Att använda flashminne för att köra ett stationärt system, som Windows, rekommenderades under ganska lång tid. Men vad gjorde det till ett önskvärt och hållbart alternativ för mobila enheter? Dagens SuperUser Q & A-inlägg har svaret på en nyfiken läsares fråga.
Dagens Fråga & Svar-session kommer till oss med tillstånd av SuperUser - en underavdelning av Stack Exchange, en community-driven gruppering av Q & A-webbplatser.
Frågan
SuperUser-läsare RockPaperLizard vill veta vad som gör eMMC-flashminne livskraftigt i mobila enheter, men inte i datorer:
Ända sedan USB-minnen uppfanns har folk undrat om de kunde köra sina operativsystem på dem. Svaret var alltid ”nej” eftersom antalet skrivningar som krävs av ett operativsystem snabbt skulle slita ut dem.
I takt med att SSD-enheter har blivit mer populära har slitnivelleringstekniken förbättrats så att operativsystem kan köras på dem. Olika surfplattor, netbooks och andra smala datorer använder flashminne istället för en hårddisk eller SSD, och operativsystemet lagras på det.
Hur blev detta plötsligt praktiskt? Implementerar de till exempel slitageutjämningstekniker?
Vad gör eMMC-flashminne livskraftigt i mobila enheter, men inte i datorer?
Svaret
SuperUser-bidragsgivarna Speeddymon och Journeyman Geek har svaret för oss. Först upp, Speeddymon:
Alla flashminnesenheter, från surfplattor till mobiltelefoner, smarta klockor, SSD-enheter, SD-kort i kameror och USB-minne använder NVRAM-teknik. Skillnaden ligger i NVRAM-arkitekturen och hur operativsystemet monterar filsystemet på vilket lagringsmedium som helst.
För Android-surfplattor och mobiltelefoner är NVRAM-tekniken eMMC-baserad. De data jag kan hitta på denna teknik antyder mellan 3k och 10k skrivcykler. Tyvärr är inget av det jag hittills hittat definitivt, eftersom Wikipedia är tomt för den här teknikens skrivcykler. Alla andra platser som jag har tittat på råkade vara olika forum, så knappast vad jag skulle kalla en pålitlig källa.
För jämförelsens skull är skrivcyklerna på annan NVRAM-teknik som SSD, som använder NAND- eller NOR-teknik, mellan 10k och 30k.
Nu när det gäller operativsystemets val av hur man monterar filsystemet. Jag kan inte prata om hur Apple gör det, men för Android är chipet uppdelat som en hårddisk skulle vara. Du har en operativsystemspartition, en datapartition och flera andra egna partitioner beroende på enhetstillverkaren.
Den verkliga rotpartitionen lever i bootloader, som är buntad som en komprimerad fil (jffs2, cramfs, etc.) tillsammans med kärnan, så att när enhetens steg 1-start är klar (tillverkarens logotypskärm vanligtvis), då kärnan boot och rootpartitionen monteras samtidigt som en RAM-disk.
När operativsystemet startar upp monterar det den primära partitionens filsystem (/ system, som är jffs2 på enheter före Android 4.0, ext2 / 3/4 på enheter sedan Android 4.0 och xfs på de senaste enheterna) som skrivskyddat så att inga data kan skrivas till den. Detta kan naturligtvis kringgås med så kallad "rooting" av din enhet, vilket ger dig tillgång som superanvändare och låter dig montera om partitionen som läs / skriv. Dina "användardata" skrivs till en annan partition på chipet (/ data, som följer samma konvention som ovan baserat på Android-versionen).
Med fler och fler mobiltelefoner som släpper ut SD-kortplatser kanske du tror att du kommer att träffa skrivcykelns lock tidigare eftersom all din data nu sparas till eMMC-lagring istället för ett SD-kort. Lyckligtvis upptäcker de flesta filsystem en misslyckad skrivning till ett visst lagringsområde. Om en skrivning misslyckas sparas data tyst i ett nytt lagringsområde och det dåliga området (så kallat dåligt block) spärras av av filsystemdrivrutinen så att data inte längre skrivs där i framtiden. Om en läsning misslyckas markeras data som korrupta och antingen uppmanas användaren att köra en filsystemkontroll (eller kontrollera disk), eller så kontrollerar enheten automatiskt filsystemet vid nästa start.
Faktum är att Google har patent för att automatiskt upptäcka och hantera dåliga block: Hantera dåliga block i flashminne för elektroniskt data-flashkort
För att komma mer till saken är din fråga om hur detta plötsligt blev praktiskt inte den rätta frågan. Det var i första hand aldrig opraktiskt. Det rekommenderades starkt att installera ett operativsystem (Windows) på en SSD (förmodligen) på grund av antalet skrivningar det gör till en disk.
Till exempel får registret bokstavligen hundratals läsningar och skrivningar per sekund, vilket kan ses med Microsoft-SysInternals Regmon-verktyg .
Det rekommenderades att installera Windows på första generationens SSD: er eftersom data som skrivs till registret var sekund (troligtvis) så småningom kom till tidiga användare och resulterade i obeställbara system på grund av registerkorruption.
Med surfplattor, mobiltelefoner och i stort sett alla andra inbäddade enheter finns det inget register (Windows-inbäddade enheter är naturligtvis undantag) och det finns därför ingen oro för att data hela tiden skrivs till samma delar av blixtmediet.
För Windows-inbäddade enheter, som många av de kiosker som finns på offentliga platser (som Walmart, Kroger, etc.) där du kan se en slumpmässig BSOD då och då, finns det inte en hel del konfiguration som kan göras eftersom de är fördesignade med konfigurationer som är avsedda att aldrig förändras. Den enda gången ändringar sker är innan chipet skrivs i de flesta fall. Allt som behöver sparas, till exempel din betalning till livsmedelsbutiken, görs via nätverket till butikens databaser på en server.
Följt av svaret från Journeyman Geek:
Svaret var alltid ”nej” eftersom antalet skrivningar som krävs av ett operativsystem snabbt skulle slita ut dem.
De blev äntligen kostnadseffektiva för vanlig användning. Att "slitage" är det enda problemet är lite av ett antagande. Det har funnits system som har tagit bort solid state-minne under en längre tid. Många människor som byggde bil-puters startade av CF-kort (som var elektriskt kompatibla med PATA och triviala att installera jämfört med PATA-hårddiskar), och industridatorer har haft liten, robust flashbaserad lagring.
Som sagt, det fanns inte många alternativ för den genomsnittliga personen. Du kan köpa ett dyrt CF-kort och en adapter för en bärbar dator, eller hitta en liten, mycket dyr industriell disk på en modulenhet för ett skrivbord. De var inte så stora jämfört med samtida hårddiskar (moderna IDE DOM: er är 8GB eller 16GB tror jag). Jag är ganska säker på att du kunde ha fått SSD-enheter installerade långt innan vanliga SSD-enheter blev vanliga.
Det har egentligen inte skett några universella / magiska förbättringar av slitageutjämning så vitt jag vet. Det har skett inkrementella förbättringar medan vi har gått bort från dyr SLC till MLC, TLC och till och med QLC tillsammans med mindre processstorlekar (alla lägre kostnader med viss högre risk för slitage). Flash har blivit mycket billigare.
Det fanns också några alternativ som inte hade slitageproblem. Till exempel att köra hela systemet från en ROM (som förmodligen är solid state-lagring) och RAM-minne med batteri, som många tidiga SSD-enheter och bärbara enheter som Palm Pilot använde. Inget av dessa är vanligt idag. Hårddiskar gungade jämfört med att säga, batteristödet RAM (för dyrt), tidiga solid state-enheter (något dyrare) eller bönder med flaggor (aldrig fångad på grund av fruktansvärd datatäthet). Även modernt flashminne är ett ättling till snabbraderande eeproms och e-apparater har använts i elektroniska enheter för lagring av saker som firmware i åldrar.
Hårddiskar hade helt enkelt en fin skärningspunkt mellan hög volym (vilket är viktigt), låg kostnad och relativt tillräcklig lagring.
Anledningen till att du hittar eMMCs på moderna, billiga datorer är att komponenterna är relativt billiga, tillräckligt stora (för stationära operativsystem) till den kostnaden och delar gemensamt med mobiltelefonkomponenter, så de produceras i bulk med ett standardgränssnitt. De ger också stor lagringstäthet för sin volym. Med tanke på att många av dessa maskiner har en svag 32 GB eller 64 GB enhet, i nivå med hårddiskar från den bättre delen av ett decennium sedan, är de ett förnuftigt alternativ i denna roll.
Vi når äntligen den punkt där du kan lagra en rimlig mängd minne på ett överkomligt sätt och med rimliga hastigheter på eMMC och blixt, varför människor går för dem.
Har du något att lägga till förklaringen? Ljud av i kommentarerna. Vill du läsa fler svar från andra tekniskt kunniga Stack Exchange-användare? Kolla in hela diskussionstråden här .
Bildkredit: Martin Voltri (Flickr)
