谈谈手机闪存的文件系统 eMMC能优化成UFS？

　　【rom基地教程】最近，由于某些手机混用eMMC和UFS闪存，因此关于手机储存器的话题，关注度一下子飙高。和UFS闪存相比，eMMC的性能更弱，同一型号的手机混用这两种规格的闪存，让一些消费者感到了不满。对此，厂商称通过优化，eMMC的产品也可以获得优秀的体验。这个优化到底是怎么回事?根据以往的一些宣传，可以推断出是由于储存器使用了更先进的文件系统——F2FS。

　　手机的闪存越来越引人关注

　　对于储存器的文件系统，很多朋友或许并不太关注。但在使用上，不可避免地会感受到不同文件系统之间的区别——最直观的，莫过于兼容问题，例如NTFS文件系统的硬盘插到Mac电脑中无法写入，WinXP无法辨别exFAT文件系统等等。为什么储存器会选择不同的文件系统?一个优秀的文件系统，真的能把eMMC优化成UFS吗?今天就一起来谈谈这问题吧。

　　文件系统有啥用?

　　我们知道，在使用硬盘、U盘等储存器之前，需要进行格式化。而格式化的时候，会看到有很多文件系统可以选择。例如，在Win系统下，可以把格式化为NTFS、FAT32等等，在Linux下可以格式化为Ext3、Ext4等等，在macOS中可以格式化为HFS+、APFS等等。这些不同的文件系统，都有着一个共同的作用，那就是组织起储存器上的数据，让操作系统和用户更容易辨认和操作。

　　例如，在HDD硬盘上，数据是由扇区来储存的。什么是扇区?HDD的盘片是一个同心圆，把圆分成一个个小小的扇形，数据在这些扇形中储存，这些扇形就被称之为扇区。扇区储存着数据，但是操作系统并不会直接让用户访问一个个扇区——辨认不同的扇区靠的是物理地址，作为一个用户，面对着“01DE”“02FD”这样的物理地址，压根就无从下手。大家找苍老师的影视作品，都是到“摇杆驱动程序”的文件夹中去找，哪有找扇区物理地址的道理?

　　硬盘盘片上的扇区

　　要把扇区组织起来，变成用户易于理解的各种文件、文件夹，就得文件系统来发挥作用了。我们知道，几十百来个人的广场舞，尚有令人眼花缭乱的阵仗，更何况是天文数字一般的扇区。不同的操作系统，组织数据的方式各不相同，于是就诞生了各种各样的文件系统。

　　格式化的时候，就可以看到不同的文件系统

　　这些不同的文件系统，特性也不尽相同，而且还有这优劣之分。例如大家非常熟悉的FAT32和NTFS，NTFS就明显要比FAT32更加先进——FAT32无法建立起2T以上的分区、储存4G以上的文件，而NTFS则可以轻松做到;在安全方面，NTFS支持文件加密、权限控制等特性，还支持日志，而FAT32则都不支持。另外，在性能方面，NTFS对FAT32也是有着明显优势。因此，如果文件系统更先进，的确可以把储存器“优化”得更上一个档次。

　　专为闪存而生的文件系统F2FS

　　文件系统的选择是有讲究的。例如在大容量硬盘流行、注重安全性的今天，在Win系统中使用的硬盘基本都会格式化成NTFS;而为了寿命和兼容性的考虑(NTFS的日志会请求更多读写，对闪存寿命不利)，U盘、存储卡又往往格式化成为FAT32。安卓手机又普遍使用什么文件系统呢?我们知道安卓基于Linux，因此也继承了Linux的很多特性，大多数安卓机的闪存都跟随了Linux的主流文件系统，格式化成为了Ext4。

　　安卓一般使用的是Ext4文件系统

　　Ext4是一种很优秀的文件系统，它支持无限子目录、多块分配、日志记录等先进特性。不过，它是否适合手机?还真不一定。Ext4在2006年首次出现，当时的储存介质普遍还是HDD。而现在安卓机使用的都是闪存，Ext4并没有针对闪存作太多的优化。

　　HDD和闪存的结构天差地别，数据的组织也并不一样。在物理结构上，闪存并不存在扇区，因此需要经由FTL层来模拟HDD的扇区以实现对文件系统的兼容。加上文件系统没有对闪存作什么优化，所以效率会受到影响。那么有没有为闪存作优化的文件系统?F2FS便是了。

　　闪存结构和HDD不同，需要FTL层和文件系统对话

　　F2FS文件系统的全称是“Flash Friendly File System”，看名字就知道，这是专门为闪存而生的文件系统。这个文件系统来自三星，在2012年底被Linux内核所支持，自然也能够用于安卓机上。F2FS的确做了很多针对闪存的优化，最重要的就是基于闪存的块来进行读写，小文件的随机读写性能大大提高。

　　一些产品已经使用了专为闪存而生的F2FS文件系统

　　由于F2FS对闪存有优化，而安卓机又使用闪存作为存储介质，所以得到了一些手机厂商和玩家的青睐。目前已经有一些ROM支持/使用了F2FS，例如刷机玩家很熟悉的CM/LinegeOS，华为部分机型的EMUI，以及魅族部分机型的Flyme等等。某些厂商没有使用UFS闪存而是使用了eMMC，但同时使用了F2FS，通过文件系统来提升读写性能，这或许就是“eMMC优化成UFS”这观点的由来。

　　eMMC真能优化成UFS?

　　那么eMMC使用F2FS，到底能不能获得和UFS同等的性能?这里为大家提供一些测试数据，分别是eMMC 5.1、UFS 2.1两种闪存，Ext4、F2FS两种文件系统不同的组合。注意，除了闪存类型和文件系统，测试数据还会受到闪存颗粒优劣、加密算法是否开启、测试时闪存是否覆盖写入等因素的影响，数据仅供参考。

　　使用Ext4的红米Note3(左，eMMC 5.1)和小米6(右，UFS5.1)

　　使用F2FS的荣耀9(左，eMMC 5.1)和P10(右，UFS 2.1)

　　可以看到，F2FS的确比Ext4性能更高，甚至能让eMMC 5.1在随机写入性能超过UFS 2.1。不过，在持续读写速度方面，UFS 2.1仍要遥遥领先。而USF 2.1配合F2FS，取得了非常理想的测试成绩，在随机写入方面甚至能十倍于采用Ext 4的UFS 2.1。无论是eMMC还是UFS，换用后F2FS，都有明显提升，而UFS换用F2FS的提升幅度更大，性能表现更加完美。

　　那能不能说F2FS能让eMMC优化成UFS?这要分开不同方面看。在随机读写性能方面，使用F2FS的eMMC的确可以媲美Ext4的UFS。这个性能对App的开启速度很重要，某些使用F2FS的eMMC安卓机在App开启速度方面，就因此不输使用UFS的竞品机型。但是，eMMC的物理瓶颈，是无法依靠F2FS来补全的——eMMC持续读写速度慢，而且是半双工，每通道同一时间只能读数据或者写数据，不能同时读写。在复杂的应用环境下，eMMC依然会是瓶颈。因此，UFS搭配F2FS，才是最完美的性能方案。

　　UFS支持全双工，硬件规格更高

　　不过，尽管F2FS性能很高，但目前使用F2FS的设备不多——甚至连三星自己也没在安卓机中使用。这是因为F2FS还存在一些争议，有观点认为它会缩短闪存的寿命，摩托罗拉某些机型使用过F2FS，一段时间后性能大幅下滑。或许某些厂商找到了比较好的解决方案，才毅然使用F2FS吧。

　　尽管性能更高，但大部分厂商尚未推行F2FS，刷机玩家可以在TWRP Recovery中手动转换

　　总结

　　无论如何，UFS从硬件规格上，明显优于eMMC。eMMC使用F2FS后，或许能在某些方面胜过使用Ext4的UFS，但仍不能掩盖硬件规格更低的事实——UFS可以换用F2FS，eMMC却是变不了UFS的。目前同时使用UFS和F2FS的设备不多，如果很看重闪存性能，那还是UFS更值得选购——无论用的是Ext4还是F2FS文件系统。