前言

幾年以前，我被派去廈門上門去分析一個用戶的手機卡頓問題，該用戶的手機經(jīng)常莫名無響應(yīng)，刷機，恢復(fù)出廠都沒有用，經(jīng)過一通分析，原來該用戶從熟人店里買到了一張盜版的SD卡（這年頭坑的就是朋友），該SD卡讀寫速度很慢，順序讀寫只有20MB/s。那為什么SD卡的讀寫性能對手機性能影響那么大？當(dāng)時我的知識水平，只能從對比測試中發(fā)現(xiàn)這個問題，然后更換SD卡解決了這個問題，但是無法從原理上解釋這種現(xiàn)象。經(jīng)過那么多年的學(xué)習(xí)積累，我現(xiàn)在終于可以解釋這個問題。

一、什么叫存儲設(shè)備

在電腦上，存儲設(shè)備就是硬盤，一般有固態(tài)硬盤和普通機械硬盤，
在手機上，存儲設(shè)備就是內(nèi)部存儲或者外置SD卡，有EMMC和UFS X.X等類型。

1.1 一個程序如何訪問存儲設(shè)備上的數(shù)據(jù)

三個重要硬件，CPU，內(nèi)存，存儲
三者的通信關(guān)系如下：
一個程序需要通過CPU->內(nèi)存->存儲設(shè)備，CPU是無法直接訪問存儲設(shè)備的。

1.2 三者執(zhí)行速度做對比

可以很明顯的看到存儲的速度明顯拖了CPU和內(nèi)存的后腿，所以程序訪問存儲設(shè)備里的速度很大程度上取決于存儲設(shè)備的讀寫速度。

有人說，怎么不把存儲做的快了一點，你要知道越快的東西越貴。如果你有錢，也可以把存儲都換成內(nèi)存，假設(shè)1T的硬盤都換成內(nèi)存，你算算需要多少錢，而且目前我們普通用戶對電腦手機的性能要求，存儲1毫秒響應(yīng)時間足夠了。

思考一個問題：存儲那么慢，CPU那不是會閑，那不是浪費了嗎？

答案：操作系統(tǒng)實現(xiàn)了多進程（Task），讓每個進程輪流使用CPU，變相的對于單個進程來說，CPU的執(zhí)行時間也就變長了。假設(shè)一個CPU，有100個進程輪流使用，那不就是變相的對于單個進程來說，CPU的執(zhí)行時間不就是30納秒了，這樣子不就和內(nèi)存，存儲的速度匹配上了嘛。

1.3 測試存儲性能的兩個指標

隨機讀寫性能
順序讀寫性能
PS：通過跑分軟件測試計算的速度是CPU，內(nèi)存，存儲設(shè)備同時作用的結(jié)果，對存儲設(shè)備的速度有一定的參考意義，但是不能作為存儲設(shè)備的絕對速度。

二、Android存儲架構(gòu)圖

整個Android存儲架構(gòu)分為三個層

1.應(yīng)用程序
2.Linux內(nèi)核
3.硬件層

我們接下來從這三個方面來分析如何提升手機的存儲性能。

三、硬件層

硬件層也就是塊設(shè)備，例如SD卡，固態(tài)硬盤，機械硬盤，都是塊設(shè)備，基本上增大塊設(shè)備絕對讀寫速度只能通過硬件結(jié)構(gòu)升級和驅(qū)動優(yōu)化，硬件廠商提供存儲設(shè)備硬件和驅(qū)動，對于我們OEM廠商來說，基本能優(yōu)化的空間為零。前言中講的用戶問題，就是屬于硬件層的問題，遇到這種問題，只能換硬件，也就是換SD卡。

手機常見的塊設(shè)備速度對比

UFS 3.1 > UFS 3.0 > UFS 2.1 > EMMC

記住UFS數(shù)字越大，速度越快。

小米10的黑科技揭秘-WriteTurbo

最近小米10大肆宣傳的WriteTurbo大概率屬于供應(yīng)商的優(yōu)化，這個方案主要是增加順序讀寫性能，基本原理就是在塊設(shè)備內(nèi)部加入一塊高速緩沖區(qū)，這樣子內(nèi)存就是和高速緩沖區(qū)通信，提升順序讀寫的響應(yīng)速度。不管怎么吹，也比不過UFS 3.1。

四、Linux內(nèi)核

Linux內(nèi)核中主要分三層，VFS，FileSystem，Block Layer。

4.1 VFS

VFS是虛擬文件系統(tǒng)的縮寫，屬于linux內(nèi)核的一個抽象層，我們能優(yōu)化的機會不多，但是并不是完全沒有，由于這塊代碼比較標準，一般也不建議去修改。想深入理解這塊知識，可以看我的視頻王小二圖解Android【005】一切皆文件

4.2 FileSystem

FileSystem是文件系統(tǒng)，目前手機中常見的F2FS和EXT4，兩者沒有絕對的好壞，只是目前來看在相同的存儲硬件下F2FS比EXT4隨機讀寫速度更快，我們可以通過刷機修改我們存儲的文件系統(tǒng)。

如何優(yōu)化FileSystem，優(yōu)化文件系統(tǒng)的基本思路

1.以內(nèi)存換速度，提前合理的緩存可能即將打開的文件索引，文件系統(tǒng)發(fā)起IO請求到Block Layer的速度將會大大增快。
2.優(yōu)化存儲的結(jié)構(gòu)，F2FS和EXT4文件系統(tǒng)會影響到存儲設(shè)備中文件以及文件信息的存儲位置，在不同場景下，兩者有著不同的存儲結(jié)構(gòu)

文件系統(tǒng)的代碼一般都是開源的，而且貢獻者一般都是linux大神，優(yōu)化的難度挺大，但是絕對有機會的。只是我現(xiàn)在的水平只能看看文件系統(tǒng)，沒有達到能優(yōu)化的能力

黑科技揭秘-F2FS文件瀏覽器

有廠商說我們是F2FS文件瀏覽器，比傳統(tǒng)的文件瀏覽器快，其實只不過換了文件系統(tǒng)成F2FS，或者對F2FS有一定的代碼優(yōu)化。你的硬件跟不上，就算你的文件系統(tǒng)再牛逼也只能一定程度提升隨機讀寫性能。打個比方：汽車1.5T再牛逼，也比不過2.0自然吸氣，UFS 3.0怎么也比不過3.1。

4.3 Block Layer

Block Layer主要是串聯(lián)各個塊設(shè)備驅(qū)動和文件系統(tǒng)，例如電腦上可能存在多塊硬盤，手機上可以外置一個SD卡。

IO調(diào)度算法

Block Layer最重要的就是IO調(diào)度算法，也是比較復(fù)雜，主要任務(wù)就是合并IO請求，重新排序IO請求，轉(zhuǎn)發(fā)IO請求到塊設(shè)備驅(qū)動，可以通過優(yōu)化或者切換調(diào)用算法，提升IO請求的效率。
目前常見的IO調(diào)度算法是：CFQ，NOOP，Deadline
有關(guān)IO調(diào)度算法的介紹和測試手段參考下面這個鏈接
https://blog.51cto.com/scoke/490546

如何優(yōu)化

通過調(diào)整不同進程的IO優(yōu)先級，提升前臺進程的IO調(diào)度的效率。
通過修改IO調(diào)度算法，提升某些場景下IO整體性能。

5、應(yīng)用程序

作為App開發(fā)人員，基本無法去優(yōu)化平臺的存儲性能，但是可以優(yōu)化APP的代碼，減少存儲設(shè)備的訪問，將經(jīng)常訪問的數(shù)據(jù)放到內(nèi)存里來，減少數(shù)據(jù)庫的交互。Android官方也是警告千萬不要在主線程處理復(fù)雜的IO操作。

只要所有App都乖乖地減少對存儲設(shè)備的訪問，這樣子IO負載就不會高，手機也就越流暢。

6、總結(jié)

其實我個人認為，現(xiàn)在手機硬件不斷升級，一臺好的手機不單單是CPU內(nèi)存 ，一塊好的存儲設(shè)備也是非常重要的，如果說CPU決定了這臺手機的上限，那么存儲設(shè)備算是這臺手機的下限。

作為工程師，我們要做的就是將一塊好的存儲設(shè)備優(yōu)化到極致，將差的存儲設(shè)備優(yōu)化到正常使用，我目前正在這個方向上努力學(xué)習(xí)，努力進步中。

7、思考

想想你們?nèi)粘懙拇a中有哪些屬于存儲設(shè)備的讀寫，歡迎留言。

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的存储对手机性能的影响的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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