吹牛必備常識(shí)之——“華為P10閃存門”中的UFS和eMMC究竟是啥?

　　上個(gè)月鬧得沸沸揚(yáng)揚(yáng)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(shí)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(guò)了華為P10在世界移動(dòng)大會(huì)上的首次發(fā)布，爆炸半徑絕對(duì)可觀。

　　華為P10“閃存門”其實(shí)就是一些消費(fèi)者在購(gòu)買P10手機(jī)后，經(jīng)過(guò)測(cè)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(cè)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(píng)測(cè)參數(shù)來(lái)看，以華為官方配置的P10實(shí)際速度應(yīng)該可以達(dá)到800MB/秒左右。而最終測(cè)試的結(jié)論就是華為P10的閃存存在UFS和eMMC混用的問(wèn)題。

      說(shuō)了這么多的廢話，終于引出了我們今天要談的兩個(gè)主角——UFS和eMMC。

　　可能大家對(duì)這兩個(gè)主角的認(rèn)識(shí)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?cè)谡務(wù)撌裁磧?nèi)存、閃存、速率和封裝的時(shí)候，你也就只能頻頻點(diǎn)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(shí)。

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(chǔ)數(shù)據(jù)而設(shè)計(jì)的文件系統(tǒng)。電腦上用到的大部分文件系統(tǒng)都是針對(duì)碟盤存儲(chǔ)設(shè)備而設(shè)計(jì)的，應(yīng)用到閃存上并不適合。一般的文件系統(tǒng)可以通過(guò)閃存轉(zhuǎn)換層寫(xiě)入閃存，但是這極大地影響了數(shù)據(jù)的寫(xiě)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(dòng)設(shè)備越來(lái)越得到大眾的青睞，設(shè)計(jì)閃存文件系統(tǒng)就越來(lái)越有必要了。

　　設(shè)計(jì)閃存文件系統(tǒng)的基本概念是，當(dāng)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)需要更新時(shí)，文件系統(tǒng)將會(huì)把新的復(fù)本寫(xiě)入一個(gè)新的閃存區(qū)塊，將文件指針重新指向，并在閑置時(shí)將原有的區(qū)塊信息抺除。例如JFFS2與YAFFS的設(shè)計(jì)。當(dāng)然，如果你不知道什么是JFFS2、YAFFS沒(méi)關(guān)系，因?yàn)檫@并不會(huì)影響你理解UFS和eMMC。

　　在Linux上實(shí)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(gè)虛擬設(shè)備驅(qū)動(dòng)層。它可以提供標(biāo)準(zhǔn)API給操作Raw Flash的device driver。聽(tīng)起來(lái)是不是有點(diǎn)暈呀，其實(shí)簡(jiǎn)單來(lái)講，MTD就是一個(gè)能讓閃存設(shè)備看起來(lái)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(xiě)(write);而MTD Device有三種操作：讀(read)、寫(xiě)(write)和擦除(erase)。

　　如果你覺(jué)得細(xì)節(jié)不重要，那么，簡(jiǎn)單來(lái)講，也就一句話：FFS是一種為了在閃存設(shè)備上存儲(chǔ)數(shù)據(jù)而設(shè)計(jì)的文件系統(tǒng)，可以說(shuō)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(gè)概念——內(nèi)存和閃存。

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

　　閃存(Flash Memory)是一種非易失性存儲(chǔ)器，即斷電數(shù)據(jù)也不會(huì)丟失存儲(chǔ)內(nèi)容。閃存不像RAM那樣以字節(jié)為單位改寫(xiě)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(lái)說(shuō)，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(shuō)的手機(jī)內(nèi)存(ROM)。當(dāng)然，如果是用到手機(jī)上的話，存儲(chǔ)速度就一定要快，而體積則必須要小。

　　了解了這些，接下來(lái)我們就可以解決一下今天要講的問(wèn)題了，UFS和eMMC到底有什么區(qū)別，是否真如華為發(fā)言人說(shuō)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(chǔ)卡。采用并行數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，主控和存儲(chǔ)單元之間擁有8個(gè)數(shù)據(jù)通道，它們可以同步工作，工作模式為半雙工，每個(gè)通道允許讀寫(xiě)傳輸，但是同一時(shí)間只能讀或?qū)憽MMC是由MMC協(xié)會(huì)所訂立的主要針對(duì)手機(jī)或平板電腦等便攜電子產(chǎn)品的內(nèi)嵌式存儲(chǔ)器的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格，eMMC的一個(gè)明顯優(yōu)勢(shì)是在封裝中集成了一個(gè)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(kāi)發(fā)的其它部分，并縮短向市場(chǎng)推出產(chǎn)品的時(shí)間，這些特點(diǎn)對(duì)于希望通過(guò)縮小光刻尺寸和降低成本的NAND供應(yīng)商來(lái)說(shuō)同樣重要。因而，在其剛問(wèn)世時(shí)，即得到了廣大廠商的支持。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是在原有內(nèi)置存儲(chǔ)器的基礎(chǔ)上加了一個(gè)控制芯片，再以統(tǒng)一的方式封裝，并預(yù)留一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)接口，以便手機(jī)客戶拿來(lái)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(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)。

　　UFS，全稱Universal Flash Storage，即通用閃存存儲(chǔ)，采用串行數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，只有兩個(gè)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(shí)進(jìn)行讀寫(xiě)傳輸，傳輸效率得到提高。UFS是UNIX文件系統(tǒng)的簡(jiǎn)稱，它來(lái)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(tái)上常見(jiàn)的SCSI結(jié)構(gòu)模型并支持對(duì)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(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)UFS 2.0才開(kāi)始得到大眾的追捧，UFS 2.0閃存讀寫(xiě)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(duì)比參見(jiàn)圖2。

圖2 eMMC與UFS傳輸速度對(duì)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(xiě)性能也直逼PC的SSD，未來(lái)有望打破PC與手機(jī)相比在讀寫(xiě)性能上的優(yōu)勢(shì)，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(jià)格和生產(chǎn)方面，UFS2.1的門檻仍然略高。就價(jià)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(kāi)始普及的一個(gè)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(chǎng)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(shuō)了這么多，以免繞暈大家，小編還是為大家簡(jiǎn)單劃一下重點(diǎn)吧，具體見(jiàn)表1所示。

表1 eMMC和UFS各項(xiàng)數(shù)據(jù)對(duì)比

      從表中可以看出，有兩點(diǎn)是前文沒(méi)有提到的，第一點(diǎn)就是多線程/數(shù)據(jù)隊(duì)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(gè)好處就是——快。第二個(gè)是滿載功耗，其實(shí)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(xiě)性能已經(jīng)明顯處于劣勢(shì)，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(lái)旗艦手機(jī)閃存的理想搭配，預(yù)計(jì)今年的旗艦機(jī)型將會(huì)大量使用UFS2.1，當(dāng)然缺貨狀態(tài)仍會(huì)繼續(xù)。

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