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车用flash需要碎片整理吗?

时间:2018-09-28 作者:Gary Hilson, EE Times特约编辑 阅读:
对于flash磁盘碎片问题的讨论多半都以智能型手机为主,而当flash导入汽车的关键任务系统时,情况似乎变得更加棘手…

必须手动进行碎片整理(defrag)的年代已经过去了,因为现在都是自动执行的,而且,闪存(flash)并不会出现「档案碎片」(file fragmentation)问题。真是这样吗?

智能型手机用久了可能执行速度会变慢,你认为原因出在未保持与软件更新升级同步,但那其实就是flash储存出现了文件系统碎片的现象。芬兰文件系统软件开发商Tuxera嵌入式解决方案总监Joel Catala的看法和普遍认知相左,他认为,档案碎片可能显著影响flash装置的性能。Catala在接受《EE Times》的电话访问时指出,根据最近的研究显示,随着flash储存硬件速度变快了,软件I/O堆栈的开销正成为I/O性能的瓶颈。这一瓶颈并不是由于flash或控制器造成的。

「任何flash供货商都会告诉你控制器完全没问题。」但是,他认为,还有更多的读取呼叫(call)会在flash磁盘的不同区域导致这种碎片数据。Catala说:「这就是我们不断看到性能大幅退化之处。」

对于flash碎片的大多数研究都是以智能型手机使用案例为基础。但是,Tuxera的观点是,当flash整合于汽车的关键任务系统时,情况就变得更加棘手了。

Tuxera在最近的一份白皮书中引用一项研究发现,老旧的文件系统可能导致行动装置flash硬件性能降低2至5倍。对于大多数用户而言,这种性能退化的持续时间相当短暂,而且性能退化的成本也已经加进对于文件系统性能的预期中了。道理很简单,我们通常预期智能型手机会因为应用程序(App)和操作系统(OS)更新而使速度变慢,因而多半会在2~3年内更换新手机。

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根据Tuxera的测试发现,随着flash储存达到容量上限,Ext4文件系统将会开始变得非常零碎、性能下降以及更高延迟

Catala表示,由于智慧车辆使用类似的flash储存技术,行动储存的问题也会对于汽车储存造成阻碍。其解决方案是采用一种专用的文件系统来取代第四代扩充套件文件系统(Ext4)——Ext4不仅是手机常用的文件系统之一,同时也用于汽车产业。Ext4被认为是一种低数据或单串流汽车用例的一项理想选择,而且它还是开放来源的系统。然而,他指出,当涉及处理大量数据和多个数据串流的应用时,事情会变得相当棘手。而且,从长远来看,随着更多数据被写入储存装置,其碎片化的程度将会更变得更糟糕,性能也会因此而下降。

Tuxera发现,碎片化程度及其对性能的影响因汽车应用案例而异。在具有密集读取、写入和重写数据的应用(例如用于自动驾驶的摄影机),碎片化可能导致从小错误到关键系统故障等任何问题。Catala表示,如果储存空间已满且存在严重的碎片化,肯定将会造成读取/写入问题。Tuxera认为,解决之道并非flash需要手动重组磁盘碎片,而是flash需要改用更智慧的文件系统。

flash的档案碎片问题说明了尽管与旋转磁盘不同,但flash储存通常使用与硬盘相同的规范进行管理,不过,这种情况如今正开始发生变化。

正如Forward Insights创办人兼首席分析师Gregory Wong所说的,对磁盘进行碎片重组意味着必须移动数据,而这将会影响到flash的耐用性。使用flash的企业文件系统在管理这种储存技术和摆脱旋转磁盘规范方面变得越来越聪明了。再加上受惠于非挥发性内存(NVMe)等技术,我们不再使用相同外形的固态硬盘(SSD)来取代硬盘了。

Wong说:「业界有些公司也在努力地修改主机系统,以有效管理这些flash。」

Wong并表示,云端运算公司也在快速进展中,透过打造自家系统来解决这个问题,而OEM则转向NVMe技术,透过该技术的优化以充份利用flash。

(原文发表于ASPENCORE旗下EDN姐妹站EETimes,参考链接:Flash File Fragmentation Needs A Fix for Automotive;Susan hong编译)

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