这咖啡不够香——魏牌拿铁记录仪丢数据分析 -转自一位车友

这咖啡不够香

——魏牌拿铁记录仪丢数据分析       

2023年1月底买了这车，大概一个月不到后，我就发现了记录仪丢数据，满心期待的等了一年，一次进站升级，两次OTA升级后，发现问题依旧。因为工作需要，对FAT32文件系统还算熟悉，因此试图分析一下出现问题的原因到底在哪儿。

分析前使用车机自带的格式化功能，将外部和内部两张卡全部格式化后进行测试，录像一分钟后熄火断电取卡，分析这一分钟内的三个视频(外部卡上的前视, 环视和内部卡上的车内)。使用的分析工具是老旧的WinHex，在管理员权限打开时能直接分析物理磁盘。

1. 对内部卡进行分析。我使用的是原厂的8G卡。下面是其基本信息

可以看出，一个扇区大小是512字节，一个簇的大小是4096，也就是4K。数据区起始是29974，没有4K对齐。这个卡容量小，可能硬件扇区大小不是4K，没有影响。

然后分析文件的簇列表。因为只需要录制一个视频，所以整个文件是连续存储的，没有任何碎片。

2. 对外部卡进行分析

扇区大小与簇大小与8G卡一致，第一数据扇区可以被8整除，也就是数据区4K对齐了。

将同时生成的两个文件的簇列表拉出来看(前视在左，环视在右)。

由于卡是刚格式化过的，没有其它文件干扰。发现每个文件的第一个簇就是碎片，后面的两个文件是轮流保存的。基本思路是每个文件大概存260个簇左右(注意这个大小不是256，也就是1M字节)，就换另一个文件。

如果是一次写1M字节，由于我们的卡一般连续写入速度都是至少都是20M以上的，对付这种一秒钟只需要保存2M的数据的情况还是很轻松的。如果正常这样操作下去，不应该会出现丢数据的情况。

不出意外，下面就要出意外了。大概在每边写了6M之后，开始出现数据没有连续写入的情况。

甚至出现了每边4K写着玩的情况:

后面更是出现大量的每边写4K的情况:

然后突然又正常了，还是每边写1M字节左右，每边大概写了25M左右，突然又崩溃，开始随机写入。大概写一个文件，会崩溃三次。

分析出现无法连续写入的起始簇号，基本上都符合 “簇号*4/4096接近整数”这个规律。下面是我这次测试的结果:

解释一下”簇号*4/4096”的意义。FAT32中，一个簇占用4个字节，再除以4096是看需要更新的FAT表占用了多少个物理扇区。

当数据在不停写入时，FAT表同时也需要更新，最开始时，这个更新是在内存中执行的，但是一旦FAT表需要更新的数据达到一定量后，文件系统底层需要将FAT表写入到TF卡。文件系统底层应该会挑选物理扇区的整数倍进行更新。出错的簇号都在物理扇区的整数倍附近，说明极有可能出错的原因是由于底层更新FAT表，导致底层文件系统繁忙导致的。

由于连续出现4K碎片，需要分析这4K碎片是如何产生的。开始我认为是由于两个线程同时写文件，文件系统底层会将两边的写操作拆解开，一个文件写一点，后来感觉这个思路不对，文件系统底层不可能这么蠢。于是我在Windows下创建了一个简单的双线程程序，同时对TF卡进行写操作，测试结果是，如果一个线程在写文件的话，另一个线程的写操作是强制进入等待状态的，我猜测在Linux下应该是类似的。所以在TF卡刚格式化时，文件中出现的最小的碎片，就是程序写文件时最小的缓冲区大小。经过多次测试后，我设置为程序每次写入4K，结果就得到了与车机上类似的簇列表。同样也是第一个簇就是碎片，后面两边开始轮流。不过由于文件系统的不同，能连续写入的簇数量不一致。

测试代码如下(VS2019 C++): 

#include <iostream>

#include <thread>

#include <Windows.h>

using namespace std;

char testbuf[1024 * 1024];

void test(FILE* fp)

{

    for (int i = 0; i < 256*60; i++)

    {

        fwrite(testbuf, 4096, 1, fp);

    }

    return;

}

int main()

{

    FILE* fp1 = NULL;

    FILE* fp2 = NULL;

    cout << "主线程开始" << endl;

    if (fopen_s(&fp1, "J:\\a.bin", "wb") != 0)

    {

        cout << "Create file a.bin fail." << endl;

        return 1;

    }

    if(fopen_s(&fp2, "J:\\b.bin", "wb") != 0)

    {

        fclose(fp1);

        cout << "Create file b.bin fail." << endl;

        return 2;

    }

    thread t1(test, fp1);

    thread t2(test, fp2);

    t1.join();

    t2.join();

    fclose(fp1);

    fclose(fp2);

    cout << "主线程结束！" << endl;

    return 0;

}

基本上就实锤了，拿铁车机在写TF卡时居然会一次只写4K，虽然不能确认是全部如此，但至少这种情况大量存在的。我们买的什么记录仪专用卡，速度标多少M每秒，都是指连续写入，可是禁不起一次写4K这种玩法的。至于怎么改，一次写1M字节就可以了。

以上是转自一位技术行车友的问题反馈报告！

主要是他没发到懂车帝。我就帮忙发出来让大家知道下这个问题。