fs/cramfs/README

   1 Notes on Filesystem Layout
   2 --------------------------
   3
   4 These notes describe what mkcramfs generates.  Kernel requirements are
   5 a bit looser, e.g. it doesn't care if the <file_data> items are
   6 swapped around (though it does care that directory entries (inodes) in
   7 a given directory are contiguous, as this is used by readdir).
   8
   9 All data is currently in host-endian format; neither mkcramfs nor the
  10 kernel ever do swabbing.  (See section `Block Size' below.)
  11
  12 <filesystem>:
  13         <superblock>
  14         <directory_structure>
  15         <data>
  16
  17 <superblock>: struct cramfs_super (see cramfs_fs.h).
  18
  19 <directory_structure>:
  20         For each file:
  21                 struct cramfs_inode (see cramfs_fs.h).
  22                 Filename.  Not generally null-terminated, but it is
  23                  null-padded to a multiple of 4 bytes.
  24
  25 The order of inode traversal is described as "width-first" (not to be
  26 confused with breadth-first); i.e. like depth-first but listing all of
  27 a directory's entries before recursing down its subdirectories: the
  28 same order as `ls -AUR' (but without the /^\..*:$/ directory header
  29 lines); put another way, the same order as `find -type d -exec
  30 ls -AU1 {} \;'.
  31
  32 Beginning in 2.4.7, directory entries are sorted.  This optimization
  33 allows cramfs_lookup to return more quickly when a filename does not
  34 exist, speeds up user-space directory sorts, etc.
  35
  36 <data>:
  37         One <file_data> for each file that's either a symlink or a
  38          regular file of non-zero st_size.
  39
  40 <file_data>:
  41         nblocks * <block_pointer>
  42          (where nblocks = (st_size - 1) / blksize + 1)
  43         nblocks * <block>
  44         padding to multiple of 4 bytes
  45
  46 The i'th <block_pointer> for a file stores the byte offset of the
  47 *end* of the i'th <block> (i.e. one past the last byte, which is the
  48 same as the start of the (i+1)'th <block> if there is one).  The first
  49 <block> immediately follows the last <block_pointer> for the file.
  50 <block_pointer>s are each 32 bits long.
  51
  52 The order of <file_data>'s is a depth-first descent of the directory
  53 tree, i.e. the same order as `find -size +0 \( -type f -o -type l \)
  54 -print'.
  55
  56
  57 <block>: The i'th <block> is the output of zlib's compress function
  58 applied to the i'th blksize-sized chunk of the input data.
  59 (For the last <block> of the file, the input may of course be smaller.)
  60 Each <block> may be a different size.  (See <block_pointer> above.)
  61 <block>s are merely byte-aligned, not generally u32-aligned.
  62
  63
  64 Holes
  65 -----
  66
  67 This kernel supports cramfs holes (i.e. [efficient representation of]
  68 blocks in uncompressed data consisting entirely of NUL bytes), but by
  69 default mkcramfs doesn't test for & create holes, since cramfs in
  70 kernels up to at least 2.3.39 didn't support holes.  Run mkcramfs
  71 with -z if you want it to create files that can have holes in them.
  72
  73
  74 Tools
  75 -----
  76
  77 The cramfs user-space tools, including mkcramfs and cramfsck, are
  78 located at <http://sourceforge.net/projects/cramfs/>.
  79
  80
  81 Future Development
  82 ==================
  83
  84 Block Size
  85 ----------
  86
  87 (Block size in cramfs refers to the size of input data that is
  88 compressed at a time.  It's intended to be somewhere around
  89 PAGE_CACHE_SIZE for cramfs_readpage's convenience.)
  90
  91 The superblock ought to indicate the block size that the fs was
  92 written for, since comments in <linux/pagemap.h> indicate that
  93 PAGE_CACHE_SIZE may grow in future (if I interpret the comment
  94 correctly).
  95
  96 Currently, mkcramfs #define's PAGE_CACHE_SIZE as 4096 and uses that
  97 for blksize, whereas Linux-2.3.39 uses its PAGE_CACHE_SIZE, which in
  98 turn is defined as PAGE_SIZE (which can be as large as 32KB on arm).
  99 This discrepancy is a bug, though it's not clear which should be
 100 changed.
 101
 102 One option is to change mkcramfs to take its PAGE_CACHE_SIZE from
 103 <asm/page.h>.  Personally I don't like this option, but it does
 104 require the least amount of change: just change `#define
 105 PAGE_CACHE_SIZE (4096)' to `#include <asm/page.h>'.  The disadvantage
 106 is that the generated cramfs cannot always be shared between different
 107 kernels, not even necessarily kernels of the same architecture if
 108 PAGE_CACHE_SIZE is subject to change between kernel versions
 109 (currently possible with arm and ia64).
 110
 111 The remaining options try to make cramfs more sharable.
 112
 113 One part of that is addressing endianness.  The two options here are
 114 `always use little-endian' (like ext2fs) or `writer chooses
 115 endianness; kernel adapts at runtime'.  Little-endian wins because of
 116 code simplicity and little CPU overhead even on big-endian machines.
 117
 118 The cost of swabbing is changing the code to use the le32_to_cpu
 119 etc. macros as used by ext2fs.  We don't need to swab the compressed
 120 data, only the superblock, inodes and block pointers.
 121
 122
 123 The other part of making cramfs more sharable is choosing a block
 124 size.  The options are:
 125
 126   1. Always 4096 bytes.
 127
 128   2. Writer chooses blocksize; kernel adapts but rejects blocksize >
 129      PAGE_CACHE_SIZE.
 130
 131   3. Writer chooses blocksize; kernel adapts even to blocksize >
 132      PAGE_CACHE_SIZE.
 133
 134 It's easy enough to change the kernel to use a smaller value than
 135 PAGE_CACHE_SIZE: just make cramfs_readpage read multiple blocks.
 136
 137 The cost of option 1 is that kernels with a larger PAGE_CACHE_SIZE
 138 value don't get as good compression as they can.
 139
 140 The cost of option 2 relative to option 1 is that the code uses
 141 variables instead of #define'd constants.  The gain is that people
 142 with kernels having larger PAGE_CACHE_SIZE can make use of that if
 143 they don't mind their cramfs being inaccessible to kernels with
 144 smaller PAGE_CACHE_SIZE values.
 145
 146 Option 3 is easy to implement if we don't mind being CPU-inefficient:
 147 e.g. get readpage to decompress to a buffer of size MAX_BLKSIZE (which
 148 must be no larger than 32KB) and discard what it doesn't need.
 149 Getting readpage to read into all the covered pages is harder.
 150
 151 The main advantage of option 3 over 1, 2, is better compression.  The
 152 cost is greater complexity.  Probably not worth it, but I hope someone
 153 will disagree.  (If it is implemented, then I'll re-use that code in
 154 e2compr.)
 155
 156
 157 Another cost of 2 and 3 over 1 is making mkcramfs use a different
 158 block size, but that just means adding and parsing a -b option.
 159
 160
 161 Inode Size
 162 ----------
 163
 164 Given that cramfs will probably be used for CDs etc. as well as just
 165 silicon ROMs, it might make sense to expand the inode a little from
 166 its current 12 bytes.  Inodes other than the root inode are followed
 167 by filename, so the expansion doesn't even have to be a multiple of 4
 168 bytes.