Merge tag 'v4.15-rc1' into next-seccomp
[sfrench/cifs-2.6.git] / Documentation / filesystems / f2fs.txt
1 ================================================================================
2 WHAT IS Flash-Friendly File System (F2FS)?
3 ================================================================================
4
5 NAND flash memory-based storage devices, such as SSD, eMMC, and SD cards, have
6 been equipped on a variety systems ranging from mobile to server systems. Since
7 they are known to have different characteristics from the conventional rotating
8 disks, a file system, an upper layer to the storage device, should adapt to the
9 changes from the sketch in the design level.
10
11 F2FS is a file system exploiting NAND flash memory-based storage devices, which
12 is based on Log-structured File System (LFS). The design has been focused on
13 addressing the fundamental issues in LFS, which are snowball effect of wandering
14 tree and high cleaning overhead.
15
16 Since a NAND flash memory-based storage device shows different characteristic
17 according to its internal geometry or flash memory management scheme, namely FTL,
18 F2FS and its tools support various parameters not only for configuring on-disk
19 layout, but also for selecting allocation and cleaning algorithms.
20
21 The following git tree provides the file system formatting tool (mkfs.f2fs),
22 a consistency checking tool (fsck.f2fs), and a debugging tool (dump.f2fs).
23 >> git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/jaegeuk/f2fs-tools.git
24
25 For reporting bugs and sending patches, please use the following mailing list:
26 >> linux-f2fs-devel@lists.sourceforge.net
27
28 ================================================================================
29 BACKGROUND AND DESIGN ISSUES
30 ================================================================================
31
32 Log-structured File System (LFS)
33 --------------------------------
34 "A log-structured file system writes all modifications to disk sequentially in
35 a log-like structure, thereby speeding up  both file writing and crash recovery.
36 The log is the only structure on disk; it contains indexing information so that
37 files can be read back from the log efficiently. In order to maintain large free
38 areas on disk for fast writing, we divide  the log into segments and use a
39 segment cleaner to compress the live information from heavily fragmented
40 segments." from Rosenblum, M. and Ousterhout, J. K., 1992, "The design and
41 implementation of a log-structured file system", ACM Trans. Computer Systems
42 10, 1, 26–52.
43
44 Wandering Tree Problem
45 ----------------------
46 In LFS, when a file data is updated and written to the end of log, its direct
47 pointer block is updated due to the changed location. Then the indirect pointer
48 block is also updated due to the direct pointer block update. In this manner,
49 the upper index structures such as inode, inode map, and checkpoint block are
50 also updated recursively. This problem is called as wandering tree problem [1],
51 and in order to enhance the performance, it should eliminate or relax the update
52 propagation as much as possible.
53
54 [1] Bityutskiy, A. 2005. JFFS3 design issues. http://www.linux-mtd.infradead.org/
55
56 Cleaning Overhead
57 -----------------
58 Since LFS is based on out-of-place writes, it produces so many obsolete blocks
59 scattered across the whole storage. In order to serve new empty log space, it
60 needs to reclaim these obsolete blocks seamlessly to users. This job is called
61 as a cleaning process.
62
63 The process consists of three operations as follows.
64 1. A victim segment is selected through referencing segment usage table.
65 2. It loads parent index structures of all the data in the victim identified by
66    segment summary blocks.
67 3. It checks the cross-reference between the data and its parent index structure.
68 4. It moves valid data selectively.
69
70 This cleaning job may cause unexpected long delays, so the most important goal
71 is to hide the latencies to users. And also definitely, it should reduce the
72 amount of valid data to be moved, and move them quickly as well.
73
74 ================================================================================
75 KEY FEATURES
76 ================================================================================
77
78 Flash Awareness
79 ---------------
80 - Enlarge the random write area for better performance, but provide the high
81   spatial locality
82 - Align FS data structures to the operational units in FTL as best efforts
83
84 Wandering Tree Problem
85 ----------------------
86 - Use a term, “node”, that represents inodes as well as various pointer blocks
87 - Introduce Node Address Table (NAT) containing the locations of all the “node”
88   blocks; this will cut off the update propagation.
89
90 Cleaning Overhead
91 -----------------
92 - Support a background cleaning process
93 - Support greedy and cost-benefit algorithms for victim selection policies
94 - Support multi-head logs for static/dynamic hot and cold data separation
95 - Introduce adaptive logging for efficient block allocation
96
97 ================================================================================
98 MOUNT OPTIONS
99 ================================================================================
100
101 background_gc=%s       Turn on/off cleaning operations, namely garbage
102                        collection, triggered in background when I/O subsystem is
103                        idle. If background_gc=on, it will turn on the garbage
104                        collection and if background_gc=off, garbage collection
105                        will be turned off. If background_gc=sync, it will turn
106                        on synchronous garbage collection running in background.
107                        Default value for this option is on. So garbage
108                        collection is on by default.
109 disable_roll_forward   Disable the roll-forward recovery routine
110 norecovery             Disable the roll-forward recovery routine, mounted read-
111                        only (i.e., -o ro,disable_roll_forward)
112 discard/nodiscard      Enable/disable real-time discard in f2fs, if discard is
113                        enabled, f2fs will issue discard/TRIM commands when a
114                        segment is cleaned.
115 no_heap                Disable heap-style segment allocation which finds free
116                        segments for data from the beginning of main area, while
117                        for node from the end of main area.
118 nouser_xattr           Disable Extended User Attributes. Note: xattr is enabled
119                        by default if CONFIG_F2FS_FS_XATTR is selected.
120 noacl                  Disable POSIX Access Control List. Note: acl is enabled
121                        by default if CONFIG_F2FS_FS_POSIX_ACL is selected.
122 active_logs=%u         Support configuring the number of active logs. In the
123                        current design, f2fs supports only 2, 4, and 6 logs.
124                        Default number is 6.
125 disable_ext_identify   Disable the extension list configured by mkfs, so f2fs
126                        does not aware of cold files such as media files.
127 inline_xattr           Enable the inline xattrs feature.
128 noinline_xattr         Disable the inline xattrs feature.
129 inline_data            Enable the inline data feature: New created small(<~3.4k)
130                        files can be written into inode block.
131 inline_dentry          Enable the inline dir feature: data in new created
132                        directory entries can be written into inode block. The
133                        space of inode block which is used to store inline
134                        dentries is limited to ~3.4k.
135 noinline_dentry        Disable the inline dentry feature.
136 flush_merge            Merge concurrent cache_flush commands as much as possible
137                        to eliminate redundant command issues. If the underlying
138                        device handles the cache_flush command relatively slowly,
139                        recommend to enable this option.
140 nobarrier              This option can be used if underlying storage guarantees
141                        its cached data should be written to the novolatile area.
142                        If this option is set, no cache_flush commands are issued
143                        but f2fs still guarantees the write ordering of all the
144                        data writes.
145 fastboot               This option is used when a system wants to reduce mount
146                        time as much as possible, even though normal performance
147                        can be sacrificed.
148 extent_cache           Enable an extent cache based on rb-tree, it can cache
149                        as many as extent which map between contiguous logical
150                        address and physical address per inode, resulting in
151                        increasing the cache hit ratio. Set by default.
152 noextent_cache         Disable an extent cache based on rb-tree explicitly, see
153                        the above extent_cache mount option.
154 noinline_data          Disable the inline data feature, inline data feature is
155                        enabled by default.
156 data_flush             Enable data flushing before checkpoint in order to
157                        persist data of regular and symlink.
158 fault_injection=%d     Enable fault injection in all supported types with
159                        specified injection rate.
160 mode=%s                Control block allocation mode which supports "adaptive"
161                        and "lfs". In "lfs" mode, there should be no random
162                        writes towards main area.
163 io_bits=%u             Set the bit size of write IO requests. It should be set
164                        with "mode=lfs".
165 usrquota               Enable plain user disk quota accounting.
166 grpquota               Enable plain group disk quota accounting.
167 prjquota               Enable plain project quota accounting.
168 usrjquota=<file>       Appoint specified file and type during mount, so that quota
169 grpjquota=<file>       information can be properly updated during recovery flow,
170 prjjquota=<file>       <quota file>: must be in root directory;
171 jqfmt=<quota type>     <quota type>: [vfsold,vfsv0,vfsv1].
172 offusrjquota           Turn off user journelled quota.
173 offgrpjquota           Turn off group journelled quota.
174 offprjjquota           Turn off project journelled quota.
175 quota                  Enable plain user disk quota accounting.
176 noquota                Disable all plain disk quota option.
177
178 ================================================================================
179 DEBUGFS ENTRIES
180 ================================================================================
181
182 /sys/kernel/debug/f2fs/ contains information about all the partitions mounted as
183 f2fs. Each file shows the whole f2fs information.
184
185 /sys/kernel/debug/f2fs/status includes:
186  - major file system information managed by f2fs currently
187  - average SIT information about whole segments
188  - current memory footprint consumed by f2fs.
189
190 ================================================================================
191 SYSFS ENTRIES
192 ================================================================================
193
194 Information about mounted f2fs file systems can be found in
195 /sys/fs/f2fs.  Each mounted filesystem will have a directory in
196 /sys/fs/f2fs based on its device name (i.e., /sys/fs/f2fs/sda).
197 The files in each per-device directory are shown in table below.
198
199 Files in /sys/fs/f2fs/<devname>
200 (see also Documentation/ABI/testing/sysfs-fs-f2fs)
201 ..............................................................................
202  File                         Content
203
204  gc_max_sleep_time            This tuning parameter controls the maximum sleep
205                               time for the garbage collection thread. Time is
206                               in milliseconds.
207
208  gc_min_sleep_time            This tuning parameter controls the minimum sleep
209                               time for the garbage collection thread. Time is
210                               in milliseconds.
211
212  gc_no_gc_sleep_time          This tuning parameter controls the default sleep
213                               time for the garbage collection thread. Time is
214                               in milliseconds.
215
216  gc_idle                      This parameter controls the selection of victim
217                               policy for garbage collection. Setting gc_idle = 0
218                               (default) will disable this option. Setting
219                               gc_idle = 1 will select the Cost Benefit approach
220                               & setting gc_idle = 2 will select the greedy approach.
221
222  gc_urgent                    This parameter controls triggering background GCs
223                               urgently or not. Setting gc_urgent = 0 [default]
224                               makes back to default behavior, while if it is set
225                               to 1, background thread starts to do GC by given
226                               gc_urgent_sleep_time interval.
227
228  gc_urgent_sleep_time         This parameter controls sleep time for gc_urgent.
229                               500 ms is set by default. See above gc_urgent.
230
231  reclaim_segments             This parameter controls the number of prefree
232                               segments to be reclaimed. If the number of prefree
233                               segments is larger than the number of segments
234                               in the proportion to the percentage over total
235                               volume size, f2fs tries to conduct checkpoint to
236                               reclaim the prefree segments to free segments.
237                               By default, 5% over total # of segments.
238
239  max_small_discards           This parameter controls the number of discard
240                               commands that consist small blocks less than 2MB.
241                               The candidates to be discarded are cached until
242                               checkpoint is triggered, and issued during the
243                               checkpoint. By default, it is disabled with 0.
244
245  trim_sections                This parameter controls the number of sections
246                               to be trimmed out in batch mode when FITRIM
247                               conducts. 32 sections is set by default.
248
249  ipu_policy                   This parameter controls the policy of in-place
250                               updates in f2fs. There are five policies:
251                                0x01: F2FS_IPU_FORCE, 0x02: F2FS_IPU_SSR,
252                                0x04: F2FS_IPU_UTIL,  0x08: F2FS_IPU_SSR_UTIL,
253                                0x10: F2FS_IPU_FSYNC.
254
255  min_ipu_util                 This parameter controls the threshold to trigger
256                               in-place-updates. The number indicates percentage
257                               of the filesystem utilization, and used by
258                               F2FS_IPU_UTIL and F2FS_IPU_SSR_UTIL policies.
259
260  min_fsync_blocks             This parameter controls the threshold to trigger
261                               in-place-updates when F2FS_IPU_FSYNC mode is set.
262                               The number indicates the number of dirty pages
263                               when fsync needs to flush on its call path. If
264                               the number is less than this value, it triggers
265                               in-place-updates.
266
267  max_victim_search            This parameter controls the number of trials to
268                               find a victim segment when conducting SSR and
269                               cleaning operations. The default value is 4096
270                               which covers 8GB block address range.
271
272  dir_level                    This parameter controls the directory level to
273                               support large directory. If a directory has a
274                               number of files, it can reduce the file lookup
275                               latency by increasing this dir_level value.
276                               Otherwise, it needs to decrease this value to
277                               reduce the space overhead. The default value is 0.
278
279  ram_thresh                   This parameter controls the memory footprint used
280                               by free nids and cached nat entries. By default,
281                               10 is set, which indicates 10 MB / 1 GB RAM.
282
283 ================================================================================
284 USAGE
285 ================================================================================
286
287 1. Download userland tools and compile them.
288
289 2. Skip, if f2fs was compiled statically inside kernel.
290    Otherwise, insert the f2fs.ko module.
291  # insmod f2fs.ko
292
293 3. Create a directory trying to mount
294  # mkdir /mnt/f2fs
295
296 4. Format the block device, and then mount as f2fs
297  # mkfs.f2fs -l label /dev/block_device
298  # mount -t f2fs /dev/block_device /mnt/f2fs
299
300 mkfs.f2fs
301 ---------
302 The mkfs.f2fs is for the use of formatting a partition as the f2fs filesystem,
303 which builds a basic on-disk layout.
304
305 The options consist of:
306 -l [label]   : Give a volume label, up to 512 unicode name.
307 -a [0 or 1]  : Split start location of each area for heap-based allocation.
308                1 is set by default, which performs this.
309 -o [int]     : Set overprovision ratio in percent over volume size.
310                5 is set by default.
311 -s [int]     : Set the number of segments per section.
312                1 is set by default.
313 -z [int]     : Set the number of sections per zone.
314                1 is set by default.
315 -e [str]     : Set basic extension list. e.g. "mp3,gif,mov"
316 -t [0 or 1]  : Disable discard command or not.
317                1 is set by default, which conducts discard.
318
319 fsck.f2fs
320 ---------
321 The fsck.f2fs is a tool to check the consistency of an f2fs-formatted
322 partition, which examines whether the filesystem metadata and user-made data
323 are cross-referenced correctly or not.
324 Note that, initial version of the tool does not fix any inconsistency.
325
326 The options consist of:
327   -d debug level [default:0]
328
329 dump.f2fs
330 ---------
331 The dump.f2fs shows the information of specific inode and dumps SSA and SIT to
332 file. Each file is dump_ssa and dump_sit.
333
334 The dump.f2fs is used to debug on-disk data structures of the f2fs filesystem.
335 It shows on-disk inode information recognized by a given inode number, and is
336 able to dump all the SSA and SIT entries into predefined files, ./dump_ssa and
337 ./dump_sit respectively.
338
339 The options consist of:
340   -d debug level [default:0]
341   -i inode no (hex)
342   -s [SIT dump segno from #1~#2 (decimal), for all 0~-1]
343   -a [SSA dump segno from #1~#2 (decimal), for all 0~-1]
344
345 Examples:
346 # dump.f2fs -i [ino] /dev/sdx
347 # dump.f2fs -s 0~-1 /dev/sdx (SIT dump)
348 # dump.f2fs -a 0~-1 /dev/sdx (SSA dump)
349
350 ================================================================================
351 DESIGN
352 ================================================================================
353
354 On-disk Layout
355 --------------
356
357 F2FS divides the whole volume into a number of segments, each of which is fixed
358 to 2MB in size. A section is composed of consecutive segments, and a zone
359 consists of a set of sections. By default, section and zone sizes are set to one
360 segment size identically, but users can easily modify the sizes by mkfs.
361
362 F2FS splits the entire volume into six areas, and all the areas except superblock
363 consists of multiple segments as described below.
364
365                                             align with the zone size <-|
366                  |-> align with the segment size
367      _________________________________________________________________________
368     |            |            |   Segment   |    Node     |   Segment  |      |
369     | Superblock | Checkpoint |    Info.    |   Address   |   Summary  | Main |
370     |    (SB)    |   (CP)     | Table (SIT) | Table (NAT) | Area (SSA) |      |
371     |____________|_____2______|______N______|______N______|______N_____|__N___|
372                                                                        .      .
373                                                              .                .
374                                                  .                            .
375                                     ._________________________________________.
376                                     |_Segment_|_..._|_Segment_|_..._|_Segment_|
377                                     .           .
378                                     ._________._________
379                                     |_section_|__...__|_
380                                     .            .
381                                     .________.
382                                     |__zone__|
383
384 - Superblock (SB)
385  : It is located at the beginning of the partition, and there exist two copies
386    to avoid file system crash. It contains basic partition information and some
387    default parameters of f2fs.
388
389 - Checkpoint (CP)
390  : It contains file system information, bitmaps for valid NAT/SIT sets, orphan
391    inode lists, and summary entries of current active segments.
392
393 - Segment Information Table (SIT)
394  : It contains segment information such as valid block count and bitmap for the
395    validity of all the blocks.
396
397 - Node Address Table (NAT)
398  : It is composed of a block address table for all the node blocks stored in
399    Main area.
400
401 - Segment Summary Area (SSA)
402  : It contains summary entries which contains the owner information of all the
403    data and node blocks stored in Main area.
404
405 - Main Area
406  : It contains file and directory data including their indices.
407
408 In order to avoid misalignment between file system and flash-based storage, F2FS
409 aligns the start block address of CP with the segment size. Also, it aligns the
410 start block address of Main area with the zone size by reserving some segments
411 in SSA area.
412
413 Reference the following survey for additional technical details.
414 https://wiki.linaro.org/WorkingGroups/Kernel/Projects/FlashCardSurvey
415
416 File System Metadata Structure
417 ------------------------------
418
419 F2FS adopts the checkpointing scheme to maintain file system consistency. At
420 mount time, F2FS first tries to find the last valid checkpoint data by scanning
421 CP area. In order to reduce the scanning time, F2FS uses only two copies of CP.
422 One of them always indicates the last valid data, which is called as shadow copy
423 mechanism. In addition to CP, NAT and SIT also adopt the shadow copy mechanism.
424
425 For file system consistency, each CP points to which NAT and SIT copies are
426 valid, as shown as below.
427
428   +--------+----------+---------+
429   |   CP   |    SIT   |   NAT   |
430   +--------+----------+---------+
431   .         .          .          .
432   .            .              .              .
433   .               .                 .                 .
434   +-------+-------+--------+--------+--------+--------+
435   | CP #0 | CP #1 | SIT #0 | SIT #1 | NAT #0 | NAT #1 |
436   +-------+-------+--------+--------+--------+--------+
437      |             ^                          ^
438      |             |                          |
439      `----------------------------------------'
440
441 Index Structure
442 ---------------
443
444 The key data structure to manage the data locations is a "node". Similar to
445 traditional file structures, F2FS has three types of node: inode, direct node,
446 indirect node. F2FS assigns 4KB to an inode block which contains 923 data block
447 indices, two direct node pointers, two indirect node pointers, and one double
448 indirect node pointer as described below. One direct node block contains 1018
449 data blocks, and one indirect node block contains also 1018 node blocks. Thus,
450 one inode block (i.e., a file) covers:
451
452   4KB * (923 + 2 * 1018 + 2 * 1018 * 1018 + 1018 * 1018 * 1018) := 3.94TB.
453
454    Inode block (4KB)
455      |- data (923)
456      |- direct node (2)
457      |          `- data (1018)
458      |- indirect node (2)
459      |            `- direct node (1018)
460      |                       `- data (1018)
461      `- double indirect node (1)
462                          `- indirect node (1018)
463                                       `- direct node (1018)
464                                                  `- data (1018)
465
466 Note that, all the node blocks are mapped by NAT which means the location of
467 each node is translated by the NAT table. In the consideration of the wandering
468 tree problem, F2FS is able to cut off the propagation of node updates caused by
469 leaf data writes.
470
471 Directory Structure
472 -------------------
473
474 A directory entry occupies 11 bytes, which consists of the following attributes.
475
476 - hash          hash value of the file name
477 - ino           inode number
478 - len           the length of file name
479 - type          file type such as directory, symlink, etc
480
481 A dentry block consists of 214 dentry slots and file names. Therein a bitmap is
482 used to represent whether each dentry is valid or not. A dentry block occupies
483 4KB with the following composition.
484
485   Dentry Block(4 K) = bitmap (27 bytes) + reserved (3 bytes) +
486                       dentries(11 * 214 bytes) + file name (8 * 214 bytes)
487
488                          [Bucket]
489              +--------------------------------+
490              |dentry block 1 | dentry block 2 |
491              +--------------------------------+
492              .               .
493        .                             .
494   .       [Dentry Block Structure: 4KB]       .
495   +--------+----------+----------+------------+
496   | bitmap | reserved | dentries | file names |
497   +--------+----------+----------+------------+
498   [Dentry Block: 4KB] .   .
499                  .               .
500             .                          .
501             +------+------+-----+------+
502             | hash | ino  | len | type |
503             +------+------+-----+------+
504             [Dentry Structure: 11 bytes]
505
506 F2FS implements multi-level hash tables for directory structure. Each level has
507 a hash table with dedicated number of hash buckets as shown below. Note that
508 "A(2B)" means a bucket includes 2 data blocks.
509
510 ----------------------
511 A : bucket
512 B : block
513 N : MAX_DIR_HASH_DEPTH
514 ----------------------
515
516 level #0   | A(2B)
517            |
518 level #1   | A(2B) - A(2B)
519            |
520 level #2   | A(2B) - A(2B) - A(2B) - A(2B)
521      .     |   .       .       .       .
522 level #N/2 | A(2B) - A(2B) - A(2B) - A(2B) - A(2B) - ... - A(2B)
523      .     |   .       .       .       .
524 level #N   | A(4B) - A(4B) - A(4B) - A(4B) - A(4B) - ... - A(4B)
525
526 The number of blocks and buckets are determined by,
527
528                             ,- 2, if n < MAX_DIR_HASH_DEPTH / 2,
529   # of blocks in level #n = |
530                             `- 4, Otherwise
531
532                              ,- 2^(n + dir_level),
533                              |        if n + dir_level < MAX_DIR_HASH_DEPTH / 2,
534   # of buckets in level #n = |
535                              `- 2^((MAX_DIR_HASH_DEPTH / 2) - 1),
536                                       Otherwise
537
538 When F2FS finds a file name in a directory, at first a hash value of the file
539 name is calculated. Then, F2FS scans the hash table in level #0 to find the
540 dentry consisting of the file name and its inode number. If not found, F2FS
541 scans the next hash table in level #1. In this way, F2FS scans hash tables in
542 each levels incrementally from 1 to N. In each levels F2FS needs to scan only
543 one bucket determined by the following equation, which shows O(log(# of files))
544 complexity.
545
546   bucket number to scan in level #n = (hash value) % (# of buckets in level #n)
547
548 In the case of file creation, F2FS finds empty consecutive slots that cover the
549 file name. F2FS searches the empty slots in the hash tables of whole levels from
550 1 to N in the same way as the lookup operation.
551
552 The following figure shows an example of two cases holding children.
553        --------------> Dir <--------------
554        |                                 |
555     child                             child
556
557     child - child                     [hole] - child
558
559     child - child - child             [hole] - [hole] - child
560
561    Case 1:                           Case 2:
562    Number of children = 6,           Number of children = 3,
563    File size = 7                     File size = 7
564
565 Default Block Allocation
566 ------------------------
567
568 At runtime, F2FS manages six active logs inside "Main" area: Hot/Warm/Cold node
569 and Hot/Warm/Cold data.
570
571 - Hot node      contains direct node blocks of directories.
572 - Warm node     contains direct node blocks except hot node blocks.
573 - Cold node     contains indirect node blocks
574 - Hot data      contains dentry blocks
575 - Warm data     contains data blocks except hot and cold data blocks
576 - Cold data     contains multimedia data or migrated data blocks
577
578 LFS has two schemes for free space management: threaded log and copy-and-compac-
579 tion. The copy-and-compaction scheme which is known as cleaning, is well-suited
580 for devices showing very good sequential write performance, since free segments
581 are served all the time for writing new data. However, it suffers from cleaning
582 overhead under high utilization. Contrarily, the threaded log scheme suffers
583 from random writes, but no cleaning process is needed. F2FS adopts a hybrid
584 scheme where the copy-and-compaction scheme is adopted by default, but the
585 policy is dynamically changed to the threaded log scheme according to the file
586 system status.
587
588 In order to align F2FS with underlying flash-based storage, F2FS allocates a
589 segment in a unit of section. F2FS expects that the section size would be the
590 same as the unit size of garbage collection in FTL. Furthermore, with respect
591 to the mapping granularity in FTL, F2FS allocates each section of the active
592 logs from different zones as much as possible, since FTL can write the data in
593 the active logs into one allocation unit according to its mapping granularity.
594
595 Cleaning process
596 ----------------
597
598 F2FS does cleaning both on demand and in the background. On-demand cleaning is
599 triggered when there are not enough free segments to serve VFS calls. Background
600 cleaner is operated by a kernel thread, and triggers the cleaning job when the
601 system is idle.
602
603 F2FS supports two victim selection policies: greedy and cost-benefit algorithms.
604 In the greedy algorithm, F2FS selects a victim segment having the smallest number
605 of valid blocks. In the cost-benefit algorithm, F2FS selects a victim segment
606 according to the segment age and the number of valid blocks in order to address
607 log block thrashing problem in the greedy algorithm. F2FS adopts the greedy
608 algorithm for on-demand cleaner, while background cleaner adopts cost-benefit
609 algorithm.
610
611 In order to identify whether the data in the victim segment are valid or not,
612 F2FS manages a bitmap. Each bit represents the validity of a block, and the
613 bitmap is composed of a bit stream covering whole blocks in main area.