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1.簡介

LittleFS是一個小型的Flash文件系統，它結合日志結構（log-structured）文件系統和COW（copy-on-write）文件系統的思想，以日志結構存儲元數據，以COW結構存儲數據。這種特殊的存儲方式，使LittleFS具有強大的掉電恢復能力（power-loss resilience)。分配COW數據塊時LittleFS采用了名為統計損耗均衡的動態損耗均衡算法，使Flash設備的壽命得到有效保障。同時LittleFS針對資源緊缺的小型設備進行設計，具有極其有限的ROM和RAM占用，并且所有RAM的使用都通過一個可配置的固定大小緩沖區進行分配，不會隨文件系統的擴大占據更多的系統資源。當在一個資源非常緊缺的小型設備上，尋找一個具有掉電恢復能力并支持損耗均衡的Flash文件系統時，LittleFS是一個比較好的選擇。

LittleFS在嵌入式開發過程中經常遇到，但是如何在OpenHarmony中使用呢？本文基于OpenHarmony 3.1Release + 小凌派-RK2206開發板做LittleFS文件系統移植，現將相關移植經驗發布，分享給大家。文中如有問題，請大家幫忙指正。

2.LittleFS移植過程

本文基于OpenHarmony3.1Release做LittleFS移植，小凌派-RK2206開發板內部Flash有8MB大小，其中4~8MB區間為空閑區域。我將4M~5M作為LittleFS文件系統的/data目錄掛載硬件設備。具體移植過程主要如下所示：

１、hcs配置

1.1、hdf.hcs

創建/device/soc/rockchip/rk2206/hcs_config/hdf.hcs文件，具體如下：

  #include "device_info/device_info.hcs"
  #include "fs/fs_config.hcs"
  #include "gpio/gpio_config.hcs"
  #include "i2c/i2c_config.hcs"
  #include "spi/spi_config.hcs"
  root {
    module = "rockchip,rk2206_chip";
  }

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如上所述，我將在device_info/device_info.hcs添加LittleFS設備，并在fs/fs_config.hcs添加LittleFS具體信息。

1.2、BUILD.gn
新建//device/soc/rockchip/rk2206/hdf_config/BUILD.gn，具體代碼如下所示：

  import("http://drivers/adapter/khdf/liteos_m/hdf.gni")
  module_switch = defined(LOSCFG_DRIVERS_HDF)
  module_name = get_path_info(rebase_path("."), "name")
  hdf_driver(module_name) {
   hcs_sources = [ "hdf.hcs" ]
  }

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上述代碼將在編譯OpenHarmony3.1Rlease時，將編譯hdf.hcs。

1.3、device_info.hcs
創建/device/soc/rockchip/rk2206/hcs_config/device_info/device_info.hcs文件，在文件中添加LittleFS設備，具體代碼如下所示：

device_fs :: device {
     device0 :: deviceNode {
      policy = 0;
      priority = 5;
      permission = 0777;
      moduleName = "HDF_PLATFORM_FS_LITTLEFS";
      serviceName = "littlefs_config";
      deviceMatchAttr = "rockchip_rk2206_fs_littlefs";
  }
}

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上述代碼表示建設一個設備驅動，該驅動的模塊名稱（即moduleName）為“HDF_PLATFORM_FS_LITTLEFS”，OpenHamrony系統依據該名稱匹配驅動程序；設備匹配信息（即deviceMatchAttr）添加小凌派開發板Flash特殊信息（比如：分區信息，掛載目錄名、起始地址、結束地址等）。

1.4、fs_config.hcs

新建//device/soc/rockchip/rk2206/hdf_config/fs/fs_config.hcs文件，該文件主要寫清楚設備掛載信息，具體如下：

root {
    platform {
      fs_config {
        template fs_controller {
          match_attr = "";
          mount_points = [];
          block_size = [];
          block_start = [];
          block_count = [];
        }


        fs_littefs :: fs_controller {
          match_attr = "rockchip_rk2206_fs_littlefs";
          mount_points = ["/data"];
          block_size = [4096];
          block_start = [1024];
          block_count = [256];
        }
      }
    }
  }

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（1）points：掛載目錄。
（2）block_size：Flash的擦除塊大小。
（3）block_start：該掛載Flash區域的起始塊地址，實際Flash地址為block_size * block_start。
（4）block_count：該掛載Flash區域的存儲塊總數。

注意：match_attr所表示的字符串要與device_info.hcs所表示的字符串要一致。

２、hdf驅動
新建//device/soc/rockchip/rk2206/hdf_driver/fs文件夾，文件夾下創建2個文件，具體如下所示：

2.1、fs_driver.c
2.1.1、添加必要的頭文件

#include 
#include 
#include "los_config.h"
#include "hdf_log.h"
#include "hdf_device_desc.h"
#include "device_resource_if.h"
#include "osal_mem.h"
#include "lfs_api.h"

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2.1.2、添加HDF驅動

添加LittleFS匹配的hdf驅動，具體代碼如下所示：

static struct HdfDriverEntry g_fsDriverEntry = {
  .moduleVersion = 1,
  .moduleName = "HDF_PLATFORM_FS_LITTLEFS",
  .Bind = fs_driver_bind,
  .Init = fs_driver_init,
  .Release = fs_driver_release,
};

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HDF_INIT(g_fsDriverEntry);

其中，moduleName必須要與device_info.hcs中的moduleName保持一致。

2.1.3、fs_driver_init函數

fs_driver_init為hdf驅動加載函數。OpenHarmony啟動時，將根據hcs的編寫匹配對應的驅動程序，并運行fs_driver_init函數。該函數負責：

（1）讀取hcs文件的配置參數。

（2）初始化Flash。

（3）適配LittleFS對應的read、write、erase和sync函數，并適配LittleFS相關參數。

（4）掛載LittleFS。

具體代碼如下所示：

static int32_t fs_driver_init(struct HdfDeviceObject *device)
{
   int result;
   int32_t ret;
   struct FileOpInfo *file_op_info = NULL;


   if (device == NULL) {
     PRINT_ERR("device is null
");
     return HDF_ERR_INVALID_OBJECT;
   }
   if (device->property == NULL)
   {
     PRINT_ERR("device is null
");
     return HDF_ERR_INVALID_OBJECT;
   }


   /* Flash設備初始化 */
   FlashInit();


/* 讀取hcS參數 */
   ret = fs_driver_readdrs(device->property, &m_fs_cfg[0]);
   if (ret != HDF_SUCCESS)
   {
     PRINT_ERR("%s: fs_driver_readdrs faiLED(%d)
", ret);
     return ret;
   }
    
/* 適配LitteleFS對應的函數和參數 */
   for (int i = 0; i < sizeof(m_fs_cfg) / sizeof(m_fs_cfg[0]); i++) {
     if (m_fs_cfg[i].mount_point == NULL)
     {
       PRINT_LOG("m_fs_cfg[%d].mount_point is null
", i);
       continue;
     }


     m_fs_cfg[i].lfs_cfg.read = flash_littlefs_read;
     m_fs_cfg[i].lfs_cfg.prog = flash_littlefs_write;
     m_fs_cfg[i].lfs_cfg.erase = flash_littlefs_erase;
     m_fs_cfg[i].lfs_cfg.sync = flash_littlefs_sync;


     m_fs_cfg[i].lfs_cfg.read_size = 4;
     m_fs_cfg[i].lfs_cfg.prog_size = 4;
     m_fs_cfg[i].lfs_cfg.cache_size = 256;
     m_fs_cfg[i].lfs_cfg.lookahead_size = 64;
     m_fs_cfg[i].lfs_cfg.block_cycles = 1000;


     m_fs_cfg[i].lfs_cfg.file_max = LFS_FILE_MAX;
     m_fs_cfg[i].lfs_cfg.name_max = LFS_NAME_MAX;
      
/* 準備掛載 */
     result = SetDefaultMountPath(i, m_fs_cfg[i].mount_point);
     if (result != VFS_OK)
     {
       PRINT_ERR("SetDefaultMountPath(%d, %d) failed(%d)
", i, m_fs_cfg[i].mount_point, result);
       continue;
     }
      
/* 掛載目錄 */
     result = mount(NULL, m_fs_cfg[i].mount_point, "littlefs", 0, &m_fs_cfg[i].lfs_cfg);
     printf("%s: mount fs on '%s' %s
", __func__, m_fs_cfg[i].mount_point, (result == 0) ? "succeed" : "failed");
     if (CheckPathIsMounted(m_fs_cfg[i].mount_point, &file_op_info) == TRUE) {
       int lfs_ret = lfs_mkdir(&file_op_info->lfsInfo, m_fs_cfg[i].mount_point);
       if (lfs_ret == LFS_ERR_OK) {
         PRINT_LOG("create root dir(%s) success.
", m_fs_cfg[i].mount_point);
       } else if (lfs_ret == LFS_ERR_EXIST) {
         PRINT_LOG("root dir(%s) exist.
", m_fs_cfg[i].mount_point);
       } else {
         PRINT_LOG("create root dir(%s) failed.", m_fs_cfg[i].mount_point);
       }
     }
  }
    
  return HDF_SUCCESS;
}

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2.2、BUILD.gn

BUILD.gn負責將fs_driver.c編譯到內核中，具體源代碼如下所示：

import("http://drivers/adapter/khdf/liteos_m/hdf.gni")
module_switch = defined(LOSCFG_SOC_SERIES_RK22XX) && defined(LOSCFG_DRIVERS_HDF_PLATFORM) && defined(LOSCFG_FS_LITTLEFS)
module_name = get_path_info(rebase_path("."), "name")
hdf_driver(module_name) {
 sources = [
   "fs_driver.c",
 ]
 include_dirs = [ "." ]
}

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３、測試程序

我在main函數中添加一個任務，負責每隔5秒讀寫文件。具體代碼如下所示：

/* 文件系統測試 */
static void file_rw()
{
  static unsigned int cur = 0;
  char file_name[] = "/data/a.txt";
  int fd_w, fd_r;
  unsigned char buffer[256];
  /* 寫操作 */
  fd_w = open(file_name, O_WRONLY | O_CREAT);
  if (fd_w == -1)
  {
    printf("write: %s open failed!
", file_name);
    return;
  }
  memset(buffer, 0, sizeof(buffer));
  snprintf(buffer, sizeof(buffer), "Hello World and %d
", cur++);
  printf("write: %s", buffer);
  write(fd_w, buffer, strlen(buffer));
  close(fd_w);


  /* 讀操作 */
  fd_r = open(file_name, O_RDONLY);
  if (fd_r == -1)
  {
    printf("read: %s open failed!
", file_name);
    return;
  }
  lseek(fd_r, 0, SEEK_SET);
  memset(buffer, 0, sizeof(buffer));
  read(fd_r, buffer, sizeof(buffer));
  printf("read: %s", buffer);
  close(fd_r);
}


static void IotProcess(void *arg)
{
  static const unsigned int SLEEP_MAXSEC = 5;


  while (1)
  {
    printf("%s: sleep %d sec!
", __func__, SLEEP_MAXSEC);


    /* 文件系統測試 */
    file_rw(); 


    LOS_Msleep(SLEEP_MAXSEC * 1000);
  }
}

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結果

程序編譯燒寫到開發板后，按下開發板的RESET按鍵，通過串口軟件查看日志如下：

[MAIN:D]Main: OpenHarmony start schedule...
Entering scheduler
IotProcess: sleep 5 sec!
write: Hello World and 0
read: Hello World and 0
IotProcess: sleep 5 sec!
write: Hello World and 1
read: Hello World and 1
IotProcess: sleep 5 sec!
write: Hello World and 2
read: Hello World and 2
......