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UFS 和 NVMe 的系统开销

Bean Huo | 2018 年 8 月

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美光工程师最近比较了 UFS 和 NVMe 的用户级存储性能之间的差异。为了比较此类设备的性能情况,我们将测得的系统开销(延迟 1、2 和 4)应用于假设的硬件延迟,假设 UFS 和 NVMe 遭受的硬件延迟是同等的。我们可以做出此假设,因为在延迟 1、2 和 4 中测量的系统开销与硬件延迟无关,因此该假设适用于任何硬件装置。假设 UFS 和 NVMe 具有相同的性能特征。为比较两个等效的 UFS 和 NVMe 设备,我们使用测得的开销和假设的设备速度来计算预期系统性能。

首先,我们在不考虑硬件持续时间的情况下比较了系统开销的数值。在所有四种情况下,NVMe 开销都以 UFS 开销的百分比形式表达。在所有四种情况下,NVMe 开销都比 UFS 要小。

接下来,我们通过两台相同设备(一台使用 UFS,另一台使用 NVMe)比较 NVMe 和 UFS 系统级性能。出于估计目的,我们假设发生以下延迟:写入 128KB 延迟 125 微秒,读取 128KB 延迟 104 微秒,写入 4KB 延迟 12.5 微秒,读取 4KB 延迟 16.6 微秒。这些数字对应于样本 256GB NVMe 设备的性能特性,所使用的数字是实际测量值。我们可以使用其他数字,并且所使用的方法仍然可以应用。为了这项研究,我们选择了一台 256GB 的设备,但也可以使用其他密度。对于容量更高的设备,预计系统开销影响将更大,NVMe 的优势将更加明显。

我们将测得的系统开销数字应用于上述指定的设备特性,并计算出预期的系统性能数字。我们观察到 128KB 顺序写入速度提高了 28%,顺序读取速度提高了 15%。在随机写入中,NVMe 的 IOPS 比 UFS 增加 30%,随机读取 IOPS 增加 16%。

总之,在所有四个接受检查的工作负载中,NVMe 的性能明显更好,因为存储软件栈明显更简单。

点击此处阅读关于在嵌入式系统中比较 UFS 和 NVMe™ 的存储堆栈与系统级性能的完整白皮书。

SW Ecosystem Team Lead

Bean Huo