            g_handle[i].useFlag = 1;
            g_handle[i].pathName = strdup(fileName);
            pthread_mutex_unlock(&g_FslocalMutex);
            return &(g_handle[i]);
        }
    }
    pthread_mutex_unlock(&g_FslocalMutex);
    *fd = INVALID_FD;
    return NULL;
}

static void LfsFreeFd(int fd)
{
    pthread_mutex_lock(&g_FslocalMutex);
    g_handle[fd].useFlag = 0;
    if (g_handle[fd].pathName != NULL) {
        free((void *)g_handle[fd].pathName);
        g_handle[fd].pathName = NULL;
    }

    if (g_handle[fd].lfsHandle != NULL) {
        g_handle[fd].lfsHandle = NULL;
    }
    pthread_mutex_unlock(&g_FslocalMutex);
}

BOOL CheckFileIsOpen(const char *fileName)
{
    pthread_mutex_lock(&g_FslocalMutex);
    for (int i = 0; i < LITTLE_FS_MAX_OPEN_FILES; i++) {
        if (g_handle[i].useFlag == 1) {
            if (strcmp(g_handle[i].pathName, fileName) == 0) {
                pthread_mutex_unlock(&g_FslocalMutex);
                return TRUE;
            }
        }
    }
    pthread_mutex_unlock(&g_FslocalMutex);
    return FALSE;
}

static BOOL LfsFdIsValid(int fd)
{
    if (fd >= LITTLE_FS_MAX_OPEN_FILES || fd < 0) {
        return FALSE;
    }
    if (g_handle[fd].lfsHandle == NULL) {
        return FALSE;
    }
    return TRUE;
}

2.3 挂载点文件操作信息相关操作

函数AllocMountRes()用于设置挂载点文件操作信息。参数target为挂载点名称，参数fileOps为文件操作信息。遍历每个挂载点，如果遍历到的挂载点未使用，并且挂载点名称相等，则设置其使用标记为已使用，设置目录名称，设置文件操作信息，然后返回文件操作信息指针。如果没有遍历到，返回NULL。挂载点数组g_littlefsMntName的元素默认为/a,/b,/c等，可以使用函数SetDefaultMountPath()设置指定位置的挂载点名称。

struct FileOpInfo *AllocMountRes(const char* target, const struct FileOps *fileOps)
{
    pthread_mutex_lock(&g_FslocalMutex);
    for (int i = 0; i < LOSCFG_LFS_MAX_MOUNT_SIZE; i++) {
        if (g_fsOp[i].useFlag == 0 && strcmp(target, g_littlefsMntName[i]) == 0) {
            g_fsOp[i].useFlag = 1;
            g_fsOp[i].fsVops = fileOps;
            g_fsOp[i].dirName = strdup(target);
            pthread_mutex_unlock(&g_FslocalMutex);
            return &(g_fsOp[i]);
        }
    }

    pthread_mutex_unlock(&g_FslocalMutex);
    return NULL;
}

int SetDefaultMountPath(int pathNameIndex, const char* target)
{
    if (pathNameIndex >= LOSCFG_LFS_MAX_MOUNT_SIZE) {
        return VFS_ERROR;
    }

    pthread_mutex_lock(&g_FslocalMutex);
    g_littlefsMntName[pathNameIndex] = strdup(target);
    pthread_mutex_unlock(&g_FslocalMutex);
    return VFS_OK;
}

函数GetMountRes()用于获取给定挂载点在挂载点文件操作信息数组中的索引值。参数target为挂载点名称，参数mountIndex用于输出文件操作信息数组索引值。遍历每个挂载点，如果遍历到的挂载点已使用，并且挂载点名称相等，则返回相应的数组索引，否则返回NULL。

struct FileOpInfo *GetMountRes(const char *target, int *mountIndex)
{
    pthread_mutex_lock(&g_FslocalMutex);
    for (int i = 0; i < LOSCFG_LFS_MAX_MOUNT_SIZE; i++) {
        if (g_fsOp[i].useFlag == 1) {
            if (g_fsOp[i].dirName && strcmp(target, g_fsOp[i].dirName) == 0) {
                *mountIndex = i;
                pthread_mutex_unlock(&g_FslocalMutex);
                return &(g_fsOp[i]);
            }
        }
    }

    pthread_mutex_unlock(&g_FslocalMutex);
    return NULL;
}

函数FreeMountResByIndex()属于函数AllocMountRes()的反向操作，用于释放挂载点文件操作信息。传入参数mountIndex对应的文件操作信息标记为未使用状态，释放挂载点名称占用的内存。函数FreeMountRes()实现的功能一样，传入参数为挂载点名称。遍历每一个挂载点，如果存在和传入参数相同的挂载点，则进行释放。

int FreeMountResByIndex(int mountIndex)
{
    if (mountIndex < 0 || mountIndex >= LOSCFG_LFS_MAX_MOUNT_SIZE) {
        return VFS_ERROR;
    }

    pthread_mutex_lock(&g_FslocalMutex);
    if (g_fsOp[mountIndex].useFlag == 1 && g_fsOp[mountIndex].dirName != NULL) {
        g_fsOp[mountIndex].useFlag = 0;
        free(g_fsOp[mountIndex].dirName);
        g_fsOp[mountIndex].dirName = NULL;
    }
    pthread_mutex_unlock(&g_FslocalMutex);

    return VFS_OK;
}

int FreeMountRes(const char *target)
{
    pthread_mutex_lock(&g_FslocalMutex);
    for (int i = 0; i < LOSCFG_LFS_MAX_MOUNT_SIZE; i++) {
        if (g_fsOp[i].useFlag == 1) {
            if (g_fsOp[i].dirName && strcmp(target, g_fsOp[i].dirName) == 0) {
                g_fsOp[i].useFlag = 0;
                free(g_fsOp[i].dirName);
                g_fsOp[i].dirName = NULL;
                pthread_mutex_unlock(&g_FslocalMutex);
                return VFS_OK;
            }
        }
    }

    pthread_mutex_unlock(&g_FslocalMutex);
    return VFS_ERROR;
}

2.4 路径是否已挂载CheckPathIsMounted

函数CheckPathIsMounted()用于检查给定的路径是否已经挂载，如果挂载上把对应挂载点的文件操作信息由参数struct FileOpInfo **fileOpInfo输出。⑴处先获取路径的第一级目录的长度。⑵处遍历每一个挂载点的文件操作数组，如果文件操作处于使用状态，则执行⑶比对相应的挂载点名称和路径的第一级目录名称是否相等。如果相等，则输出文件操作信息，并返回TRUE。否则返回FALSE。

int GetFirstLevelPathLen(const char *pathName)
{
    int len = 1;
    for (int i = 1; i < strlen(pathName) + 1; i++) {
        if (pathName[i] == '/') {
            break;
        }
        len++;
    }

    return len;
}

BOOL CheckPathIsMounted(const char *pathName, struct FileOpInfo **fileOpInfo)
{
    char tmpName[LITTLEFS_MAX_LFN_LEN] = {0};
⑴  int len = GetFirstLevelPathLen(pathName);

    pthread_mutex_lock(&g_FslocalMutex);
    for (int i = 0; i < LOSCFG_LFS_MAX_MOUNT_SIZE; i++) {
⑵      if (g_fsOp[i].useFlag == 1) {
            (void)strncpy_s(tmpName, LITTLEFS_MAX_LFN_LEN, pathName, len);
⑶          if (strcmp(tmpName, g_fsOp[i].dirName) == 0) {
                *fileOpInfo = &(g_fsOp[i]);
                pthread_mutex_unlock(&g_FslocalMutex);
                return TRUE;
            }
        }
    }
    pthread_mutex_unlock(&g_FslocalMutex);
    return FALSE;
}

3、LiteOS-M LittleFS的文件系统操作接口

快速记录下各个操作接口，对每个接口的用途用法不再描述。可以参考之前的系列文章，《鸿蒙轻内核M核源码分析系列十九 Musl LibC》中介绍了相关的接口，那些接口会调用VFS文件系统中操作接口，然后进一步调用LFS文件操作接口。

3.1 挂载LfsMount和卸载LfsUmounts操作

挂载卸载操作包含LfsMount、LfsUmounts等2个操作。对于函数LfsMount()，需要注意下参数const void *data，这个需要是struct lfs_config指针类型变量。⑴处在挂载文件系统之前，对输入参数进行检测。⑵处判断是否已经挂载，不允许重复挂载。⑶处设置挂载点信息，⑷处调用LFS的函数实现挂载，如果挂载失败，则执行⑸尝试格式化，然后重新挂载。

对于函数LfsUmount()，⑹处根据挂载点获取文件操作信息和挂载点索引值。⑺处调用LFS函数实现卸载，然后执行⑻释放挂载点文件操作信息。

int LfsMount(const char *source, const char *target, const char *fileSystemType, unsigned long mountflags,
    const void *data)
{
    int ret;
    struct FileOpInfo *fileOpInfo = NULL;

⑴  if (target == NULL || fileSystemType == NULL || data == NULL) {
        errno = EFAULT;
        ret = VFS_ERROR;
        goto errout;
    }

    if (strcmp(fileSystemType, "littlefs") != 0) {
        errno = ENODEV;
        ret = VFS_ERROR;
        goto errout;
    }

⑵  if (CheckPathIsMounted(target, &fileOpInfo)) {
        errno = EBUSY;
        ret = VFS_ERROR;
        goto errout;
    }

    // select free mount resource
⑶  fileOpInfo = AllocMountRes(target, &g_lfsFops);
    if (fileOpInfo == NULL) {
        errno = ENODEV;
        ret = VFS_ERROR;
        goto errout;
    }

⑷  ret = lfs_mount(&(fileOpInfo->lfsInfo), (struct lfs_config*)data);
    if (ret != 0) {
⑸      ret = lfs_format(&(fileOpInfo->lfsInfo), (struct lfs_config*)data);
        if (ret == 0) {
            ret = lfs_mount(&(fileOpInfo->lfsInfo), (struct lfs_config*)data);
        }
    }

    if (ret != 0) {
        errno = LittlefsErrno(ret);
        ret = VFS_ERROR;
    }

errout:
    return ret;
}

int LfsUmount(const char *target)
{
    int ret;
    int mountIndex = -1;
    struct FileOpInfo *fileOpInfo = NULL;

    if (target == NULL) {
        errno = EFAULT;
        return VFS_ERROR;
    }

⑹  fileOpInfo = GetMountRes(target, &mountIndex);
    if (fileOpInfo == NULL) {
        errno = ENOENT;
        return VFS_ERROR;
    }

⑺  ret = lfs_unmount(&(fileOpInfo->lfsInfo));
    if (ret != 0) {
        errno = LittlefsErrno(ret);
        ret = VFS_ERROR;
    }

⑻  (void)FreeMountResByIndex(mountIndex);
    return ret;
}

3.2 文件目录操作接口

文件目录操作接口包含LfsMkdir、LfsUnlink、LfsRmdir、LfsReaddir、LfsClosedir、LfsOpen、LfsClose等等，会进一步调用LFS的文件目录操作接口进行封装，代码比较简单，自行阅读即可，部分代码片段如下。

......
int LfsUnlink(const char *fileName)
{
    int ret;
    struct FileOpInfo *fileOpInfo = NULL;

    if (fileName == NULL) {
        errno = EFAULT;
        return VFS_ERROR;
    }

    if (CheckPathIsMounted(fileName, &fileOpInfo) == FALSE || fileOpInfo == NULL) {
        errno = ENOENT;
        return VFS_ERROR;
    }

    ret = lfs_remove(&(fileOpInfo->lfsInfo), fileName);
    if (ret != 0) {
        errno = LittlefsErrno(ret);
        ret = VFS_ERROR;
    }

    return ret;
}

int LfsMkdir(const char *dirName, mode_t mode)
{
    int ret;
    struct FileOpInfo *fileOpInfo = NULL;

    if (dirName == NULL) {
        errno = EFAULT;
        return VFS_ERROR;
    }

    if (CheckPathIsMounted(dirName, &fileOpInfo) == FALSE || fileOpInfo == NULL) {
        errno = ENOENT;
        return VFS_ERROR;
    }

    ret = lfs_mkdir(&(fileOpInfo->lfsInfo), dirName);
    if (ret != 0) {
        errno = LittlefsErrno(ret);
        ret = VFS_ERROR;
    }

    return ret;
}
......