吹牛必備常識之——“華為P10閃存門”中的UFS和eMMC究竟是啥?

上個月鬧得沸沸揚揚的華為P10閃存門可謂是賺足了廣大網(wǎng)友的關(guān)注，那段時間的各大門戶網(wǎng)站的頭版頭條幾乎都成了華為P10的后花園，信息熱度甚至都超過了華為P10在世界移動大會上的首次發(fā)布，爆炸半徑絕對可觀。

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/201705/359119.htm

華為P10“閃存門”其實就是一些消費者在購買P10手機(jī)后，經(jīng)過測試發(fā)現(xiàn)，華為P10系列手機(jī)閃存速度出現(xiàn)了明顯差異的情況。用戶測試結(jié)果顯示，有部分手機(jī)的閃存速度約為200MB/秒，而根據(jù)網(wǎng)上公布的評測參數(shù)來看，以華為官方配置的P10實際速度應(yīng)該可以達(dá)到800MB/秒左右。而最終測試的結(jié)論就是華為P10的閃存存在UFS和eMMC混用的問題。

說了這么多的廢話，終于引出了我們今天要談的兩個主角——UFS和eMMC。

可能大家對這兩個主角的認(rèn)識并不多，只是從這一事件中知道了：UFS和eMMC是兩種閃存標(biāo)準(zhǔn)，而在速度上，UFS>eMMC。如果真是如此的話，當(dāng)你的朋友們在談?wù)撌裁磧?nèi)存、閃存、速率和封裝的時候，你也就只能頻頻點頭，這樣就不好了～～所以，小編在這里有義務(wù)為大家普及一下這些吹牛常識。

閃存老祖——FFS

談到閃存的話，我們還是很有必要提一下它們的老祖宗——FFS。FFS，即Flash file system，中文名稱是閃存文件系統(tǒng)，是一種為了在閃存設(shè)備上存儲數(shù)據(jù)而設(shè)計的文件系統(tǒng)。電腦上用到的大部分文件系統(tǒng)都是針對碟盤存儲設(shè)備而設(shè)計的，應(yīng)用到閃存上并不適合。一般的文件系統(tǒng)可以通過閃存轉(zhuǎn)換層寫入閃存，但是這極大地影響了數(shù)據(jù)的寫入效率。而隨著嵌入式逐漸成為電子產(chǎn)品的重要發(fā)展方向，移動設(shè)備越來越得到大眾的青睞，設(shè)計閃存文件系統(tǒng)就越來越有必要了。

設(shè)計閃存文件系統(tǒng)的基本概念是，當(dāng)存儲數(shù)據(jù)需要更新時，文件系統(tǒng)將會把新的復(fù)本寫入一個新的閃存區(qū)塊，將文件指針重新指向，并在閑置時將原有的區(qū)塊信息抺除。例如JFFS2與YAFFS的設(shè)計。當(dāng)然，如果你不知道什么是JFFS2、YAFFS沒關(guān)系，因為這并不會影響你理解UFS和eMMC。

在Linux上實現(xiàn)的閃存轉(zhuǎn)換層，稱為MTD。MTD全稱是Memory Technology Device，即內(nèi)存技術(shù)設(shè)備，是一個虛擬設(shè)備驅(qū)動層。它可以提供標(biāo)準(zhǔn)API給操作Raw Flash的device driver。聽起來是不是有點暈呀，其實簡單來講，MTD就是一個能讓閃存設(shè)備看起來像是一種區(qū)塊設(shè)備的硬件的抽象層，因此，能夠?qū)⒓扔械奈募到y(tǒng)(如FAT、Ext、XFS等)直接應(yīng)用在閃存上。具體關(guān)系如圖1所示。

圖1 VFS(virtual File System)系統(tǒng)分類

從圖1中可以看到：MTD device(也可以理解為Flash device)和普通的Block device是有區(qū)別的，具體區(qū)別是：

普通的BLD(Block device)只有兩種操作：讀(read)和寫(write);而MTD Device有三種操作：讀(read)、寫(write)和擦除(erase)。

如果你覺得細(xì)節(jié)不重要，那么，簡單來講，也就一句話：FFS是一種為了在閃存設(shè)備上存儲數(shù)據(jù)而設(shè)計的文件系統(tǒng)，可以說是現(xiàn)在哪些牛逼的閃存的老祖宗。

閃存和內(nèi)存

講完老祖宗，如果要完全弄清楚UFS和eMMC，我們還需要區(qū)分另外兩個概念——內(nèi)存和閃存。

內(nèi)存(Memory)即隨機(jī)存儲器(RAM)，它可以隨時讀寫，而且速度很快，通常用于暫時存放CPU中的運算數(shù)據(jù)，以及與硬盤等外部存儲器交換的數(shù)據(jù)。只要計算機(jī)在運行中，CPU就會把需要運算的數(shù)據(jù)調(diào)到內(nèi)存中進(jìn)行運算，當(dāng)運算完成后，CPU再將結(jié)果傳送出來。因此，可以說它是電子設(shè)備與CPU進(jìn)行溝通的橋梁。但是這種存儲器是易失性存儲器，即在斷電時會丟失其存儲內(nèi)容，故主要用于存儲短時間使用的程序。如果用在手機(jī)上的話，也就是我們通常說的手機(jī)運行內(nèi)存(RAM)。

閃存(Flash Memory)是一種非易失性存儲器，即斷電數(shù)據(jù)也不會丟失存儲內(nèi)容。閃存不像RAM那樣以字節(jié)為單位改寫數(shù)據(jù)，而是以區(qū)塊為單位，區(qū)塊大小一般為256KB到20MB。通常來說，它相當(dāng)于電腦中的硬盤，如果用在手機(jī)上的話，也就是我們通常說的手機(jī)內(nèi)存(ROM)。當(dāng)然，如果是用到手機(jī)上的話，存儲速度就一定要快，而體積則必須要小。

了解了這些，接下來我們就可以解決一下今天要講的問題了，UFS和eMMC到底有什么區(qū)別，是否真如華為發(fā)言人說的那樣——“差別不大”呢?

eMMC和UFS

eMMC，全稱embedded Multi Media Card，即嵌入式多媒體存儲卡。采用并行數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，主控和存儲單元之間擁有8個數(shù)據(jù)通道，它們可以同步工作，工作模式為半雙工，每個通道允許讀寫傳輸，但是同一時間只能讀或?qū)?。eMMC是由MMC協(xié)會所訂立的主要針對手機(jī)或平板電腦等便攜電子產(chǎn)品的內(nèi)嵌式存儲器的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格，eMMC的一個明顯優(yōu)勢是在封裝中集成了一個控制器，它提供標(biāo)準(zhǔn)接口并管理閃存，使得手機(jī)廠商就能專注于產(chǎn)品開發(fā)的其它部分，并縮短向市場推出產(chǎn)品的時間，這些特點對于希望通過縮小光刻尺寸和降低成本的NAND供應(yīng)商來說同樣重要。因而，在其剛問世時，即得到了廣大廠商的支持。簡單來說，就是在原有內(nèi)置存儲器的基礎(chǔ)上加了一個控制芯片，再以統(tǒng)一的方式封裝，并預(yù)留一個標(biāo)準(zhǔn)接口，以便手機(jī)客戶拿來直接使用。

目前大多數(shù)主流中端手機(jī)采用的都是eMMC5.1的閃存，其理論帶寬為600M/s。順序讀取速度為250M/s，順序?qū)懭胨俣葹?25M/s。2015年之前幾乎所有的主流智能手機(jī)和平板電腦采用的都是這種存儲標(biāo)準(zhǔn)。

UFS，全稱Universal Flash Storage，即通用閃存存儲，采用串行數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，只有兩個數(shù)據(jù)通道(但速率高于eMMC)，工作模式為全雙工模式，同一條通道允許同時進(jìn)行讀寫傳輸，傳輸效率得到提高。UFS是UNIX文件系統(tǒng)的簡稱，它來源于4.3Tahoe發(fā)行版中提供的BSD Fat Fast File System(FFS)系統(tǒng)，屬于FFS的演化版本，其使用的是PC平臺上常見的SCSI結(jié)構(gòu)模型并支持對應(yīng)的SCSI指令集。

UFS前期版本并未得到很大的關(guān)注，直到2013年9月發(fā)布的新一代閃存存儲標(biāo)準(zhǔn)UFS 2.0才開始得到大眾的追捧，UFS 2.0閃存讀寫速度可以達(dá)到5.8Gbps(約為750MB/s)，已經(jīng)遠(yuǎn)超于eMMC(是eMMC的兩倍)，而最新版本的UFS 2.1的數(shù)據(jù)讀取速度更是高達(dá)11.6Gbps(約為1.5GB/s)，是UFS 2.0的兩倍，具體傳輸速度對比參見圖2。

圖2 eMMC與UFS傳輸速度對比

因此，不論是數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，還是工作模式，UFS都全面領(lǐng)先于eMMC，讀寫性能也直逼PC的SSD，未來有望打破PC與手機(jī)相比在讀寫性能上的優(yōu)勢，eMMC、UFS和SSD的當(dāng)下關(guān)系可用圖3表示。

圖3 eMMC、UFS和SSD的當(dāng)下關(guān)系

但是在價格和生產(chǎn)方面，UFS2.1的門檻仍然略高。就價格方面，同等容量的UFS2.1閃存是eMMC5,1的兩倍左右，這也是現(xiàn)在UFS 2.1也只是在旗艦手機(jī)開始普及的一個主要原因;而在供貨方面，目前可以生產(chǎn)eMMC5.1閃存的廠商很多，而能夠生產(chǎn)UFS2.1卻不多，目前市場上主流的是三星、東芝和SK海力士，美光的UFS2.1閃存產(chǎn)品據(jù)稱也已經(jīng)進(jìn)入量產(chǎn)階段，但是目前尚未公布具體信息。這就可以解釋為什么現(xiàn)在大部分廠商的UFS2.1閃存仍處于缺貨狀態(tài)的主要原因。

說了這么多，以免繞暈大家，小編還是為大家簡單劃一下重點吧，具體見表1所示。

表1 eMMC和UFS各項數(shù)據(jù)對比

從表中可以看出，有兩點是前文沒有提到的，第一點就是多線程/數(shù)據(jù)隊列/分區(qū)引導(dǎo)，由于這些功能大家都比較熟悉，不熟悉的人也知道，支持這些功能最明顯的一個好處就是——快。第二個是滿載功耗，其實UFS2.1的滿載功耗是比eMMC的要更高的，但是由于UFS2.1能更快地完成操作，從而更早地轉(zhuǎn)換到待機(jī)狀態(tài)，因而就整體功耗而言，就要看具體使用情況了。

如今的手機(jī)eMMC5.1閃存讀寫性能已經(jīng)明顯處于劣勢，而且UFS2.1芯片不僅傳輸速度快，而且已經(jīng)是當(dāng)下及未來旗艦手機(jī)閃存的理想搭配，預(yù)計今年的旗艦機(jī)型將會大量使用UFS2.1，當(dāng)然缺貨狀態(tài)仍會繼續(xù)。

由此看來，華為官方稱，“差別不大”確實難以令人信服，倒是之后談到的由于供貨出現(xiàn)問題導(dǎo)致“混用”的措辭才是正解。

關(guān)鍵詞： 閃存 UFS eMMC