“智能終端產(chǎn)品的靈魂是它所依賴的軟件平臺以及與之相匹配的服務(wù)和生態(tài)”華為講師方衛(wèi)慶在安卓綠色聯(lián)盟開發(fā)者大會中講到。

華為如何打造智能終端的有趣靈魂系列分為(上)（下）兩個篇章，本篇將對華為天生快·一生快技術(shù)產(chǎn)生的背景和一系列技術(shù)組合拳的打法進(jìn)行詳細(xì)解讀。

每?次體驗提升都是復(fù)雜系統(tǒng)?程

端側(cè)的用戶體驗是一項非常復(fù)雜的系統(tǒng)性功能整合。上圖右側(cè)是安卓原生系統(tǒng)架構(gòu)示意圖，左側(cè)是EMUI架構(gòu)圖，每一次系統(tǒng)側(cè)的改進(jìn)都是從底層貫穿到上層的全面提升，具體架構(gòu)從下往上包括：

芯片層，由CPU、GPU、DSP、NPU、基帶、傳感器、多媒體器件等組成；

內(nèi)核層包括驅(qū)動層、硬件抽象層。其中硬件抽象層又包括進(jìn)程管理、內(nèi)存管理、文件系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)管理等組件；

中間件主要包括大量的C和C++庫，以及Java虛擬機；

再往上是跟開發(fā)者息息相關(guān)的框架層，這一層提供了大量的基礎(chǔ)核心功能，并為上層應(yīng)用提供API接口；

最上層是應(yīng)用層，包括安卓的原生應(yīng)用、EMUI應(yīng)用、開發(fā)者第三方應(yīng)用。

天生快·一生快

1.安卓系統(tǒng)卡頓的原因：

①安卓系統(tǒng)管理松散

應(yīng)用缺少約束，應(yīng)用質(zhì)量參差不齊。

②系統(tǒng)資源不足

應(yīng)用沒有優(yōu)先級，應(yīng)用鏈加劇資源消耗。

③存儲空間碎片化

經(jīng)常保存、刪除文件，導(dǎo)致存儲空間碎片化，存取文件速度下降。

④數(shù)據(jù)日益龐大

圖片、聯(lián)系人等數(shù)據(jù)量越來越大，數(shù)據(jù)庫查詢、搜索速度緩慢。

2.一系列技術(shù)的組合

針對四個主要問題，通過一系列的技術(shù)組合拳，達(dá)成天生快·一生快解決方案。

F2FS新型文件系統(tǒng)

F2FS是為閃存設(shè)計的文件系統(tǒng)，相比原有的EXT4文件系統(tǒng)，F2FS的隨機寫入優(yōu)化效率提升60%，磁片碎片化的情況也大大改善。

F2FS的關(guān)鍵技術(shù)：

①數(shù)據(jù)分配管理算法

上圖中，數(shù)據(jù)管理分為兩個區(qū)域，元數(shù)據(jù)區(qū)域和數(shù)據(jù)區(qū)域。

元數(shù)據(jù)區(qū)域主要寫入的是SIT、NAT等，采用的是就地寫入的方案。

數(shù)據(jù)區(qū)采用的是異地寫入的方案，節(jié)點信息和真正的數(shù)據(jù)信息都被寫入數(shù)據(jù)區(qū)域，同時由于在數(shù)據(jù)區(qū)域使用異地寫入，所以會引入SSR和LFS多點寫入技術(shù)。

a.SSR和LFS協(xié)同配合技術(shù)

傳統(tǒng)的SSR異地寫入方式隨機寫入效率比較低，所以引入了新的LFS技術(shù)，它把原來的數(shù)據(jù)塊標(biāo)為“臟”的同時并不需要直接做垃圾回收，而是直接在“臟”的數(shù)據(jù)塊上寫數(shù)據(jù)。之所以不直接全都采用SSR技術(shù)是因為大量的使用SSR會造成磁盤碎片的密集。

所以這是一個協(xié)同技術(shù)，在空閑塊少的情況下采用SSR技術(shù)；空閑塊多，大于5%的情況下使用LFS技術(shù)，這樣可以在壽命和性能之間達(dá)成很好的平衡。

b.多點寫入技術(shù)

數(shù)據(jù)區(qū)采用多點寫入的方式，這種方式的優(yōu)點是將不同類型、不同熱度的數(shù)據(jù)寫入不同的段，提高垃圾回收效率。

②引入NAT

此技術(shù)的英文全稱是Node Address Table，它是一個映射表。

傳統(tǒng)的LFS文件系統(tǒng)會帶來一個非常有趣的現(xiàn)象——滾雪球效應(yīng)。首先，一旦改變了任何一個數(shù)據(jù)，它便會連續(xù)不斷的遞歸到樹狀結(jié)果根部，引起間接索引點、直接索引點以及Checkpoint的改變，帶來大量資源的浪費，引起后期垃圾回收效率降低。所以引入索引表最大的目的是為了減少這些節(jié)點。

建立映射表后，只需更改數(shù)據(jù)文件、直接節(jié)點信息、NAT和CheckPoint就可以完成工作，而不需要占用大量磁盤空間，大大減輕GC的負(fù)擔(dān)。但是這種二級指針的結(jié)構(gòu)會造成一個問題：NAT的尋址比較慢。

所以通過將NAT信息寫到原數(shù)據(jù)區(qū)，很大程度上緩解尋址效率底的問題。

③其他關(guān)鍵技術(shù)

a.垃圾回收算法

對于F-GC直接使? Greedy回收策略，選出需要回收的段 ；對于B-GC，如果空閑空間少，也會直接使用Greedy回收策略，而如果空閑空間多，則會使用CB策略。

b.異常掉電保護(hù)

使用Checkpoint機制來保證文件系統(tǒng)的一致性。F2FS維護(hù)了兩份檢查點：一個是穩(wěn)定的，?個是正在使用。在恢復(fù)過程中，使用的是穩(wěn)定版本。

3.FSTRIM上的優(yōu)化解決原有設(shè)計的不足

FSTRIM是用戶態(tài)觸發(fā)的垃圾回收方案。它的觸發(fā)機制是這樣的：凌晨3點以后，設(shè)備充電并待機70分鐘以上，就會觸發(fā)垃圾回收的行為。

但有一個問題，比如有些中老年用戶喜歡晚上關(guān)機充電，有些人喜歡白天充電，可能無法觸發(fā)FSTRIM，磁盤碎片得不到清理，怎么解決這個問題？ EMUI工程師調(diào)整了策略，在晚上11點之后，用戶充電的同時待機半小時以上，就開始觸發(fā)FSTRIM。

另外，針對習(xí)慣白天充電的用戶，設(shè)計了另外一條機制：當(dāng)手機72小時沒有進(jìn)行FSTRIM時，如果用戶插上電源，待機半小時便開始FSTRIM。

而且工程師設(shè)計了實時可打斷的機制，實現(xiàn)方式為：在Framework 層監(jiān)控用戶屏幕事件，一旦有屏幕idle結(jié)束，就會觸發(fā)Stoptrim命令到Vold，然后Vold 發(fā)送Signal interrupt信號給trimtask來請求結(jié)束Trim，最后在kernel 層確認(rèn)pending。

更精細(xì)的TRIM優(yōu)化

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的【F2FS LFS SSR】华为如何打造智能终端的有趣灵魂？(上)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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