lfs.c 13 KB

123456789101112131415161718192021222324252627282930313233343536373839404142434445464748495051525354555657585960616263646566676869707172737475767778798081828384858687888990919293949596979899100101102103104105106107108109110111112113114115116117118119120121122123124125126127128129130131132133134135136137138139140141142143144145146147148149150151152153154155156157158159160161162163164165166167168169170171172173174175176177178179180181182183184185186187188189190191192193194195196197198199200201202203204205206207208209210211212213214215216217218219220221222223224225226227228229230231232233234235236237238239240241242243244245246247248249250251252253254255256257258259260261262263264265266267268269270271272273274275276277278279280281282283284285286287288289290291292293294295296297298299300301302303304305306307308309310311312313314315316317318319320321322323324325326327328329330331332333334335336337338339340341342343344345346347348349350351352353354355356357358359360361362363364365366367368369370371372373374375376377378379380381382383384385386387388389390391392393394395396397398399400401402403404405406407408409410411412413414415416417418419420421422423424425426427428429430431432433434435436437438439440441442443444445446447448449450451452453454455456457458459460461462463464465466467468469470471472473474475476477478479480481482483484485486487488489490491492493494495496497498499
  1. /*
  2. * The little filesystem
  3. *
  4. * Copyright (c) 2017 Christopher Haster
  5. * Distributed under the MIT license
  6. */
  7. #include "lfs.h"
  8. #include <string.h>
  9. #include <stdbool.h>
  10. static uint32_t lfs_crc(const uint8_t *data, lfs_size_t size, uint32_t crc) {
  11. static const uint32_t rtable[16] = {
  12. 0x00000000, 0x1db71064, 0x3b6e20c8, 0x26d930ac,
  13. 0x76dc4190, 0x6b6b51f4, 0x4db26158, 0x5005713c,
  14. 0xedb88320, 0xf00f9344, 0xd6d6a3e8, 0xcb61b38c,
  15. 0x9b64c2b0, 0x86d3d2d4, 0xa00ae278, 0xbdbdf21c,
  16. };
  17. for (lfs_size_t i = 0; i < size; i++) {
  18. crc = (crc >> 4) ^ rtable[(crc ^ (data[i] >> 0)) & 0xf];
  19. crc = (crc >> 4) ^ rtable[(crc ^ (data[i] >> 4)) & 0xf];
  20. }
  21. return crc;
  22. }
  23. static lfs_error_t lfs_alloc(lfs_t *lfs, lfs_ino_t *ino);
  24. static lfs_error_t lfs_free(lfs_t *lfs, lfs_ino_t ino);
  25. // Disk structures
  26. //lfs_disk_struct lfs_disk_free {
  27. // lfs_ino_t head;
  28. // uint32_t ioff;
  29. // uint32_t icount;
  30. // uint32_t rev;
  31. //};
  32. //
  33. //lfs_disk_struct lfs_disk_dir {
  34. // uint32_t rev;
  35. // uint32_t count;
  36. // lfs_ino_t tail[2];
  37. // struct lfs_disk_free free;
  38. //};
  39. //
  40. //lfs_disk_struct lfs_disk_dirent {
  41. // uint16_t type;
  42. // uint16_t len;
  43. //};
  44. //
  45. //lfs_disk_struct lfs_disk_superblock {
  46. // struct lfs_disk_dir dir;
  47. // struct lfs_disk_dirent header;
  48. // char magic[4];
  49. // uint32_t read_size;
  50. // uint32_t write_size;
  51. // uint32_t erase_size;
  52. // uint32_t erase_count;
  53. //};
  54. //
  55. //lfs_disk_struct lfs_disk_dirent_file {
  56. // struct lfs_disk_dirent header;
  57. // lfs_ino_t head;
  58. // lfs_size_t size;
  59. // char name[LFS_NAME_MAX];
  60. //};
  61. //
  62. //lfs_disk_struct lfs_disk_dirent_dir {
  63. // struct lfs_disk_dirent header;
  64. // lfs_ino_t ino[2];
  65. // char name[LFS_NAME_MAX];
  66. //};
  67. // Next index offset
  68. static lfs_off_t lfs_inext(lfs_t *lfs, lfs_off_t ioff) {
  69. ioff += 1;
  70. lfs_size_t wcount = lfs->info.erase_size/4;
  71. while (ioff % wcount == 0) {
  72. ioff += lfs_min(lfs_ctz(ioff/wcount + 1), wcount-1) + 1;
  73. }
  74. return ioff;
  75. }
  76. // Find index in index chain given its index offset
  77. static lfs_error_t lfs_ifind(lfs_t *lfs, lfs_ino_t head,
  78. lfs_size_t icount, lfs_off_t ioff, lfs_ino_t *ino) {
  79. lfs_size_t wcount = lfs->info.erase_size/4;
  80. lfs_off_t iitarget = ioff / wcount;
  81. lfs_off_t iicurrent = (icount-1) / wcount;
  82. while (iitarget != iicurrent) {
  83. lfs_size_t skip = lfs_min(
  84. lfs_min(lfs_ctz(iicurrent+1), wcount-1),
  85. lfs_npw2((iitarget ^ iicurrent)+1)-1);
  86. lfs_error_t err = lfs->ops->read(lfs->bd, (void*)&head,
  87. head, 4*skip, 4);
  88. if (err) {
  89. return err;
  90. }
  91. iicurrent -= 1 << skip;
  92. }
  93. return lfs->ops->read(lfs->bd, (void*)ino, head, 4*(ioff % wcount), 4);
  94. }
  95. // Append index to index chain, updates head and icount
  96. static lfs_error_t lfs_iappend(lfs_t *lfs, lfs_ino_t *headp,
  97. lfs_size_t *icountp, lfs_ino_t ino) {
  98. lfs_ino_t head = *headp;
  99. lfs_size_t ioff = *icountp - 1;
  100. lfs_size_t wcount = lfs->info.erase_size/4;
  101. ioff += 1;
  102. while (ioff % wcount == 0) {
  103. lfs_ino_t nhead;
  104. lfs_error_t err = lfs_alloc(lfs, &nhead);
  105. if (err) {
  106. return err;
  107. }
  108. lfs_off_t skips = lfs_min(lfs_ctz(ioff/wcount + 1), wcount-1) + 1;
  109. for (lfs_off_t i = 0; i < skips; i++) {
  110. err = lfs->ops->write(lfs->bd, (void*)&head, nhead, 4*i, 4);
  111. if (err) {
  112. return err;
  113. }
  114. if (head && i != skips-1) {
  115. err = lfs->ops->read(lfs->bd, (void*)&head, head, 4*i, 4);
  116. if (err) {
  117. return err;
  118. }
  119. }
  120. }
  121. ioff += skips;
  122. head = nhead;
  123. }
  124. lfs_error_t err = lfs->ops->write(lfs->bd, (void*)&ino,
  125. head, 4*(ioff % wcount), 4);
  126. if (err) {
  127. return err;
  128. }
  129. *headp = head;
  130. *icountp = ioff + 1;
  131. return 0;
  132. }
  133. // Memory managment
  134. static lfs_error_t lfs_alloc(lfs_t *lfs, lfs_ino_t *ino) {
  135. // TODO save slot for freeing?
  136. lfs_error_t err = lfs_ifind(lfs, lfs->free.d.head,
  137. lfs->free.d.icount, lfs->free.d.ioff, ino);
  138. if (err) {
  139. return err;
  140. }
  141. lfs->free.d.ioff = lfs_inext(lfs, lfs->free.d.ioff);
  142. return lfs->ops->erase(lfs->bd, *ino, 0, lfs->info.erase_size);
  143. }
  144. static lfs_error_t lfs_free(lfs_t *lfs, lfs_ino_t ino) {
  145. return lfs_iappend(lfs, &lfs->free.d.head, &lfs->free.d.icount, ino);
  146. }
  147. // create a dir
  148. // create entry
  149. // update entry
  150. //static lfs_error_t lfs_dir_alloc(lfs_t *lfs, lfs_dir_t *dir);
  151. //static lfs_error_t lfs_dir_update(lfs_t *lfs, lfs_dir_t *dir, lfs_entry_t *entry);
  152. //static lfs_error_t lfs_dir_destroy(lfs_t *lfs, lfs_dir_t *dir);
  153. //static lfs_error_t lfs_entry_alloc(lfs_t *lfs, lfs_dir_t *dir, lfs_entry_t *entry);
  154. //static lfs_error_t lfs_entry_update(lfs_t *lfs, lfs_entry_t *entry);
  155. //static lfs_error_t lfs_entry_destroy(lfs_t *lfs, lfs_dir_t *dir);
  156. // Directory operations
  157. static lfs_error_t lfs_dir_alloc(lfs_t *lfs, lfs_dir_t *dir) {
  158. // Allocate pair of dir blocks
  159. for (int i = 0; i < 2; i++) {
  160. int err = lfs_alloc(lfs, &dir->dno[i]);
  161. if (err) {
  162. return err;
  163. }
  164. }
  165. // Rather than clobbering one of the blocks we just pretend
  166. // the revision may be valid
  167. int err = lfs->ops->read(lfs->bd, (void*)&dir->d.rev, dir->dno[1], 0, 4);
  168. if (err) {
  169. return err;
  170. }
  171. dir->d.rev += 1;
  172. // Other defaults
  173. dir->d.size = sizeof(struct lfs_disk_dir);
  174. dir->d.tail[0] = 0;
  175. dir->d.tail[1] = 0;
  176. dir->d.parent[0] = 0;
  177. dir->d.parent[1] = 0;
  178. return 0;
  179. }
  180. lfs_error_t lfs_dir_update(lfs_t *lfs, lfs_dir_t *dir, lfs_entry_t *entry) {
  181. // TODO flush this
  182. dir->d.free = lfs->free.d;
  183. // Start by erasing target block
  184. int err = lfs->ops->erase(lfs->bd, dir->dno[0], 0, lfs->info.erase_size);
  185. // Write header and start calculating crc
  186. uint32_t crc = lfs_crc((void*)&dir->d, sizeof(dir->d), 0xffffffff);
  187. err = lfs->ops->write(lfs->bd, (void*)&dir->d,
  188. dir->dno[0], 0, sizeof(dir->d));
  189. if (err) {
  190. return err;
  191. }
  192. // Copy over entries and write optional entry update
  193. // TODO handle optional entry
  194. for (lfs_off_t i = sizeof(dir->d); i < lfs->info.erase_size-4; i += 4) {
  195. uint32_t data;
  196. err = lfs->ops->read(lfs->bd, (void*)&data, dir->dno[1], i, 4);
  197. if (err) {
  198. return err;
  199. }
  200. crc = lfs_crc((void*)&data, 4, crc);
  201. err = lfs->ops->write(lfs->bd, (void*)&data, dir->dno[0], i, 4);
  202. if (err) {
  203. return err;
  204. }
  205. }
  206. // Write resulting crc
  207. err = lfs->ops->write(lfs->bd, (void*)&crc,
  208. dir->dno[0], lfs->info.erase_size-4, 4);
  209. if (err) {
  210. return err;
  211. }
  212. // Flip dnos to indicate next write of the dir pair
  213. lfs_ino_t temp = dir->dno[0];
  214. dir->dno[0] = dir->dno[1];
  215. dir->dno[1] = temp;
  216. return 0;
  217. }
  218. //static lfs_error_t lfs_dir_alloc(lfs_t *lfs, lfs_dir_t *dir) {
  219. // memset(dir, 0, sizeof(lfs_dir_t));
  220. //
  221. // for (int i = 0; i < 2; i++) {
  222. // int err = lfs_alloc(lfs, &dir->dno[i]);
  223. // if (err) {
  224. // return err;
  225. // }
  226. // }
  227. //
  228. // // Rather than clobbering one of the blocks we just pretend
  229. // // the revision may be valid
  230. // int err = lfs->ops->read(lfs->bd, (void*)&dir->rev, dir->dno[1], 0, 4);
  231. // if (err) {
  232. // return err;
  233. // }
  234. // dir->rev += 1;
  235. //
  236. // // TODO move this to a flush of some sort?
  237. // struct lfs_disk_dir disk_dir = {
  238. // .rev = dir->rev,
  239. // .count = dir->len,
  240. // .tail[0] = dir->tail[0],
  241. // .tail[1] = dir->tail[1],
  242. // .free.head = lfs->free.head,
  243. // .free.ioff = lfs->free.ioff,
  244. // .free.icount = lfs->free.icount,
  245. // .free.rev = lfs->free.rev,
  246. // };
  247. //
  248. // err = lfs->ops->write(lfs->bd, (void*)&disk_dir,
  249. // dir->dno[0], 0, sizeof(struct lfs_disk_dir));
  250. // if (err) {
  251. // return err;
  252. // }
  253. //
  254. // uint32_t crc = 0xffffffff;
  255. // for (lfs_off_t i = 0; i < lfs->info.erase_size-4; i += 4) {
  256. // uint32_t data;
  257. // err = lfs->ops->read(lfs->bd, (void*)&data, dir->dno[0], i, 4);
  258. // if (err) {
  259. // return err;
  260. // }
  261. //
  262. // crc = lfs_crc((void*)&data, 4, crc);
  263. // }
  264. //
  265. // err = lfs->ops->write(lfs->bd, (void*)&crc,
  266. // dir->dno[0], lfs->info.erase_size-4, 4);
  267. // if (err) {
  268. // return err;
  269. // }
  270. //
  271. // lfs_ino_t temp = dir->dno[0];
  272. // dir->dno[0] = dir->dno[1];
  273. // dir->dno[1] = temp;
  274. //
  275. // return 0;
  276. //}
  277. //lfs_error_t lfs_dir_update(lfs_t *lfs, lfs_dir_t *dir,
  278. // lfs_dirent_t *ent, const char *name) {
  279. //
  280. //
  281. //
  282. // struct lfs_disk_dir disk_dir = {
  283. // .rev = dir->rev,
  284. // .count = dir->len,
  285. // .tail[0] = dir->tail[0],
  286. // .tail[1] = dir->tail[1],
  287. // // TODO flush this?
  288. // .free.head = lfs->free.head,
  289. // .free.ioff = lfs->free.ioff,
  290. // .free.icount = lfs->free.icount,
  291. // .free.rev = lfs->free.rev,
  292. // };
  293. //
  294. // err = lfs->ops->write(lfs->bd, (void*)&disk_dir,
  295. // dir->dno[0], 0, sizeof(struct lfs_disk_dir));
  296. // if (err) {
  297. // return err;
  298. // }
  299. //
  300. // if (ent) {
  301. // // TODO update entry
  302. // }
  303. //
  304. // uint32_t crc = 0xffffffff;
  305. // for (lfs_off_t i = 0; i < lfs->info.erase_size-4; i += 4) {
  306. // uint32_t data;
  307. // err = lfs->ops->read(lfs->bd, (void*)&data, dir->dno[0], i, 4);
  308. // if (err) {
  309. // return err;
  310. // }
  311. //
  312. // crc = lfs_crc((void*)&data, 4, crc);
  313. // }
  314. //
  315. // err = lfs->ops->write(lfs->bd, (void*)&crc,
  316. // dir->dno[0], lfs->info.erase_size-4, 4);
  317. // if (err) {
  318. // return err;
  319. // }
  320. //
  321. // lfs_ino_t temp = dir->dno[0];
  322. // dir->dno[0] = dir->dno[1];
  323. // dir->dno[1] = temp;
  324. //
  325. // return 0;
  326. //}
  327. // Little filesystem operations
  328. lfs_error_t lfs_create(lfs_t *lfs, lfs_bd_t *bd, const struct lfs_bd_ops *ops) {
  329. lfs->bd = bd;
  330. lfs->ops = ops;
  331. lfs_error_t err = lfs->ops->info(lfs->bd, &lfs->info);
  332. if (err) {
  333. return err;
  334. }
  335. return 0;
  336. }
  337. lfs_error_t lfs_format(lfs_t *lfs) {
  338. struct lfs_bd_info info;
  339. lfs_error_t err = lfs->ops->info(lfs->bd, &info);
  340. if (err) {
  341. return err;
  342. }
  343. err = lfs->ops->erase(lfs->bd, 0, 0, 5*info.erase_size);
  344. if (err) {
  345. return err;
  346. }
  347. // TODO make sure that erase clobbered blocks
  348. { // Create free list
  349. lfs->free.d.head = 4;
  350. lfs->free.d.ioff = 1;
  351. lfs->free.d.icount = 1;
  352. lfs->free.d.rev = 1;
  353. lfs_size_t block_count = lfs->info.total_size / lfs->info.erase_size;
  354. for (lfs_ino_t i = 5; i < block_count; i++) {
  355. lfs_error_t err = lfs_free(lfs, i);
  356. if (err) {
  357. return err;
  358. }
  359. }
  360. }
  361. lfs_dir_t root;
  362. {
  363. // Write root directory
  364. int err = lfs_dir_alloc(lfs, &root);
  365. if (err) {
  366. return err;
  367. }
  368. err = lfs_dir_update(lfs, &root, 0);
  369. if (err) {
  370. return err;
  371. }
  372. }
  373. {
  374. // Write superblocks
  375. lfs_ino_t sno[2] = {0, 1};
  376. lfs_superblock_t superblock = {
  377. .d.rev = 1,
  378. .d.count = 0,
  379. .d.root = {root.dno[0], root.dno[1]},
  380. .d.magic = {"littlefs"},
  381. .d.block_size = info.erase_size,
  382. .d.block_count = info.total_size / info.erase_size,
  383. };
  384. for (int i = 0; i < 2; i++) {
  385. err = lfs->ops->erase(lfs->bd, sno[i], 0, info.erase_size);
  386. if (err) {
  387. return err;
  388. }
  389. err = lfs->ops->write(lfs->bd, (void*)&superblock.d,
  390. sno[i], 0, sizeof(superblock.d));
  391. if (err) {
  392. return err;
  393. }
  394. uint32_t crc = lfs_crc((void*)&superblock.d,
  395. sizeof(superblock.d), 0xffffffff);
  396. for (lfs_size_t i = sizeof(superblock);
  397. i < info.erase_size-4; i += 4) {
  398. uint32_t data;
  399. err = lfs->ops->read(lfs->bd, (void*)&data, 0, i, 4);
  400. if (err) {
  401. return err;
  402. }
  403. crc = lfs_crc((void*)&data, 4, crc);
  404. }
  405. err = lfs->ops->write(lfs->bd, (void*)&crc,
  406. sno[i], info.erase_size-4, 4);
  407. if (err) {
  408. return err;
  409. }
  410. }
  411. // TODO verify superblocks written correctly
  412. }
  413. // Sanity check
  414. uint32_t crc = 0xffffffff;
  415. for (lfs_size_t i = 0; i < info.erase_size; i += 4) {
  416. uint32_t data;
  417. err = lfs->ops->read(lfs->bd, (void*)&data, 0, i, 4);
  418. if (err) {
  419. return err;
  420. }
  421. crc = lfs_crc((void*)&data, 4, crc);
  422. }
  423. uint32_t data;
  424. err = lfs->ops->read(lfs->bd, (void*)&data, 0, info.erase_size-4, 4);
  425. if (err) {
  426. return err;
  427. }
  428. return crc;
  429. }