Doc review; fix some quirks.
[bertos.git] / fs / battfs.c
index 630127f5fad40c38ac58f0015e16de380a1ed99b..21d44d8d01d826d57e9be0ff73268a6177d3674e 100644 (file)
  */
 INLINE void battfs_to_disk(struct BattFsPageHeader *hdr, uint8_t *buf)
 {
-       STATIC_ASSERT(BATTFS_HEADER_LEN == 13);
+       STATIC_ASSERT(BATTFS_HEADER_LEN == 12);
        buf[0] = hdr->inode;
 
-       buf[1] = hdr->seq;
+       buf[1] = hdr->fill;
+       buf[2] = hdr->fill >> 8;
 
-       buf[2] = hdr->fill;
-       buf[3] = hdr->fill >> 8;
-
-       buf[4] = hdr->pgoff;
-       buf[5] = hdr->pgoff >> 8;
+       buf[3] = hdr->pgoff;
+       buf[4] = hdr->pgoff >> 8;
 
        /*
         * Mark is at least 1 bit longer than page address.
         * Needed to take care of wraparonds.
         */
-       buf[6] = hdr->mark;
-       buf[7] = hdr->mark >> 8;
-       buf[8] = hdr->mark >> 16;
+       buf[5] = hdr->mark;
+       buf[6] = hdr->mark >> 8;
+
+       /*
+        * First bit used by mark, last 2 bits used by seq.
+        * Since only 2 pages with the same inode and pgoff
+        * can exist at the same time, 2 bit for seq are enough.
+        * Unused bits are set to 1.
+        */
+       buf[7] = ((hdr->mark >> 16) & 0x01) | (hdr->seq << 6) | ~(BV(7) | BV(6) | BV(0));
 
        /*
         * This field must be the before the last one!
         */
-       buf[9] = hdr->fcs_free;
-       buf[10] = hdr->fcs_free >> 8;
+       buf[8] = hdr->fcs_free;
+       buf[9] = hdr->fcs_free >> 8;
 
        /*
         * This field must be the last one!
         * This is needed because if the page is only partially
         * written, we can use this to detect it.
         */
-       buf[11] = hdr->fcs;
-       buf[12] = hdr->fcs >> 8;
+       buf[10] = hdr->fcs;
+       buf[11] = hdr->fcs >> 8;
 }
 
 /**
@@ -93,14 +98,14 @@ INLINE void battfs_to_disk(struct BattFsPageHeader *hdr, uint8_t *buf)
  */
 INLINE void disk_to_battfs(uint8_t *buf, struct BattFsPageHeader *hdr)
 {
-       STATIC_ASSERT(BATTFS_HEADER_LEN == 13);
+       STATIC_ASSERT(BATTFS_HEADER_LEN == 12);
        hdr->inode = buf[0];
-       hdr->seq = buf[1];
-       hdr->fill = buf[3] << 8 | buf[2];
-       hdr->pgoff = buf[5] << 8 | buf[4];
-       hdr->mark = (mark_t)buf[8] << 16 | buf[7] << 8 | buf[6];
-       hdr->fcs_free = buf[10] << 8 | buf[9];
-       hdr->fcs = buf[12] << 8 | buf[11];
+       hdr->fill = buf[2] << 8 | buf[1];
+       hdr->pgoff = buf[4] << 8 | buf[3];
+       hdr->mark = (mark_t)(buf[7] & 0x01) << 16 | buf[6] << 8 | buf[5];
+       hdr->seq = buf[7] >> 6;
+       hdr->fcs_free = buf[9] << 8 | buf[8];
+       hdr->fcs = buf[11] << 8 | buf[10];
 }
 
 /**
@@ -114,7 +119,7 @@ static fcs_t computeFcs(struct BattFsPageHeader *hdr)
        battfs_to_disk(hdr, buf);
        rotating_init(&cks);
        /* fcs is at the end of whole header */
-       rotating_update(buf,BATTFS_HEADER_LEN - sizeof(fcs_t), &cks);
+       rotating_update(buf, BATTFS_HEADER_LEN - sizeof(fcs_t), &cks);
        return cks;
 }
 
@@ -129,7 +134,7 @@ static fcs_t computeFcsFree(struct BattFsPageHeader *hdr)
        battfs_to_disk(hdr, buf);
        rotating_init(&cks);
        /* fcs_free is just before fcs of whole header */
-       rotating_update(buf,BATTFS_HEADER_LEN - 2 * sizeof(fcs_t), &cks);
+       rotating_update(buf, BATTFS_HEADER_LEN - 2 * sizeof(fcs_t), &cks);
        return cks;
 }
 
@@ -147,7 +152,7 @@ static bool battfs_readHeader(struct BattFsSuper *disk, pgcnt_t page, struct Bat
         * Header is actually a footer, and so
         * resides at page end.
         */
-       if (disk->read(disk, page, disk->page_size - BATTFS_HEADER_LEN - 1, buf, BATTFS_HEADER_LEN)
+       if (disk->read(disk, page, disk->page_size - BATTFS_HEADER_LEN, buf, BATTFS_HEADER_LEN)
            != BATTFS_HEADER_LEN)
        {
                TRACEMSG("Error: page[%d]\n", page);
@@ -160,6 +165,32 @@ static bool battfs_readHeader(struct BattFsSuper *disk, pgcnt_t page, struct Bat
        return true;
 }
 
+/**
+ * Write header of page \a page.
+ * \return true on success, false otherwise.
+ * \note \a hdr is dirtyed even on errors.
+ */
+static bool battfs_writeHeader(struct BattFsSuper *disk, pgcnt_t page, struct BattFsPageHeader *hdr)
+{
+       uint8_t buf[BATTFS_HEADER_LEN];
+
+       /* Fill buffer */
+       battfs_to_disk(hdr, buf);
+
+       /*
+        * write header to disk.
+        * Header is actually a footer, and so
+        * resides at page end.
+        */
+       if (disk->write(disk, page, disk->page_size - BATTFS_HEADER_LEN, buf, BATTFS_HEADER_LEN)
+           != BATTFS_HEADER_LEN)
+       {
+               TRACEMSG("Error: page[%d]\n", page);
+               return false;
+       }
+       return true;
+}
+
 /**
  * Count the number of pages from
  * inode 0 to \a inode in \a filelen_table.
@@ -192,17 +223,17 @@ static void movePages(struct BattFsSuper *disk, pgcnt_t src, int offset)
 }
 
 /**
- * Insert \a page into page allocation array of \a disk, using \a filelen_table and
- * \a free_number to compute position.
+ * Insert \a page into page allocation array of \a disk,
+ * using  \a mark to compute position.
  */
-static void insertFreePage(struct BattFsSuper *disk, pgoff_t *filelen_table, mark_t mark, pgcnt_t page)
+static void insertFreePage(struct BattFsSuper *disk, mark_t mark, pgcnt_t page)
 {
-       ASSERT(mark >= disk->free_start);
-       ASSERT(mark < disk->free_next);
+       ASSERT(mark - disk->free_start < disk->free_next - disk->free_start);
 
-       pgcnt_t free_pos = countPages(filelen_table, BATTFS_MAX_FILES - 1);
-       free_pos += mark - disk->free_start;
-       TRACEMSG("mark:%d, page:%d, free_start:%d, free_next:%d, free_pos:%d\n",
+       pgcnt_t free_pos = disk->page_count - disk->free_next + mark;
+       ASSERT(free_pos < disk->page_count);
+
+       TRACEMSG("mark:%u, page:%u, free_start:%u, free_next:%u, free_pos:%u\n",
                mark, page, disk->free_start, disk->free_next, free_pos);
 
        ASSERT(disk->page_array[free_pos] == PAGE_UNSET_SENTINEL);
@@ -222,7 +253,7 @@ static bool battfs_markFree(struct BattFsSuper *disk, struct BattFsPageHeader *h
        hdr->fcs_free = computeFcsFree(hdr);
        battfs_to_disk(hdr, buf);
 
-       if (!disk->write(disk, page, disk->page_size - BATTFS_HEADER_LEN - 1, buf, BATTFS_HEADER_LEN))
+       if (!disk->write(disk, page, disk->page_size - BATTFS_HEADER_LEN, buf, BATTFS_HEADER_LEN))
        {
                TRACEMSG("error marking page [%d]\n", page);
                return false;
@@ -234,39 +265,106 @@ static bool battfs_markFree(struct BattFsSuper *disk, struct BattFsPageHeader *h
        }
 }
 
-
 /**
- * Initialize and mount disk described by
- * \a d.
- * \return false on errors, true otherwise.
+ * Determine free_start and free_next blocks for \a disk
+ * using \a minl, \a maxl, \a minh, \a maxh.
+ *
+ * Mark_t is a type that has at least 1 bit more than
+ * pgaddr_t. So all free blocks can be numbered using
+ * at most half numbers of a mark_t type.
+ * The free blocks algorithm increments by 1 the disk->free_next
+ * every time a page becomes free. So the free block sequence is
+ * guaranteed to be countiguous.
+ * Only wrap arounds may happen, but due to half size sequence limitation,
+ * there are only 4 possible situations:
+ *
+ * \verbatim
+ *    |------lower half------|-------upper half-------|
+ *
+ * 1) |------minl*****maxl---|------------------------|
+ * 2) |------minl********maxl|minh******maxh----------|
+ * 3) |----------------------|----minh*******maxh-----|
+ * 4) |minl******maxl--------|------------minh****maxh|
+ * \endverbatim
+ *
+ * Situations 1 and 3 are easy to detect, while 2 and 4 require more care.
  */
-bool battfs_init(struct BattFsSuper *disk)
+static void findFreeStartNext(struct BattFsSuper *disk, mark_t minl, mark_t maxl, mark_t minh, mark_t maxh)
 {
-       BattFsPageHeader hdr;
-       pgoff_t filelen_table[BATTFS_MAX_FILES];
-       mark_t minl, maxl, minh, maxh;
-
-       /* Sanity check */
-       ASSERT(disk->open);
+       /* Determine free_start & free_next */
+       if (maxl >= minl)
+       {
+               /* Valid interval found in lower half */
+               if (maxh >= minh)
+               {
+                       /* Valid interval also found in upper half */
+                       if (maxl == minh - 1)
+                       {
+                               /* Interval starts in lower half and ends in upper */
+                               disk->free_start = minl;
+                               disk->free_next = maxh;
+                       }
+                       else
+                       {
+                               /* Interval starts in upper half and ends in lower */
+                               ASSERT(minl == 0);
+                               ASSERT(maxh == (MAX_PAGE_ADDR | MARK_HALF_SIZE));
 
-       /* Init disk device */
-       if (!disk->open(disk))
+                               disk->free_start = minh;
+                               disk->free_next = maxl;
+                       }
+               }
+               else
+               {
+                       /*
+                        * Upper interval is invalid.
+                        * Use lower values.
+                        */
+                       
+                       disk->free_start = minl;
+                       disk->free_next = maxl;
+               }
+       }
+       else if (maxh >= minh)
        {
-               TRACEMSG("open error\n");
-               return false;
+               /*
+                * Lower interval is invalid.
+                * Use upper values.
+                */
+               disk->free_start = minh;
+               disk->free_next = maxh;
+       }
+       else
+       {
+               /*
+                * No valid interval found.
+                * Hopefully the disk is brand new (or new).
+                */
+               TRACEMSG("No valid marked free block found, new disk or disk full\n");
+               disk->free_start = 0;
+               disk->free_next = -1; //to be increased later
        }
 
-       /* Disk open must set all of these */
-       ASSERT(disk->read);
-       ASSERT(disk->write);
-       ASSERT(disk->erase);
-       ASSERT(disk->close);
-       ASSERT(disk->page_size);
-       ASSERT(disk->page_count);
-       ASSERT(disk->page_count < PAGE_UNSET_SENTINEL - 1);
-       ASSERT(disk->page_array);
+       /* free_next should contain the first usable address */
+       disk->free_next++;
 
-       memset(filelen_table, 0, BATTFS_MAX_FILES * sizeof(pgoff_t));
+       TRACEMSG("Free markers:\n minl %u\n maxl %u\n minh %u\n maxh %u\n free_start %u\n free_next %u\n",
+               minl, maxl, minh, maxh, disk->free_start, disk->free_next);
+}
+
+/**
+ * Count number of pages per file on \a disk.
+ * This information is registered in \a filelen_table.
+ * Array index represent file inode, while value contained
+ * is the number of pages used by that file.
+ *
+ * \return true if ok, false on disk read errors.
+ * \note The whole disk is scanned once.
+ */
+static bool countDiskFilePages(struct BattFsSuper *disk, pgoff_t *filelen_table)
+{
+       BattFsPageHeader hdr;
+       mark_t minl, maxl, minh, maxh;
 
        /* Initialize min and max counters to keep trace od free blocks */
        minl = MAX_PAGE_ADDR;
@@ -274,8 +372,6 @@ bool battfs_init(struct BattFsSuper *disk)
        minh = MAX_PAGE_ADDR | MARK_HALF_SIZE;
        maxh = 0 | MARK_HALF_SIZE;
 
-       disk->free_bytes = 0;
-       disk->disk_size = (disk_size_t)(disk->page_size - BATTFS_HEADER_LEN) * disk->page_count;
 
        /* Count the number of disk page per file */
        for (pgcnt_t page = 0; page < disk->page_count; page++)
@@ -316,64 +412,35 @@ bool battfs_init(struct BattFsSuper *disk)
                                else
                                {
                                        minh = MIN(minh, hdr.mark);
-                                       maxl = MAX(maxl, hdr.mark);
+                                       maxh = MAX(maxh, hdr.mark);
                                }
                        }
                        else
                                TRACEMSG("page [%d] invalid, keeping as free\n", page);
                }
        }
+       findFreeStartNext(disk, minl, maxl, minh, maxh);
+       return true;
+}
 
-       /* Once here, we have filelen_table filled with file lengths */
-
-       /* Fill page array with sentinel */
-       for (pgcnt_t page = 0; page < disk->page_count; page++)
-               disk->page_array[page] = PAGE_UNSET_SENTINEL;
-
-       /* Determine free_start & free_next */
-       if (maxl >= minl)
-       {
-               if (maxh >= minh)
-               {
-                       if (maxl == minh - 1)
-                       {
-                               disk->free_start = minl;
-                               disk->free_next = maxh;
-                       }
-                       else
-                       {
-                               ASSERT(minl == 0);
-                               ASSERT(maxh == (MAX_PAGE_ADDR | MARK_HALF_SIZE));
-
-                               disk->free_start = minh;
-                               disk->free_next = maxl;
-                       }
-               }
-               else
-               {
-                       disk->free_start = minl;
-                       disk->free_next = maxl;
-               }
-       }
-       else if (maxh >= minh)
-       {
-               disk->free_start = minh;
-               disk->free_next = maxh;
-       }
-       else
-       {
-               TRACEMSG("No valid marked free block found\n");
-               disk->free_start = 0;
-               disk->free_next = -1;
-       }
-
-       /* free_next should contain the first usable address */
-       disk->free_next++;
-
-       TRACEMSG("Free markers:\n minl %u\n maxl %u\n minh %u\n maxh %u\n free_start %u\n free_next %u\n",
-               minl, maxl, minh, maxh, disk->free_start, disk->free_next);
-
-
+/**
+ * Fill page allocation array of \a disk
+ * using file lenghts in \a filelen_table.
+ *
+ * The page allocation array is an array containings all file infos.
+ * Is ordered by file, and within each file is ordered by page offset
+ * inside file.
+ * e.g. : at page array[0] you will find page address of the first page
+ * of the first file (if present).
+ * Free blocks are allocated after the last file, starting from invalid ones
+ * and continuing with the marked free ones.
+ *
+ * \return true if ok, false on disk read errors.
+ * \note The whole disk is scanned once.
+ */
+static bool fillPageArray(struct BattFsSuper *disk, pgoff_t *filelen_table)
+{
+       BattFsPageHeader hdr;
        /* Fill page allocation array */
        for (pgcnt_t page = 0; page < disk->page_count; page++)
        {
@@ -414,9 +481,8 @@ bool battfs_init(struct BattFsSuper *disk)
                                pgcnt_t new_page, old_page;
                                fill_t old_fill;
 
-                               /* Fancy check to handle seq wraparound */
-                               #define HALF_SEQ (1 << ((sizeof(seq_t) * CPU_BITS_PER_CHAR) - 1))
-                               if ((hdr.seq - hdr_old.seq) < HALF_SEQ)
+                               /* Fancy check to handle seq wraparound (2 bits only) */
+                               if (((hdr.seq - hdr_old.seq) & 0x03) < 2)
                                {
                                        /* Current header is newer than the previuos one */
                                        old_page = disk->page_array[array_pos];
@@ -449,22 +515,103 @@ bool battfs_init(struct BattFsSuper *disk)
                                if (!battfs_markFree(disk, &hdr, old_page))
                                        return false;
 
-                               insertFreePage(disk, filelen_table, hdr.mark, old_page);
+                               insertFreePage(disk, hdr.mark, old_page);
                        }
                }
                else
                {
                        /* Check if page is free */
                        if (hdr.fcs_free != computeFcsFree(&hdr))
-                               /* Page is not a valid marked page, insert at the end of list */
-                               hdr.mark = disk->free_next++;
+                               /* Page is not a valid marked page, insert at list beginning */
+                               hdr.mark = --disk->free_start;
 
-                       insertFreePage(disk, filelen_table, hdr.mark, page);
+                       insertFreePage(disk, hdr.mark, page);
                }
        }
+       return true;
+}
+
+/**
+ * Initialize and mount disk described by
+ * \a disk.
+ * \return false on errors, true otherwise.
+ */
+bool battfs_init(struct BattFsSuper *disk)
+{
+       pgoff_t filelen_table[BATTFS_MAX_FILES];
+
+       /* Sanity check */
+       ASSERT(disk->open);
+
+       /* Init disk device */
+       if (!disk->open(disk))
+       {
+               TRACEMSG("open error\n");
+               return false;
+       }
+
+       /* Disk open must set all of these */
+       ASSERT(disk->read);
+       ASSERT(disk->write);
+       ASSERT(disk->erase);
+       ASSERT(disk->close);
+       ASSERT(disk->page_size);
+       ASSERT(disk->page_count);
+       ASSERT(disk->page_count < PAGE_UNSET_SENTINEL - 1);
+       ASSERT(disk->page_array);
+
+       memset(filelen_table, 0, BATTFS_MAX_FILES * sizeof(pgoff_t));
+
+       disk->free_bytes = 0;
+       disk->disk_size = (disk_size_t)(disk->page_size - BATTFS_HEADER_LEN) * disk->page_count;
+
+       /* Count pages per file */
+       if (!countDiskFilePages(disk, filelen_table))
+       {
+               TRACEMSG("error counting file pages\n");
+               return false;
+       }
+
+       /* Once here, we have filelen_table filled with file lengths */
+
+       /* Fill page array with sentinel */
+       for (pgcnt_t page = 0; page < disk->page_count; page++)
+               disk->page_array[page] = PAGE_UNSET_SENTINEL;
+
+       /* Fill page allocation array using filelen_table */
+       if (!fillPageArray(disk, filelen_table))
+       {
+               TRACEMSG("error filling page array\n");
+               return false;
+       }
 
-       #warning Test me!       
        return true;    
 }
 
 
+bool battfs_writeTestBlock(struct BattFsSuper *disk, pgcnt_t page, inode_t inode, seq_t seq, fill_t fill, pgoff_t pgoff, mark_t mark)
+{
+       BattFsPageHeader hdr;
+       TRACEMSG("page %d, inode %d, pgoff %d\n", page, inode, pgoff);
+
+       hdr.inode = inode;
+       hdr.seq = seq;
+       hdr.fill = fill;
+       hdr.pgoff = pgoff;
+       hdr.mark = MARK_PAGE_VALID;
+       hdr.fcs_free = FCS_FREE_VALID;
+       hdr.fcs = computeFcs(&hdr);
+       if (mark != MARK_PAGE_VALID)
+       {
+               hdr.mark = mark;
+               hdr.fcs_free = computeFcsFree(&hdr);
+       }
+
+       if (!battfs_writeHeader(disk, page, &hdr))
+       {
+               TRACEMSG("error writing hdr\n");
+               return false;
+       }
+
+       return true;
+}