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友的關注，那段時間的各大門戶網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。

　　華為P10“閃存門”其實就是一些消費者在購買P10手機后，經過測試發(fā)現(xiàn)，華為P10系列手機閃存速度出現(xiàn)了明顯差異的情況。用戶測試結果顯示，有部分手機的閃存速度約為200MB/秒，而根據網上公布的評測參數(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，當你的朋友們在談論什么內存、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備上存儲數(shù)據而設計的文件系統(tǒng)。電腦上用到的大部分文件系統(tǒng)都是針對碟盤存儲設備而設計的，應用到閃存上并不適合。一般的文件系統(tǒng)可以通過閃存轉換層寫入閃存，但是這極大地影響了數(shù)據的寫入效率。而隨著嵌入式逐漸成為電子產品的重要發(fā)展方向，移動設備越來越得到大眾的青睞，設計閃存文件系統(tǒng)就越來越有必要了。

　　設計閃存文件系統(tǒng)的基本概念是，當存儲數(shù)據需要更新時，文件系統(tǒng)將會把新的復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的設計。當然，如果你不知道什么是JFFS2、YAFFS沒關系，因為這并不會影響你理解UFS和eMMC。

　　在Linux上實現(xiàn)的閃存轉換層，稱為MTD。MTD全稱是Memory Technology Device，即內存技術設備，是一個虛擬設備驅動層。它可以提供標準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備看起來像是一種區(qū)塊設備的硬件的抽象層，因此，能夠將既有的文件系統(tǒng)(如FAT、Ext、XFS等)直接應用在閃存上。具體關系如圖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備上存儲數(shù)據而設計的文件系統(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——內存和閃存。

　　內存(Memory)即隨機存儲器(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，以及與硬盤等外部存儲器交換的數(shù)據。只要計算機在運行中，CPU就會把需要運算的數(shù)據調到內存中進行運算，當運算完成后，CPU再將結果傳送出來。因此，可以說它是電子設備與CPU進行溝通的橋梁。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容，故主要用于存儲短時間使用的程序。如果用在手機上的話，也就是我們通常說的手機運行內存(RAM)。

　　閃存(Flash Memory)是一種非易失性存儲器，即斷電數(shù)據也不會丟失存儲內容。閃存不像RAM那樣以字節(jié)為單位改寫數(shù)據，而是以區(qū)塊為單位，區(qū)塊大小一般為256KB到20MB。通常來說，它相當于電腦中的硬盤，如果用在手機上的話，也就是我們通常說的手機內存(ROM)。當然，如果是用到手機上的話，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)據傳輸技術，主控和存儲單元之間擁有8個數(shù)據通道，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寫。eMMC是由MMC協(xié)會所訂立的主要針對手機或平板電腦等便攜電子產品的內嵌式存儲器的標準規(guī)格，eMMC的一個明顯優(yōu)勢是在封裝中集成了一個控制器，它提供標準接口并管理閃存，使得手機廠商就能專注于產品開發(fā)的其它部分，并縮短向市場推出產品的時間，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，就是在原有內置存儲器的基礎上加了一個控制芯片，再以統(tǒng)一的方式封裝，并預留一個標準接口，以便手機客戶拿來直接使用。

　　目前大多數(shù)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Universal Flash Storage，即通用閃存存儲，采用串行數(shù)據傳輸技術，只有兩個數(shù)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進行讀寫傳輸，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才開始得到大眾的追捧，UFS 2.0閃存讀寫速度可以達到5.8Gbps(約為750MB/s)，已經遠超于eMMC(是eMMC的兩倍)，而最新版本的UFS 2.1的數(shù)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圖2。

圖2 eMMC與UFS傳輸速度對比

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

圖3 eMMC、UFS和SSD的當下關系

　　但是在價格和生產方面，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也只是在旗艦手機開始普及的一個主要原因;而在供貨方面，目前可以生產eMMC5.1閃存的廠商很多，而能夠生產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閃存產品據稱也已經進入量產階段，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)據隊列/分區(qū)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閃存讀寫性能已經明顯處于劣勢，而且UFS2.1芯片不僅傳輸速度快，而且已經是當下及未來旗艦手機閃存的理想搭配，預計今年的旗艦機型將會大量使用UFS2.1，當然缺貨狀態(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)問題導致“混用”的措辭才是正解。