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        Diable 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 mode=%s                Control block allocation mode which supports "adaptive"
 159                        and "lfs". In "lfs" mode, there should be no random
 160                        writes towards main area.
 161 io_bits=%u             Set the bit size of write IO requests. It should be set
 162                        with "mode=lfs".
 163 usrquota               Enable plain user disk quota accounting.
 164 grpquota               Enable plain group disk quota accounting.
 165 prjquota               Enable plain project quota accounting.
 166 usrjquota=<file>       Appoint specified file and type during mount, so that quota
 167 grpjquota=<file>       information can be properly updated during recovery flow,
 168 prjjquota=<file>       <quota file>: must be in root directory;
 169 jqfmt=<quota type>     <quota type>: [vfsold,vfsv0,vfsv1].
 170 offusrjquota           Turn off user journelled quota.
 171 offgrpjquota           Turn off group journelled quota.
 172 offprjjquota           Turn off project journelled quota.
 173 quota                  Enable plain user disk quota accounting.
 174 noquota                Disable all plain disk quota option.
 175
 176 ================================================================================
 177 DEBUGFS ENTRIES
 178 ================================================================================
 179
 180 /sys/kernel/debug/f2fs/ contains information about all the partitions mounted as
 181 f2fs. Each file shows the whole f2fs information.
 182
 183 /sys/kernel/debug/f2fs/status includes:
 184  - major file system information managed by f2fs currently
 185  - average SIT information about whole segments
 186  - current memory footprint consumed by f2fs.
 187
 188 ================================================================================
 189 SYSFS ENTRIES
 190 ================================================================================
 191
 192 Information about mounted f2f2 file systems can be found in
 193 /sys/fs/f2fs.  Each mounted filesystem will have a directory in
 194 /sys/fs/f2fs based on its device name (i.e., /sys/fs/f2fs/sda).
 195 The files in each per-device directory are shown in table below.
 196
 197 Files in /sys/fs/f2fs/<devname>
 198 (see also Documentation/ABI/testing/sysfs-fs-f2fs)
 199 ..............................................................................
 200  File                         Content
 201
 202  gc_max_sleep_time            This tuning parameter controls the maximum sleep
 203                               time for the garbage collection thread. Time is
 204                               in milliseconds.
 205
 206  gc_min_sleep_time            This tuning parameter controls the minimum sleep
 207                               time for the garbage collection thread. Time is
 208                               in milliseconds.
 209
 210  gc_no_gc_sleep_time          This tuning parameter controls the default sleep
 211                               time for the garbage collection thread. Time is
 212                               in milliseconds.
 213
 214  gc_idle                      This parameter controls the selection of victim
 215                               policy for garbage collection. Setting gc_idle = 0
 216                               (default) will disable this option. Setting
 217                               gc_idle = 1 will select the Cost Benefit approach
 218                               & setting gc_idle = 2 will select the greedy approach.
 219
 220  gc_urgent                    This parameter controls triggering background GCs
 221                               urgently or not. Setting gc_urgent = 0 [default]
 222                               makes back to default behavior, while if it is set
 223                               to 1, background thread starts to do GC by given
 224                               gc_urgent_sleep_time interval.
 225
 226  gc_urgent_sleep_time         This parameter controls sleep time for gc_urgent.
 227                               500 ms is set by default. See above gc_urgent.
 228
 229  reclaim_segments             This parameter controls the number of prefree
 230                               segments to be reclaimed. If the number of prefree
 231                               segments is larger than the number of segments
 232                               in the proportion to the percentage over total
 233                               volume size, f2fs tries to conduct checkpoint to
 234                               reclaim the prefree segments to free segments.
 235                               By default, 5% over total # of segments.
 236
 237  max_small_discards           This parameter controls the number of discard
 238                               commands that consist small blocks less than 2MB.
 239                               The candidates to be discarded are cached until
 240                               checkpoint is triggered, and issued during the
 241                               checkpoint. By default, it is disabled with 0.
 242
 243  trim_sections                This parameter controls the number of sections
 244                               to be trimmed out in batch mode when FITRIM
 245                               conducts. 32 sections is set by default.
 246
 247  ipu_policy                   This parameter controls the policy of in-place
 248                               updates in f2fs. There are five policies:
 249                                0x01: F2FS_IPU_FORCE, 0x02: F2FS_IPU_SSR,
 250                                0x04: F2FS_IPU_UTIL,  0x08: F2FS_IPU_SSR_UTIL,
 251                                0x10: F2FS_IPU_FSYNC.
 252
 253  min_ipu_util                 This parameter controls the threshold to trigger
 254                               in-place-updates. The number indicates percentage
 255                               of the filesystem utilization, and used by
 256                               F2FS_IPU_UTIL and F2FS_IPU_SSR_UTIL policies.
 257
 258  min_fsync_blocks             This parameter controls the threshold to trigger
 259                               in-place-updates when F2FS_IPU_FSYNC mode is set.
 260                               The number indicates the number of dirty pages
 261                               when fsync needs to flush on its call path. If
 262                               the number is less than this value, it triggers
 263                               in-place-updates.
 264
 265  max_victim_search            This parameter controls the number of trials to
 266                               find a victim segment when conducting SSR and
 267                               cleaning operations. The default value is 4096
 268                               which covers 8GB block address range.
 269
 270  dir_level                    This parameter controls the directory level to
 271                               support large directory. If a directory has a
 272                               number of files, it can reduce the file lookup
 273                               latency by increasing this dir_level value.
 274                               Otherwise, it needs to decrease this value to
 275                               reduce the space overhead. The default value is 0.
 276
 277  ram_thresh                   This parameter controls the memory footprint used
 278                               by free nids and cached nat entries. By default,
 279                               10 is set, which indicates 10 MB / 1 GB RAM.
 280
 281 ================================================================================
 282 USAGE
 283 ================================================================================
 284
 285 1. Download userland tools and compile them.
 286
 287 2. Skip, if f2fs was compiled statically inside kernel.
 288    Otherwise, insert the f2fs.ko module.
 289  # insmod f2fs.ko
 290
 291 3. Create a directory trying to mount
 292  # mkdir /mnt/f2fs
 293
 294 4. Format the block device, and then mount as f2fs
 295  # mkfs.f2fs -l label /dev/block_device
 296  # mount -t f2fs /dev/block_device /mnt/f2fs
 297
 298 mkfs.f2fs
 299 ---------
 300 The mkfs.f2fs is for the use of formatting a partition as the f2fs filesystem,
 301 which builds a basic on-disk layout.
 302
 303 The options consist of:
 304 -l [label]   : Give a volume label, up to 512 unicode name.
 305 -a [0 or 1]  : Split start location of each area for heap-based allocation.
 306                1 is set by default, which performs this.
 307 -o [int]     : Set overprovision ratio in percent over volume size.
 308                5 is set by default.
 309 -s [int]     : Set the number of segments per section.
 310                1 is set by default.
 311 -z [int]     : Set the number of sections per zone.
 312                1 is set by default.
 313 -e [str]     : Set basic extension list. e.g. "mp3,gif,mov"
 314 -t [0 or 1]  : Disable discard command or not.
 315                1 is set by default, which conducts discard.
 316
 317 fsck.f2fs
 318 ---------
 319 The fsck.f2fs is a tool to check the consistency of an f2fs-formatted
 320 partition, which examines whether the filesystem metadata and user-made data
 321 are cross-referenced correctly or not.
 322 Note that, initial version of the tool does not fix any inconsistency.
 323
 324 The options consist of:
 325   -d debug level [default:0]
 326
 327 dump.f2fs
 328 ---------
 329 The dump.f2fs shows the information of specific inode and dumps SSA and SIT to
 330 file. Each file is dump_ssa and dump_sit.
 331
 332 The dump.f2fs is used to debug on-disk data structures of the f2fs filesystem.
 333 It shows on-disk inode information recognized by a given inode number, and is
 334 able to dump all the SSA and SIT entries into predefined files, ./dump_ssa and
 335 ./dump_sit respectively.
 336
 337 The options consist of:
 338   -d debug level [default:0]
 339   -i inode no (hex)
 340   -s [SIT dump segno from #1~#2 (decimal), for all 0~-1]
 341   -a [SSA dump segno from #1~#2 (decimal), for all 0~-1]
 342
 343 Examples:
 344 # dump.f2fs -i [ino] /dev/sdx
 345 # dump.f2fs -s 0~-1 /dev/sdx (SIT dump)
 346 # dump.f2fs -a 0~-1 /dev/sdx (SSA dump)
 347
 348 ================================================================================
 349 DESIGN
 350 ================================================================================
 351
 352 On-disk Layout
 353 --------------
 354
 355 F2FS divides the whole volume into a number of segments, each of which is fixed
 356 to 2MB in size. A section is composed of consecutive segments, and a zone
 357 consists of a set of sections. By default, section and zone sizes are set to one
 358 segment size identically, but users can easily modify the sizes by mkfs.
 359
 360 F2FS splits the entire volume into six areas, and all the areas except superblock
 361 consists of multiple segments as described below.
 362
 363                                             align with the zone size <-|
 364                  |-> align with the segment size
 365      _________________________________________________________________________
 366     |            |            |   Segment   |    Node     |   Segment  |      |
 367     | Superblock | Checkpoint |    Info.    |   Address   |   Summary  | Main |
 368     |    (SB)    |   (CP)     | Table (SIT) | Table (NAT) | Area (SSA) |      |
 369     |____________|_____2______|______N______|______N______|______N_____|__N___|
 370                                                                        .      .
 371                                                              .                .
 372                                                  .                            .
 373                                     ._________________________________________.
 374                                     |_Segment_|_..._|_Segment_|_..._|_Segment_|
 375                                     .           .
 376                                     ._________._________
 377                                     |_section_|__...__|_
 378                                     .            .
 379                                     .________.
 380                                     |__zone__|
 381
 382 - Superblock (SB)
 383  : It is located at the beginning of the partition, and there exist two copies
 384    to avoid file system crash. It contains basic partition information and some
 385    default parameters of f2fs.
 386
 387 - Checkpoint (CP)
 388  : It contains file system information, bitmaps for valid NAT/SIT sets, orphan
 389    inode lists, and summary entries of current active segments.
 390
 391 - Segment Information Table (SIT)
 392  : It contains segment information such as valid block count and bitmap for the
 393    validity of all the blocks.
 394
 395 - Node Address Table (NAT)
 396  : It is composed of a block address table for all the node blocks stored in
 397    Main area.
 398
 399 - Segment Summary Area (SSA)
 400  : It contains summary entries which contains the owner information of all the
 401    data and node blocks stored in Main area.
 402
 403 - Main Area
 404  : It contains file and directory data including their indices.
 405
 406 In order to avoid misalignment between file system and flash-based storage, F2FS
 407 aligns the start block address of CP with the segment size. Also, it aligns the
 408 start block address of Main area with the zone size by reserving some segments
 409 in SSA area.
 410
 411 Reference the following survey for additional technical details.
 412 https://wiki.linaro.org/WorkingGroups/Kernel/Projects/FlashCardSurvey
 413
 414 File System Metadata Structure
 415 ------------------------------
 416
 417 F2FS adopts the checkpointing scheme to maintain file system consistency. At
 418 mount time, F2FS first tries to find the last valid checkpoint data by scanning
 419 CP area. In order to reduce the scanning time, F2FS uses only two copies of CP.
 420 One of them always indicates the last valid data, which is called as shadow copy
 421 mechanism. In addition to CP, NAT and SIT also adopt the shadow copy mechanism.
 422
 423 For file system consistency, each CP points to which NAT and SIT copies are
 424 valid, as shown as below.
 425
 426   +--------+----------+---------+
 427   |   CP   |    SIT   |   NAT   |
 428   +--------+----------+---------+
 429   .         .          .          .
 430   .            .              .              .
 431   .               .                 .                 .
 432   +-------+-------+--------+--------+--------+--------+
 433   | CP #0 | CP #1 | SIT #0 | SIT #1 | NAT #0 | NAT #1 |
 434   +-------+-------+--------+--------+--------+--------+
 435      |             ^                          ^
 436      |             |                          |
 437      `----------------------------------------'
 438
 439 Index Structure
 440 ---------------
 441
 442 The key data structure to manage the data locations is a "node". Similar to
 443 traditional file structures, F2FS has three types of node: inode, direct node,
 444 indirect node. F2FS assigns 4KB to an inode block which contains 923 data block
 445 indices, two direct node pointers, two indirect node pointers, and one double
 446 indirect node pointer as described below. One direct node block contains 1018
 447 data blocks, and one indirect node block contains also 1018 node blocks. Thus,
 448 one inode block (i.e., a file) covers:
 449
 450   4KB * (923 + 2 * 1018 + 2 * 1018 * 1018 + 1018 * 1018 * 1018) := 3.94TB.
 451
 452    Inode block (4KB)
 453      |- data (923)
 454      |- direct node (2)
 455      |          `- data (1018)
 456      |- indirect node (2)
 457      |            `- direct node (1018)
 458      |                       `- data (1018)
 459      `- double indirect node (1)
 460                          `- indirect node (1018)
 461                                       `- direct node (1018)
 462                                                  `- data (1018)
 463
 464 Note that, all the node blocks are mapped by NAT which means the location of
 465 each node is translated by the NAT table. In the consideration of the wandering
 466 tree problem, F2FS is able to cut off the propagation of node updates caused by
 467 leaf data writes.
 468
 469 Directory Structure
 470 -------------------
 471
 472 A directory entry occupies 11 bytes, which consists of the following attributes.
 473
 474 - hash          hash value of the file name
 475 - ino           inode number
 476 - len           the length of file name
 477 - type          file type such as directory, symlink, etc
 478
 479 A dentry block consists of 214 dentry slots and file names. Therein a bitmap is
 480 used to represent whether each dentry is valid or not. A dentry block occupies
 481 4KB with the following composition.
 482
 483   Dentry Block(4 K) = bitmap (27 bytes) + reserved (3 bytes) +
 484                       dentries(11 * 214 bytes) + file name (8 * 214 bytes)
 485
 486                          [Bucket]
 487              +--------------------------------+
 488              |dentry block 1 | dentry block 2 |
 489              +--------------------------------+
 490              .               .
 491        .                             .
 492   .       [Dentry Block Structure: 4KB]       .
 493   +--------+----------+----------+------------+
 494   | bitmap | reserved | dentries | file names |
 495   +--------+----------+----------+------------+
 496   [Dentry Block: 4KB] .   .
 497                  .               .
 498             .                          .
 499             +------+------+-----+------+
 500             | hash | ino  | len | type |
 501             +------+------+-----+------+
 502             [Dentry Structure: 11 bytes]
 503
 504 F2FS implements multi-level hash tables for directory structure. Each level has
 505 a hash table with dedicated number of hash buckets as shown below. Note that
 506 "A(2B)" means a bucket includes 2 data blocks.
 507
 508 ----------------------
 509 A : bucket
 510 B : block
 511 N : MAX_DIR_HASH_DEPTH
 512 ----------------------
 513
 514 level #0   | A(2B)
 515            |
 516 level #1   | A(2B) - A(2B)
 517            |
 518 level #2   | A(2B) - A(2B) - A(2B) - A(2B)
 519      .     |   .       .       .       .
 520 level #N/2 | A(2B) - A(2B) - A(2B) - A(2B) - A(2B) - ... - A(2B)
 521      .     |   .       .       .       .
 522 level #N   | A(4B) - A(4B) - A(4B) - A(4B) - A(4B) - ... - A(4B)
 523
 524 The number of blocks and buckets are determined by,
 525
 526                             ,- 2, if n < MAX_DIR_HASH_DEPTH / 2,
 527   # of blocks in level #n = |
 528                             `- 4, Otherwise
 529
 530                              ,- 2^(n + dir_level),
 531                              |        if n + dir_level < MAX_DIR_HASH_DEPTH / 2,
 532   # of buckets in level #n = |
 533                              `- 2^((MAX_DIR_HASH_DEPTH / 2) - 1),
 534                                       Otherwise
 535
 536 When F2FS finds a file name in a directory, at first a hash value of the file
 537 name is calculated. Then, F2FS scans the hash table in level #0 to find the
 538 dentry consisting of the file name and its inode number. If not found, F2FS
 539 scans the next hash table in level #1. In this way, F2FS scans hash tables in
 540 each levels incrementally from 1 to N. In each levels F2FS needs to scan only
 541 one bucket determined by the following equation, which shows O(log(# of files))
 542 complexity.
 543
 544   bucket number to scan in level #n = (hash value) % (# of buckets in level #n)
 545
 546 In the case of file creation, F2FS finds empty consecutive slots that cover the
 547 file name. F2FS searches the empty slots in the hash tables of whole levels from
 548 1 to N in the same way as the lookup operation.
 549
 550 The following figure shows an example of two cases holding children.
 551        --------------> Dir <--------------
 552        |                                 |
 553     child                             child
 554
 555     child - child                     [hole] - child
 556
 557     child - child - child             [hole] - [hole] - child
 558
 559    Case 1:                           Case 2:
 560    Number of children = 6,           Number of children = 3,
 561    File size = 7                     File size = 7
 562
 563 Default Block Allocation
 564 ------------------------
 565
 566 At runtime, F2FS manages six active logs inside "Main" area: Hot/Warm/Cold node
 567 and Hot/Warm/Cold data.
 568
 569 - Hot node      contains direct node blocks of directories.
 570 - Warm node     contains direct node blocks except hot node blocks.
 571 - Cold node     contains indirect node blocks
 572 - Hot data      contains dentry blocks
 573 - Warm data     contains data blocks except hot and cold data blocks
 574 - Cold data     contains multimedia data or migrated data blocks
 575
 576 LFS has two schemes for free space management: threaded log and copy-and-compac-
 577 tion. The copy-and-compaction scheme which is known as cleaning, is well-suited
 578 for devices showing very good sequential write performance, since free segments
 579 are served all the time for writing new data. However, it suffers from cleaning
 580 overhead under high utilization. Contrarily, the threaded log scheme suffers
 581 from random writes, but no cleaning process is needed. F2FS adopts a hybrid
 582 scheme where the copy-and-compaction scheme is adopted by default, but the
 583 policy is dynamically changed to the threaded log scheme according to the file
 584 system status.
 585
 586 In order to align F2FS with underlying flash-based storage, F2FS allocates a
 587 segment in a unit of section. F2FS expects that the section size would be the
 588 same as the unit size of garbage collection in FTL. Furthermore, with respect
 589 to the mapping granularity in FTL, F2FS allocates each section of the active
 590 logs from different zones as much as possible, since FTL can write the data in
 591 the active logs into one allocation unit according to its mapping granularity.
 592
 593 Cleaning process
 594 ----------------
 595
 596 F2FS does cleaning both on demand and in the background. On-demand cleaning is
 597 triggered when there are not enough free segments to serve VFS calls. Background
 598 cleaner is operated by a kernel thread, and triggers the cleaning job when the
 599 system is idle.
 600
 601 F2FS supports two victim selection policies: greedy and cost-benefit algorithms.
 602 In the greedy algorithm, F2FS selects a victim segment having the smallest number
 603 of valid blocks. In the cost-benefit algorithm, F2FS selects a victim segment
 604 according to the segment age and the number of valid blocks in order to address
 605 log block thrashing problem in the greedy algorithm. F2FS adopts the greedy
 606 algorithm for on-demand cleaner, while background cleaner adopts cost-benefit
 607 algorithm.
 608
 609 In order to identify whether the data in the victim segment are valid or not,
 610 F2FS manages a bitmap. Each bit represents the validity of a block, and the
 611 bitmap is composed of a bit stream covering whole blocks in main area.