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

　　上個(gè)月鬧得沸沸揚揚的華為P10閃存門(mén)可謂是賺足了廣大網(wǎng)友的關(guān)注，那段時(shí)間的各大門(mén)戶(hù)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，爆炸半徑絕對可觀(guān)。

　　華為P10“閃存門(mén)”其實(shí)就是一些消費者在購買(mǎi)P10手機后，經(jīng)過(guò)測試發(fā)現，華為P10系列手機閃存速度出現了明顯差異的情況。用戶(hù)測試結果顯示，有部分手機的閃存速度約為200MB/秒，而根據網(wǎng)上公布的評測參數來(lái)看，以華為官方配置的P10實(shí)際速度應該可以達到800MB/秒左右。而最終測試的結論就是華為P10的閃存存在UFS和eMMC混用的問(wèn)題。

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

　　可能大家對這兩個(gè)主角的認識并不多，只是從這一事件中知道了：UFS和eMMC是兩種閃存標準，而在速度上，UFS>eMMC。如果真是如此的話(huà)，當你的朋友們在談?wù)撌裁磧却?、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。

閃存老祖——FFS

　　談到閃存的話(huà)，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(chēng)是閃存文件系統，是一種為了在閃存設備上存儲數據而設計的文件系統。電腦上用到的大部分文件系統都是針對碟盤(pán)存儲設備而設計的，應用到閃存上并不適合。一般的文件系統可以通過(guò)閃存轉換層寫(xiě)入閃存，但是這極大地影響了數據的寫(xiě)入效率。而隨著(zhù)嵌入式逐漸成為電子產(chǎn)品的重要發(fā)展方向，移動(dòng)設備越來(lái)越得到大眾的青睞，設計閃存文件系統就越來(lái)越有必要了。

　　設計閃存文件系統的基本概念是，當存儲數據需要更新時(shí)，文件系統將會(huì )把新的復本寫(xiě)入一個(gè)新的閃存區塊，將文件指針重新指向，并在閑置時(shí)將原有的區塊信息抺除。例如JFFS2與YAFFS的設計。當然，如果你不知道什么是JFFS2、YAFFS沒(méi)關(guān)系，因為這并不會(huì )影響你理解UFS和eMMC。

　　在Linux上實(shí)現的閃存轉換層，稱(chēng)為MTD。MTD全稱(chēng)是Memory Technology Device，即內存技術(shù)設備，是一個(gè)虛擬設備驅動(dòng)層。它可以提供標準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)能讓閃存設備看起來(lái)像是一種區塊設備的硬件的抽象層，因此，能夠將既有的文件系統(如FAT、Ext、XFS等)直接應用在閃存上。具體關(guān)系如圖1所示。

圖1 VFS(virtual File System)系統分類(lèi)

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

　　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)得細節不重要，那么，簡(jiǎn)單來(lái)講，也就一句話(huà)：FFS是一種為了在閃存設備上存儲數據而設計的文件系統，可以說(shuō)是現在哪些牛逼的閃存的老祖宗。

閃存和內存

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

　　內存(Memory)即隨機存儲器(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中的運算數據，以及與硬盤(pán)等外部存儲器交換的數據。只要計算機在運行中，CPU就會(huì )把需要運算的數據調到內存中進(jìn)行運算，當運算完成后，CPU再將結果傳送出來(lái)。因此，可以說(shuō)它是電子設備與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(shí)會(huì )丟失其存儲內容，故主要用于存儲短時(shí)間使用的程序。如果用在手機上的話(huà)，也就是我們通常說(shuō)的手機運行內存(RAM)。

　　閃存(Flash Memory)是一種非易失性存儲器，即斷電數據也不會(huì )丟失存儲內容。閃存不像RAM那樣以字節為單位改寫(xiě)數據，而是以區塊為單位，區塊大小一般為256KB到20MB。通常來(lái)說(shuō)，它相當于電腦中的硬盤(pán)，如果用在手機上的話(huà)，也就是我們通常說(shuō)的手機內存(ROM)。當然，如果是用到手機上的話(huà)，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(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(chēng)embedded Multi Media Card，即嵌入式多媒體存儲卡。采用并行數據傳輸技術(shù)，主控和存儲單元之間擁有8個(gè)數據通道，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)間只能讀或寫(xiě)。eMMC是由MMC協(xié)會(huì )所訂立的主要針對手機或平板電腦等便攜電子產(chǎn)品的內嵌式存儲器的標準規格，eMMC的一個(gè)明顯優(yōu)勢是在封裝中集成了一個(gè)控制器，它提供標準接口并管理閃存，使得手機廠(chǎng)商就能專(zhuān)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)對于希望通過(guò)縮小光刻尺寸和降低成本的NAND供應商來(lái)說(shuō)同樣重要。因而，在其剛問(wèn)世時(shí)，即得到了廣大廠(chǎng)商的支持。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是在原有內置存儲器的基礎上加了一個(gè)控制芯片，再以統一的方式封裝，并預留一個(gè)標準接口，以便手機客戶(hù)拿來(lái)直接使用。

　　目前大多數主流中端手機采用的都是eMMC5.1的閃存，其理論帶寬為600M/s。順序讀取速度為250M/s，順序寫(xiě)入速度為125M/s。2015年之前幾乎所有的主流智能手機和平板電腦采用的都是這種存儲標準。

　　UFS，全稱(chēng)Universal Flash Storage，即通用閃存存儲，采用串行數據傳輸技術(shù)，只有兩個(gè)數據通道(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文件系統的簡(jiǎn)稱(chēng)，它來(lái)源于4.3Tahoe發(fā)行版中提供的BSD Fat Fast File System(FFS)系統，屬于FFS的演化版本，其使用的是PC平臺上常見(jiàn)的SCSI結構模型并支持對應的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準UFS 2.0才開(kāi)始得到大眾的追捧，UFS 2.0閃存讀寫(xiě)速度可以達到5.8Gbps(約為750MB/s)，已經(jīng)遠超于eMMC(是eMMC的兩倍)，而最新版本的UFS 2.1的數據讀取速度更是高達11.6Gbps(約為1.5GB/s)，是UFS 2.0的兩倍，具體傳輸速度對比參見(jiàn)圖2。

圖2 eMMC與UFS傳輸速度對比

　　因此，不論是數據傳輸技術(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與手機相比在讀寫(xiě)性能上的優(yōu)勢，eMMC、UFS和SSD的當下關(guān)系可用圖3表示。

圖3 eMMC、UFS和SSD的當下關(guān)系

　　但是在價(jià)格和生產(chǎn)方面，UFS2.1的門(mén)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，這也是現在UFS 2.1也只是在旗艦手機開(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(chǎng)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)品據稱(chēng)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在大部分廠(chǎng)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各項數據對比

      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(xiàn)程/數據隊列/分區引導，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(mǎn)載功耗，其實(shí)UFS2.1的滿(mǎn)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，從而更早地轉換到待機狀態(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eMMC5.1閃存讀寫(xiě)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)是當下及未來(lái)旗艦手機閃存的理想搭配，預計今年的旗艦機型將會(huì )大量使用UFS2.1，當然缺貨狀態(tài)仍會(huì )繼續。

　　由此看來(lái)，華為官方稱(chēng)，“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問(wèn)題導致“混用”的措辭才是正解。