linux fuse文件系统在 android fuse sdcard的运用

一、android GB 及JB、KK版本内置sdcard效果对比图

从上面效果对比图，我们可以发现android fuse sdcard 有如下两个优点：

1、使用fuse后 /data 和 /sdcard0 是共离一块分区，这块分区的空间/data和/sdcard0 动态享用，用户使用灵活。

2、去掉了fat32文件系统，这样也免去了一个license的风险。

二、fuse的标准工作流程图

from: http://en.wikipedia.org/wiki/Filesystem_in_Userspace

**Filesystem in Userspace**

这里重点说明libfuse的作用：libfuse为开发者提供了接口fuse_operations开发者只需要实现这组接口，然后调用fuse初始化接口：fuse_mount()、fuse_new()、fuse_loop()即可实现一个用户空间文件系统。这样为开发多种fuse文件系统带来很多方便。

三、android fuse sdcard架构图及source code

1、source code：

\system\core\sdcard\

\frameworks\base\cmds\installd\

\kernel\fs\fuse\

2、棱流程架构图：

android fuse sdcard 流程和标准fuse流程图最大不同点在于：

android没有直接移植标准的libfuse，而是重写了相关代码，将libfuse的功能集成到sdcard dameon。

这样做的我能想到的好处，可能就是函数调用的层次少了一些，可能效率会好点。

一直想不明白android为什么不移植libfuse。

3、fuse sdcard 的mount状态，如下图：

四、使用fuse sdcard 带来的一些问题及解决方法

1、/data和/sdcard 动态占用空间，如果用户通过/sdcard将整个分区填满，则会导致系统无法启动。

解决办法，就是设置一个/sdcard/可用的上限，不至于导致系统崩溃至无法启用。

具体可以参考mtk修改的代码：\kernel\fs\fuse\inode.c (LIMIT_SDCARD_SIZE包宏处)

static void convert_fuse_statfs(struct kstatfs *stbuf, struct fuse_kstatfs *attr)
{
stbuf->f_type = FUSE_SUPER_MAGIC;
stbuf->f_bsize = attr->bsize;
stbuf->f_frsize = attr->frsize;
stbuf->f_blocks = attr->blocks;
stbuf->f_bfree = attr->bfree;
stbuf->f_bavail = attr->bavail;
stbuf->f_files = attr->files;
stbuf->f_ffree = attr->ffree;
stbuf->f_namelen = attr->namelen;
#ifdef LIMIT_SDCARD_SIZE
stbuf->f_blocks -= (u32)data_free_size_th/attr->bsize;

if(stbuf->f_bfree < ((u32)data_free_size_th/attr->bsize)){
stbuf->f_bfree = 0;
}else{
stbuf->f_bfree-= (u32)data_free_size_th/attr->bsize;
}
if(stbuf->f_bavail < ((u32)data_free_size_th/attr->bsize)){
stbuf->f_bavail = 0;
}else{
stbuf->f_bavail-= (u32)data_free_size_th/attr->bsize;
}
#endif
/* fsid is left zero */
}

2、清除用户数据或者recovey、ota等涉及到要format /data 目录时，/storage/sdcard0 的数据也会被清空掉。

解决办法：

•如果需要清除data时(即format /data)，不直接格式化，而采用删除方式（白名单/data/media/）

3、不同size emmc 的兼容：同一款手机，可能需要兼容多个size emmc，比如16G版本，32G版本。

build阶段，userdata.img指定分区的大小是不变的，但不同emmc size，“/data”分区的大小是希望不同的。

解决方法：利用ext4 resize功能，第一次开机自动调整“/data”分区的大小。

source code ：\external\e2fsprogs\resize

http://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/l-cn-ext4resize/

后面再专门写一篇文章说明resize功能的实际使用。

4、厂家的预置资源文件，如何导入到内置sdcard？

手机出货前，厂家通常会预置一些资源文件，比如，导航地图，广告视频等。

解决方法：将预置资源编译到/data/media/目录下，系统第一次启动时installd进程会自动将/data/media/目录的东西移到/data/media/0 目录，即sdcard根目录可见该预置资源。

见如下代码：frameworks\base\cmds\installd\installd.c

int initialize_directories() {
int res = -1;

// Read current filesystem layout version to handle upgrade paths
char version_path[PATH_MAX];
snprintf(version_path, PATH_MAX, "%s.layout_version", android_data_dir.path);

int oldVersion;
if (fs_read_atomic_int(version_path, &oldVersion) == -1) {
oldVersion = 0;
}
int version = oldVersion;

// /data/media.tmp
char media_tmp_dir[PATH_MAX];
snprintf(media_tmp_dir, PATH_MAX, "%smedia.tmp", android_data_dir.path);

// Only copy when upgrade not already in progress
if (access(media_tmp_dir, F_OK) == -1) {
if (rename(android_media_dir.path, media_tmp_dir) == -1) {
ALOGE("Failed to move legacy media path: %s", strerror(errno));
goto fail;
}
}

// Create /data/media again
if (fs_prepare_dir(android_media_dir.path, 0770, AID_MEDIA_RW, AID_MEDIA_RW) == -1) {
goto fail;
}

// /data/media/0
char owner_media_dir[PATH_MAX];
snprintf(owner_media_dir, PATH_MAX, "%s0", android_media_dir.path);

// Move any owner data into place
if (access(media_tmp_dir, F_OK) == 0) {
if (rename(media_tmp_dir, owner_media_dir) == -1) {
ALOGE("Failed to move owner media path: %s", strerror(errno));
goto fail;
}
}

version = 2;

// Persist layout version if changed
if (version != oldVersion) {
if (fs_write_atomic_int(version_path, version) == -1) {
ALOGE("Failed to save version to %s: %s", version_path, strerror(errno));
goto fail;
}
}

// Success!
res = 0;

}

通过上面的方法，确实可以将预置资源导入到sdcard，但在实际大量生产中，发现一个新问题：

预置资源可能会被移到/sdcard/0/ 目录（即/data/media/0/0），多了一级0目录。

为什么会发生这种问题呢？经过长时间分析，应该是因为上面的代码稳定性极度依赖于函数fs_write_atomic_int()的原子操作性。

但实际上，该函数根本达不到原子操作效果。

如果解决该问题呢？ 1、取消多用户 2、fs_write_atomic_int()函数后面添加sync()。

5、fuse sdcard对开机速度的影响

由于data和sdcard共享分区后， /data分区变大了很多，特别是32G、64G等大容量emmc 。

这样系统启动时，调用如下命令，fs check花的时间就会长很多。

•exec /sbin/e2fsck -pfD /emmc@usrdata

解决方法：正常开机，不进行完整的check流程。仅异常开机才进行完整fs check 。类似于PC 。

6、fuse sdcard 相对fat32 sdcard性能更差

fuse sdcard 相比fat32 sdcard 读写性能会有15%左右的drop，这是fuse的设计天性，各位有什么好的解决方法呢？