高通平台实测情况分享(3): UFS读写时延

高通平台实测情况分享的第三篇。
上一篇实测了温控cpufreq，这篇继续分享实测的另一个指标UFS读写时延。

前言

存储是最容易测出误导性数字的部件：

• 同一块盘，走文件系统还是裸设备，4K 随机写能差五倍；
• 换一个块层调度器，随机读掉三分之一；
• 再过一层加密，又是一截。

两台设备跑完，最大的收获是不同的测试方法和一份能复用的基线方法。

实测的两台设备 UFS 栈同参数、同工具测试：
• 第五代骁龙8至尊版(SM8850）（Micron 512GB，UFS 4.0）。
• 高通跃龙IQ-9075 EVK（Micron 128GB，UFS 3.1）。

控制器参数从 sysfs 直读，性能用同版本 fio 3.36（libaio + direct）测，IQ-9075 与 SM8850 另有 dd 交叉验证。

我们发现第五代骁龙8至尊版平台SM8850为密闭壳内被动散热，IQ-9075 EVK 开放空气加大散热片。同一段压测代码，两种散热与功耗策略，降频行为表现不同。

测完最大的收获不在两代 UFS 的带宽差，而是：

• SM8850 上同一块盘，文件系统层和裸设备层的 4K 随机写差了五倍，顺序读反过来是文件系统层更快；
• IQ-9075 的 ext4 无加密栈，不同于骁龙移动平台的 /data 路径。

不先弄清楚 IO 经过什么，可能就没办法真正理解这些测试数字背后逻辑。这篇把 UFS 参数、IO 路径和测量方法一次讲清楚，先了解相关数字是哪条 IO 路径上测出来。

1. 控制器与盘体参数

IQ-9075 同组参数一次读全（盘体、spec 0x0310、queue_depth 0x20、can_queue 31、nr_hw_queues 1、mq-deadline、wb_on=0）：

SM8850 的盘体与 spec：

队列与链路在同一屏，can_queue 63、nr_hw_queues 9、可选调度器none [mq-deadline] kyber bfq，以及空闲时的 HS_GEAR2 / HIBERN8：

两台同为 ufshcd-qcom 驱动。SM8850 队列深度翻倍，硬件队列从 1 个变 9 个，多核并发提交 IO 不用抢一把锁。auto_hibern8 两台手机都是 5ms，IQ-9075 EVK 是 150ms。

链路状态（power_info）显示了内核代际差异：IQ-9075 EVK（6.8）和 SM8850（6.17）都有这个节点。两台都能读到，且随负载自动升降档：

均为 FAST_MODE / HS_RATE_B。Gear5 x2 理论带宽约 5.8GB/s，Gear4 x2 约 2.9GB/s。升降档由控制器自主完成，sysfs 只读。

IO 路径是两台机器不大相同：

• IQ-9075：测试文件在/var/tmp。ext4 直接建在 UFS 分区上，无加密层
• SM8850：同样 f2fs → dm-default-key（全盘加密，inlinecrypt 硬件内联）→ sda12，挂载参数带background_gc=on

SM8850的 /data 过了加密层和 f2fs，IQ-9075 并没有，这个差异后面会多次出现在数据里。

2. 顺序读写

fio 1M 块、direct、QD8、time_based 20s，两台设备的参数：

同为 UFS 3.1，SK hynix 盘比 Micron 128GB 盘略快（读 1895 对 1695），两者都在 Gear4 x2 的带宽包络内。

• SM8850 的 UFS 4.0，代际差加上 512GB 大容量 NAND 的并行度优势。
• IQ-9075 上 dd 复测（1M direct）读 1.4GB/s、写 481MB/s，与 fio 相互印证；

SM8850 的顺序写数字要说明测试条件：3577 MiB/s 是不带 fsync 的持续写，数据进了 f2fs 日志缓冲和盘内 DRAM。补一组带end_fsync=1的 512MB 写，强制落盘后是1299 MiB/s，差 2.8 倍。time_based 持续写场景下缓冲会被摊平，两台设备都是无 fsync。

3. 4K 随机

fio 4K、direct、4 线程 x QD32（总深度 128）、time_based 30s。SM8450 默认调度器是 bfq：

调度器切到 mq-deadline 后， IO 路径IQ-9075 是 ext4 裸分区，SM8850 是 f2fs + dm 加密，文件系统层 89.1k，绕开文件系统直接读裸块设备/dev/block/sda（--readonly）回到 118k IOPS，f2fs 元数据查找加 dm-default-key 加密层吃掉约四分之一性能。

随机写两台拉不开差距：15.3-18.7k，全在 f2fs 的最差路径上。f2fs 是日志结构文件系统，4K 随机覆盖写要走新数据追加写、旧段失效、触发 background GC。SM8850 monitor 里写时延最大值 309ms 就是 GC 长尾；用 fallocate 预分配 1GB 文件再测，排除文件布局阶段，也只有 20.3k IOPS，GC 的影响坐实。IQ-9075 的 ext4 随机覆盖写是原地更新，99.2k 没有这层开销。

结论：SM8850的 /data 路径上的 4K 随机写数字主要反映 f2fs+加密+GC 的软件栈，不反映控制器能力。存储随机写的能力主要是在软件层。

裸设备顺序读还有一组值得记的数据：SM8850 裸读 1M QD8 只有 2241-2690 MiB/s（QD32 时 2970），比文件系统层的 3755-4062 低。4GB 文件复测排除了盘内缓存因素后差异仍在，f2fs 的预读和 extent_cache 在大块顺序读上是净收益，文件系统层未必比裸设备慢。小块随机和大块顺序，f2fs 的开销和收益方向相反。

4. 控制器侧时延

两台设备都开 UFS monitor（monitor_enable，重启后需重新使能）：

UFS 4.0 盘体的读响应确实快：SM8850 文件系统层测试读时延均值 120us，两台 UFS 3.1 是 466/583us。写时延均值两台设备接近（258-622us）。

monitor 量的是主机控制器视角的命令完成时间，与 fio 应用层 clat（含排队）量的不是同一段时间：SM8850 fio 报的 4K 随机写 clat 均值 6647us，monitor 写均值只有 258us，QD128 下排队时间占大头。

5. 踩坑分享

fio 在SM8850上第一次都跑不起来：

shmget: Function not implemented，设备内核关了 SysV IPC（SM8850 的CONFIG_SYSVIPC is not set直接可在 /proc/config.gz 确认），fio 默认用 SysV 共享内存段存线程结构。官方 Android 构建用 bionic 的 ashmem 替代路径，交叉编译（aarch64-linux-gnu-gcc + 静态链接）走的是 glibc 路径撞上了这个坑。解法是给config-host.h手工加#define CONFIG_NO_SHM 1重编，fio 退回 malloc 分配线程段，单文件测试场景功能不受影响。

adb push的路径以/开头时，Git Bash 会把/data/local/tmp转成 Windows 路径导致 push 失败，换 PowerShell 调用或加MSYS_NO_PATHCONV=1。

Android 的 toybox dd 不支持oflag=direct，主机 Linux 和 IQ-9075 上的 dd 命令不能原样照搬，direct IO 测试统一用 fio。

SM8850（6.17）和 IQ-9075（6.8）都有。写自动化采集脚本时这个路径要按内核版本做存在性检查。

6. 参数汇总

IQ-9075 的 4K 随机领先是 ext4 裸路径的红利，SM8850 的顺序带宽领先是 UFS 4.0 的实力。要评估控制器和盘体本身，两台设备需要走同一条 IO 路径：要么都裸设备（写有分区风险），要么都文件系统层（接受软件栈噪声），不能混着评估。