android sdcard存储方案二（基于fuse文件系统）

续《Android sdcard存储方案（基于fuse文件系统）：之一》，再聊聊基于android sdcard存储方案（基于fuse文件系统）：之二，

以后有空再谈谈该方案的缺点，及优化方案。

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

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

android fuse sdcard的操作流程说明：

步骤１：黑色箭头所示，app通过fuse向sdcard dameon 发出操作请求

步骤２：红色箭头所示：sdcard damon 实际完成操作，比如此例：通过vfs、ext４向实际存储器操作

步骤３：蓝色箭头所示：sdcard damon通过fuse向app反馈操作结果

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_SIZEstbuf->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 */}

注：

a. Google default mtp MtPReserved frameworks/base/services/java/com/android/server/MountService.java270 private static final int MTP_RESERVE_SPACE = 10; field in class:MountService 2425 mtpReserve = MTP_RESERVE_SPACE; 4425 MTP_RESERVE_SPACE,b.  mtk fuse sdcard size limite system/core/sdcard/sdcard.c      //LIMIT_SDCARD_SIZE      

mtk新版本软件将kernel fuse 中的保护转换到sdcard service ,参考如下代码：

static int handle_write(struct fuse* fuse, struct fuse_handler* handler,        const struct fuse_in_header* hdr, const struct fuse_write_in* req,        const void* buffer){    struct fuse_write_out out;    struct handle *h = id_to_ptr(req->fh);    int res;    TRACE("[%d] WRITE %p(%d) %u@%llu/n", handler->token,            h, h->fd, req->size, req->offset);#ifdef LIMIT_SDCARD_SIZEif(!strncmp( fuse->root.name,"/data/media",fuse->root.namelen)){//LOG("[fuse_debug] fuse.free_size 1 = %lld,root name =%s /n",fuse->free_size,fuse->root.name);pthread_mutex_lock(&fuse->lock);fuse->free_size -=req->size;pthread_mutex_unlock(&fuse->lock);//LOG("[fuse_debug] fuse.free_size 2 = %lld/n",fuse->free_size);if(fuse->free_size <= internal_sdcard_free_size_threshold){struct statfs stat;    if (statfs(fuse->root.name, &stat) < 0) {       ERROR("get %s fs status fail /n",fuse->root.name);fuse->free_size =0;return -errno;    }else{    pthread_mutex_lock(&fuse->lock);fuse->free_size = stat.f_bfree*stat.f_bsize;pthread_mutex_unlock(&fuse->lock);    }errno = ENOSPC;LOG("[fuse_debug] Oops fuse.free_size = %lld, less than internal sdcard free size threshold ,no space for write!!!!/n",fuse->free_size);return -errno;}}#endif    res = pwrite64(h->fd, buffer, req->size, req->offset);    if (res < 0) {        return -errno;    }    out.size = res;    fuse_reply(fuse, hdr->unique, &out, sizeof(out));    return NO_STATUS;}

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： 

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。

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

           KK : ./frameworks/native/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) {              //将/data/media目录名切换成 /data/media.tmp                    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) {   // 重新创建/data/media目录                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) {　　　　　//将 /data/media.tmp目录切换成/data/media/0目录名                    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) {　　　　//写2到文件/data/.layout_version，作为上面rename操作成功的标识            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。

//下面看fs_write_atomic_int函数实现细节,

int fs_write_atomic_int(const char* path, int value) {    char temp[PATH_MAX];    if (snprintf(temp, PATH_MAX, "%s.XXXXXX", path) >= PATH_MAX) {        ALOGE("Path too long");        return -1;    }    int fd = TEMP_FAILURE_RETRY(mkstemp(temp));  //mkstemp没有同步效果，mkostemp　android又不支持。    if (fd == -1) {        ALOGE("Failed to open %s: %s", temp, strerror(errno));        return -1;    }    char buf[BUF_SIZE];    int len = snprintf(buf, BUF_SIZE, "%d", value) + 1;    if (len > BUF_SIZE) {        ALOGE("Value %d too large: %s", value, strerror(errno));        goto fail;    }    if (TEMP_FAILURE_RETRY(write(fd, buf, len)) < len) {　　　　// write 不同步        ALOGE("Failed to write %s: %s", temp, strerror(errno));        goto fail;    }    if (close(fd) == -1) {        ALOGE("Failed to close %s: %s", temp, strerror(errno));        goto fail_closed;    }    if (rename(temp, path) == -1) {　　　//rename 不同步        ALOGE("Failed to rename %s to %s: %s", temp, path, strerror(errno));        goto fail_closed;    }    return 0;fail:    close(fd);fail_closed:    unlink(temp);    return -1;}

我理解的原子操作函数，至少会有下面几个特点：

1、短小精悍

2、不可以被打断

3、函数执行成功就等于操作的内容成功。

但实际上，fs_write_atomic_int()函数根本达不到原子操作效果。因为它调用很多文件系统接口，

而文件系统接口，write，rename等都是异步操作的。因此该函数无法满足上面原子操作函数的第3点特性。

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

6、fuse sdcard  读写性能