[万字] eMMC 调试工具 | eMMC/MMC 性能测试工具 MMC -utils | DD test | FIO test

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内容摘要

全文 15000 字，主要内容

Linux 中 eMMC 初始化

Linux eMMC 调试工具 MMC -utils

MMC -utils 功能

MMC -utils 使用方

Linux/Android eMMC 性能测试工具

DD tes

FIO test

IOZone test

Kernal mmc_test

本篇所在内容以实用线索，对于每个Tool 也无法全部讲完。读者不需要死记硬背，收藏一下，当成一个工具书来使用即可。

对于工具选择一个自己趁手的即可，没有最好的，只有最合适的。如果比较简单的使用，就用 MMC -utils 和 keneral mmc_test 即可。如果比较深入的就用 MMC -utils 和 DD test 和 FIO Test 这些， DD 上手简单， FIO 相对很专业，当然用起来会复杂些。

引子

文中以Linux 说明，因为Android 是基于 Linux 内核，所以文中的方法同样适用于 Android.

Linux 中 eMMC 初始化

因为SD、SDIO和 MMC 等非常相似， Linux 是怎么识别 MMC 的呢？设备初始化时识别过程如下：

初始化时候，首先发送 cmd0 使卡进入 idle 状态;
接着发送 cmd8，检测卡是否SD2.0。SD1.1不支持cmd8，因此如果发送cmd8无回应，则卡为SD1.1，否则就是SD2.0；
mmc_attach_sdio发送 cmd5 读取OCR 寄存器，判断是否为sdio，如果是就绑定sdio总线；
mmc_attach_sd发送命令 acmd55、cmd41，使卡进入工作状态。如果通过，则认为是sd卡，绑定sd总线。mmc卡不支持 acmd55, 和cmd41，所以如果无回应，则认为卡是mmc卡；
mmc_attach_mmc中发送 cmd1，判断是否为mmc卡，如果回应，则绑定mmc总线。如果cmd1无回应，则不是mmc卡。

Linux eMMC 调试工具 MMC -utils

[3] MMC -utils的MMC调试工具，由Ulf Hansson维护，你可以在下面的公共git存储库中找到它:
https://git.kernel.org/pub/scm/utils/mmc/mmc-utils.git

这个开源工具是在Linux 环境使用的。Android 的核心也是 Linux, 也可以使用这个 tool. 因为eMMC 和 MMC 的区别只是一个是焊接的，一个是插入式的。这个tool 对 eMMC 和 MMC 都适用。

先来看看有什么功能吧，不需要记住每个功能怎么用，知道可以用它来做什么就好了。

MMC -utils 功能

mmc-utils工具可以做以下事情:

打印和解析 extcsd 数据。
判断 eMMC 写保护状态。
设置 eMMC 写保护状态。
通过禁用仿真将eMMC数据扇区大小设置为4KB。
创建GPAP通用分区。
启用 Enhance Area (增强的用户区)。
启用每个分区的写可靠性。
打印对STATUS_SEND (CMD13)的响应。
启用 Boot (启动)分区。
设置引导总线条件。
启用 eMMC BKOPS 特性。
永久启用 eMMC H/W Reset 功能。
永久禁用eMMC H/W Reset功能。
发送 Sanitize (杀毒) 命令。
设备的程序认证密钥 (authentication key, RPMB 中用到的)。
RPMB 分区的计数器值将被读到标准输出设备（如屏幕）。
从 RPMB 设备读取到输出。
从数据文件写入 RPMB 设备。
启用 eMMC Cache(缓存) 特性。
禁用 eMMC Cache(缓存) 特性。
打印和解析 CID 数据。
打印和解析 CSD 数据。
打印和解析 SCR 数据。

MMC -utils 使用方法

可以通过mmc不带参数来查看用法

Usage:

mmc extcsd read <device>

Print extcsd data from <device>.

mmc writeprotect get <device>

Determine the eMMC writeprotect status of <device>.

mmc writeprotect set <device>

Set the eMMC writeprotect status of <device>.

This sets the eMMC to be write-protected until next boot.

mmc disable 512B emulation <device>

Set the eMMC data sector size to 4KB by disabling emulation on

<device>.

mmc enh_area set <-y|-n> <start KiB> <length KiB> <device>

Enable the enhanced user area for the <device>.

Dry-run only unless -y is passed.

NOTE! This is a one-time programmable (unreversible) change.

mmc write_reliability set <-y|-n> <partition> <device>

Enable write reliability per partition for the <device>.

Dry-run only unless -y is passed.

NOTE! This is a one-time programmable (unreversible) change.

mmc status get <device>

Print the response to STATUS_SEND (CMD13).

mmc bootpart enable <boot_partition> <send_ack> <device>

Enable the boot partition for the <device>.

To receive acknowledgment of boot from the card set <send_ack>

to 1, else set it to 0.

mmc bkops enable <device>

Enable the eMMC BKOPS feature on <device>.

NOTE! This is a one-time programmable (unreversible) change.

mmc hwreset enable <device>

Permanently enable the eMMC H/W Reset feature on <device>.

NOTE! This is a one-time programmable (unreversible) change.

mmc hwreset disable <device>

Permanently disable the eMMC H/W Reset feature on <device>.

NOTE! This is a one-time programmable (unreversible) change.

mmc sanitize <device>

Send Sanitize command to the <device>.

This will delete the unmapped memory region of the device.


mmc help|--help|-h

Show the help.


mmc <cmd> --help

Show detailed help for a command or subset of commands.


0.1

用法示例

mmc extcsd read /dev/mmc0

Linux/Android eMMC 性能测试工具

linux emmc 性能测试主要有 4 种工具:

DD
FIO
IOZone
Keneral mmc_test

到底哪种好呢？仁者见仁，看在我把 DD 放在第一个讲，你就知道我喜欢哪个了^^

DD test

写入性能测试

我们分为两种情况来测试

写入块设备

cache 分区一般是用来存放 OTA 升级包的，正常状态下挂载失败也不影响系统的正常运行，所以我们拿 cache 分区来作写入测试，先找到 cache 对应的块设备文件

1
2
3

KKHi3751V810:/ #ls -l /dev/block/platform/soc/f9830000.emmc/by-name/cache                         <
lrwxrwxrwx 1 root root 21 1970-01-01 08:00 /dev/block/platform/soc/f9830000.emmc/by-name/cache -> /dev/block/mmcblk0p18
KKHi3751V810:/ #

cache 分区的块设备文件为 /dev/block/mmcblk0p18。
写入测试：

KKHi3751V810:/ # echo 1 > /proc/sys/vm/drop_caches                             
KKHi3751V810:/ # busybox dd if=/dev/zero of=/dev/block/mmcblk0p18 bs=1M count=1024 conv=fsync     
1024+0 records in
1024+0 records out
1073741824 bytes (1.0GB) copied, 24.122624 seconds, 42.4MB/s
KKHi3751V810:/ #

输入文件为 /dev/zero，是一个虚拟设备，我们可以认为这个设备的读取速度无限大，也就是读取速度不会影响到写入的速度。
bs=1M : 一次写入 1M
count=1024 : 写入 1024 次，也就是写入的数据总量为 1G
conv=fsync : dd 结束前，把数据同步到 emmc，如果没加这个参数的话，数据可能还在缓存之中。为了确保数据准确，一定要加这个参数。

重复测试几次，速度基本在 42M/s　左右。

写入文件

KKHi3751V810:/ # echo 1 > /proc/sys/vm/drop_caches
KKHi3751V810:/ # busybox dd if=/dev/zero of=/data/ddtest.bin bs=1M count=1024 conv=fsync                         <
1024+0 records in
1024+0 records out
1073741824 bytes (1.0GB) copied, 30.607905 seconds, 33.5MB/s
KKHi3751V810:/ #

重复测试几次，速度基本在 33M/s　左右。相对直接写块设备文件慢了 10M/s 左右。这可能是文件系统带来的影响。

读取测试

读取块设备

直接用我们上面介绍清除缓存的例子就行，这里就不再重复了。
从上面的例子得到的数据为 203M/s 左右。

读取文件

KKHi3751V810:/ # echo 1 > /proc/sys/vm/drop_caches                             
KKHi3751V810:/ # busybox dd if=/data/ddtest.bin of=/dev/null bs=1M count=1024
1024+0 records in
1024+0 records out
1073741824 bytes (1.0GB) copied, 4.915286 seconds, 208.3MB/s
KKHi3751V810:/ #

直接拿测试写入速度时生成的文件，重复测试几次，速度基本上在 208MB/s 左右。

FIO test

转载自： linux emmc test - 知乎

可以得到iops，读写带宽速率等信息。

读写速度与队列深度，块大小，线程数量等有密切关系，这与ssd的工作原理有关

1.随机读（Random read）

fio -filename=/tmp/test_randread -direct=1 -iodepth 1 -thread -rw=randread -ioengine=psync -bs=16k -size=30G -numjobs=10 -runtime=600 -group_reporting -name=mytest

当10个thread时