android系统中emmc使用不同文件系统读写性能对比

一、引言：

手机的硬件配置越来越强悍。存储容量需求越大，机身存储容量都达到128G了，那么对读、写性能的要求也会越高啦！

哈哈，总不能让豪华跑车用脱拉机的轮胎吧！，也许比喻不是很准。　总之，　个人认为存储性能是整个系统的性能重要一环。

注：

１、本文所示的所有测试对比数据都源自相同的硬件配置：

　　cpu : MT6582 +  memory: KMK8X000VM_B412(1G+16G)

２、测试工具：iozone , ./iozone -a -n 1G -g 2G -i 0 -i 1 -f /mnt/shell/emulated/0/iozone.tmp -Rb /mnt/shell/emulated/0/iozone.xls 

３、仅连续读写测试。随机读写数据没有展现出来。

参考本人的另一个blog文章《基于fuse文件系统的android fuse sdcard设计访案》　

android默认在emmc上使用的如下三种文件系统：

１、ext4 

２、vfat

３、fuse

另外，添加两个新型文件系统：

４、wrapfs

５、f2fs

二、测试数据对比及说明

１、ext4

android用户数据data分区默认使用ext4文件系统，下面是ext４的测试数据：

Writer Report
	4	8	16	32	64	128	256	512	1024	2048	4096	8192	16384
1048576	0	0	0	0	41545	42121	42476	42773	42856	43246	42631	42857	42647
2097152	0	0	0	0	42150	41562	42512	43086	42386	43314	42830	42767	43122
Reader Report
	4	8	16	32	64	128	256	512	1024	2048	4096	8192	16384
1048576	0	0	0	0	87540	88999	89005	88668	87543	89140	88588	88584	88976
2097152	0	0	0	0	89477	86422	89588	89715	89664	89349	88440	88993	88873

２、vfat

android GB版本内置sdcard和用户数据区data使用独立的分区，默认内置sdcard使用vfat文件系统。

下面是vfat的测试数据：

Writer Report
	4	8	16	32	64	128	256	512	1024	2048	4096	8192	16384
1048576	0	0	0	0	10915	11080	10901	11129	11092	11043	10780	10883	10998
2097152	0	0	0	0	11008	10962	10766	11229	10933	10783	10972	10869	10919
Reader Report
	4	8	16	32	64	128	256	512	1024	2048	4096	8192	16384
1048576	0	0	0	0	86012	85904	85306	84664	84975	84843	82775	83946	83816
2097152	0	0	0	0	83136	83501	84052	83296	83559	83162	83184	83213	82932

 

３、fuse

android ＪＢ、ＫＫ版本内置sdcard使用fuse文件系统，取代了传统的vfat。

下面是fuse的测试数据：

Writer Report
	4	8	16	32	64	128	256	512	1024	2048	4096	8192	16384
1048576	0	0	0	0	23911	23533	23673	23799	23750	23496	23797	23703	23827
2097152	0	0	0	0	21698	23686	23526	23529	23555	23532	23548	23693	23755
Reader Report
	4	8	16	32	64	128	256	512	1024	2048	4096	8192	16384
1048576	0	0	0	0	45536	45496	45094	45454	45415	45438	45309	45806	45961
2097152	0	0	0	0	47964	48054	48215	48159	48310	48350	48370	48335	48356

４、wrapfs

1048576	0	0	0	0	42087	42073	42733	42875	42801	43023	43465	42733	43419
2097152	0	0	0	0	41696	42271	42732	42446	42917	43432	42769	43180	43097
Reader Report
	4	8	16	32	64	128	256	512	1024	2048	4096	8192	16384
1048576	0	0	0	0	93034	92754	93030	91321	92298	92093	92011	92517	93373
2097152	0	0	0	0	92531	92389	92514	91889	92107	91777	92493	92524	92012

５、f2fs

上面测试数据对比结果如下图：

三、性能log分析

mtk平台可以通过mmc block层和mmc driver层的log进一步性能问题分析：

１、 mmc block层log：

/kernel/drivers/mmc/card/block.c

static int mmc_blk_issue_rw_rq(struct mmc_queue *mq, struct request *rqc) 

{

if(t_period >= (unsigned long long )PRT_TIME_PERIOD)
{
mmcqd_read_clear[idx] = 2;
mmcqd_work_percent[idx] = 1;
mmcqd_r_throughput[idx] = 0;
mmcqd_w_throughput[idx] = 0;
t_usage = mmcqd_t_usage_wr [idx] + mmcqd_t_usage_rd[idx];
if(t_period > t_usage*100)
xlog_printk(ANDROID_LOG_DEBUG, "BLOCK_TAG", "mmcqd:%d Workload < 1%%, duty %lld, period %lld, req_cnt=%d \n", mmcqd[idx], t_usage, t_period, mmcqd_rq_count[idx]);
else
{
do_div(t_period, 100);//boundary issue
t_percent =((unsigned int)t_usage)/((unsigned int)t_period);
mmcqd_work_percent[idx] = t_percent;
xlog_printk(ANDROID_LOG_DEBUG, "BLOCK_TAG", "mmcqd:%d Workload=%d%%, duty %lld, period %lld00, req_cnt=%d \n", mmcqd[idx], t_percent, t_usage, t_period, mmcqd_rq_count[idx]);//period %lld00 == period %lld x100
}
if(mmcqd_wr_rq_count[idx] >= 2)
{
diversity = mmcqd_wr_offset[idx]/(mmcqd_wr_rq_count[idx]-1);
xlog_printk(ANDROID_LOG_DEBUG, "BLOCK_TAG", "mmcqd:%d Write Diversity=%d sectors offset, req_cnt=%d, break_cnt=%d, tract_cnt=%d, bit_cnt=%d\n", mmcqd[idx], diversity, mmcqd_wr_rq_count[idx], mmcqd_wr_break[idx], mmcqd_wr_tract[idx], mmcqd_wr_bit[idx]);
}
if(mmcqd_rd_rq_count[idx] >= 2)
{
diversity = mmcqd_rd_offset[idx]/(mmcqd_rd_rq_count[idx]-1);
xlog_printk(ANDROID_LOG_DEBUG, "BLOCK_TAG", "mmcqd:%d Read Diversity=%d sectors offset, req_cnt=%d, break_cnt=%d, tract_cnt=%d, bit_cnt=%d\n", mmcqd[idx], diversity, mmcqd_rd_rq_count[idx], mmcqd_rd_break[idx], mmcqd_rd_tract[idx], mmcqd_rd_bit[idx]);
}
if(mmcqd_t_usage_wr[idx])
{
do_div(mmcqd_t_usage_wr[idx], 1000000);//boundary issue
if(mmcqd_t_usage_wr[idx])// discard print if duration will <1ms
{
perf_meter = (mmcqd_rq_size_wr[idx])/((unsigned int)mmcqd_t_usage_wr[idx]); //kb/s
mmcqd_w_throughput[idx] = perf_meter;
xlog_printk(ANDROID_LOG_DEBUG, "BLOCK_TAG", "mmcqd:%d Write Throughput=%d kB/s, size: %d bytes, time:%lld ms\n", mmcqd[idx], perf_meter, mmcqd_rq_size_wr[idx], mmcqd_t_usage_wr[idx]);
}
}
if(mmcqd_t_usage_rd[idx])
{
do_div(mmcqd_t_usage_rd[idx], 1000000);//boundary issue
if(mmcqd_t_usage_rd[idx])// discard print if duration will <1ms
{
perf_meter = (mmcqd_rq_size_rd[idx])/((unsigned int)mmcqd_t_usage_rd[idx]); //kb/s
mmcqd_r_throughput[idx] = perf_meter;
xlog_printk(ANDROID_LOG_DEBUG, "BLOCK_TAG", "mmcqd:%d Read Throughput=%d kB/s, size: %d bytes, time:%lld ms\n", mmcqd[idx], perf_meter, mmcqd_rq_size_rd[idx], mmcqd_t_usage_rd[idx]);  
}
}

}

打印log如下：

<6>[ 4300.322225] (1)[70:mmcqd/0][BLOCK_TAG] mmcqd:70 Workload=48%, duty 252014307, period 516096500, req_cnt=23 
<6>[ 4300.322254] (1)[70:mmcqd/0][BLOCK_TAG] mmcqd:70 Write Diversity=0 sectors offset, req_cnt=24, break_cnt=0, tract_cnt=22, bit_cnt=0
<6>[ 4300.322282] (1)[70:mmcqd/0][BLOCK_TAG] mmcqd:70 Write Throughput=45771 kB/s, size: 11534336 bytes, time:252 ms

２、mmc driver层的log：

/platform/mt6582/kernel/drivers/mmc-host/sd.c

static void msdc_pre_req(struct mmc_host *mmc, struct mmc_request *mrq, bool is_first_req)

{

        N_MSG(OPS, "CMD<%d> ARG<0x%x>data<%s %s> blksz<%d> block<%d> error<%d>",mrq->cmd->opcode,mrq->cmd->arg, (data->host_cookie ? "dma":"pio"), 
                (read ? "read ":"write") ,data->blksz, data->blocks, data->error); 

}

static void msdc_post_req(struct mmc_host *mmc, struct mmc_request *mrq, int err)

{

        N_MSG(OPS, "CMD<%d> ARG<0x%x> blksz<%d> block<%d> error<%d>",mrq->cmd->opcode,mrq->cmd->arg, 
                data->blksz, data->blocks, data->error);  

}

打印log如下：

<3>[ 4262.661904] (0)[70:mmcqd/0]msdc0 -> CMD<25> ARG<0x4a4800>data blksz<512> block<1024> error<0> <- msdc_pre_req() : L<6084> PID<0x46>
<3>[ 4262.662826] (0)[70:mmcqd/0]msdc0 -> CMD<25> ARG<0x4a4c00>data blksz<512> block<1024> error<0> <- msdc_pre_req() : L<6084> PID<0x46>
<3>[ 4262.670118] (0)[70:mmcqd/0]msdc0 -> CMD<25> ARG<0x4a4800> blksz<512> block<1024> error<0> <- msdc_post_req() : L<6113> PID<0x46>
<3>[ 4262.672084] (0)[70:mmcqd/0]msdc0 -> CMD<25> ARG<0x4a5000>data blksz<512> block<1024> error<0> <- msdc_pre_req() : L<6084> PID<0x46>
<3>[ 4262.677840] (0)[70:mmcqd/0]msdc0 -> CMD<25> ARG<0x4a4c00> blksz<512> block<1024> error<0> <- msdc_post_req() : L<6113> PID<0x46>
<3>[ 4262.679806] (0)[70:mmcqd/0]msdc0 -> CMD<25> ARG<0x4a5400>data blksz<512> block<1024> error<0> <- msdc_pre_req() : L<6084> PID<0x46>
<3>[ 4262.708886] (0)[70:mmcqd/0]msdc0 -> CMD<25> ARG<0x4a5000> blksz<512> block<1024> error<0> <- msdc_post_req() : L<6113>