- 手机越用越慢，全怪 CPU 和垃圾软件 - 还真不是

手机越用越慢并不是 CPU 老化了，也并不一定是垃圾 app 安装多了。

也许你和我有一样的感受，手机刚买时运行还比较流畅，可是过了一段时间（大概一两年）却越用却卡。这在很多中低端手机尤其明显。你也许会怀疑是不是垃圾应用安装多了，可你会发现很多时候甚至重刷系统都不能解决问题，还是难以回复初始的畅快感。这是不是手机厂商的阴谋，逼迫我们升级手机呢？还是 CPU 老化了，运行速度越来越慢了呢？

其实 CPU 并不会因为老化而变慢，我在这篇专栏文章中有详细解释：

老狼：CPU 能用多久？会不会因为老化而变慢？

简单来说就是 CPU 的速度是恒定的，都是一个基频乘以一个比例(Ratio)出来的。基频现在 Intel CPU 一般是 100MHz，我们用的 3G CPU，Ratio 就是 30，下来刚好 3GHz。ARM 的也类似。而基频和 Ratio 在整个生命期是不变的，从而 CPU 运算速度是不变的。手机里面其他的子系统也类似。

其实这除了和我们安装的应用软件越来越多，而国产 app 经常不请自来在后台偷偷运行有关外。重刷系统都不能解决速度问题和手机的存储介质——闪存关系很大。

写放大（Write Amplification）

我在专栏文章介绍 FTL

老狼：杂谈闪存三：FTL

时，介绍了闪存的存储特性。我们知道了闪存写入是以 page 为单位，而擦除是以 block 为单位，在写之前必须擦除。我们也知道了为了延长闪存的生命周期和寿命均衡（Wear Levelling），FTL 用 LBA/PBA 表来映射逻辑和物理操作单位，而一般的消费级 SSD 和闪存系统有至少 7%的空闲块——OP(Over Provisioning)。OP 空间就是闪存主控保留的自有空间，用来负责负载均衡和防止写放大。一个形象的例子就像我们玩数字华容道：

我们要把方块 1 挪到右下角，一定好充分利用唯一的空格位置，将它移来移去，十分的困难。我们想象一下，如果在最下面忽然多出一整排空闲位置，这样相信就是小学生也可以轻松完成这个简单版华容道，而不需要很多步骤。我们的 OP 就是这个空闲块，多了后就会显著减少挪动的步数，而步数就可以看作写放大，对闪存寿命和速度有显著影响。

因为这个原因，所以 SSD 和手机厂商必定会空出部分空间来给 OP，一般至少 7%。高端的 SSD 和手机的 OP 空间能够达到 20%到 30%以上。OP 的大小对性能影响很大，我们今天来看看 OP 和写放大对 flash 性能的影响。

我们假设要写入一个 4KB 的数据，可是一个块里已经没有干净空间了，但是有失效的数据可以擦除，所以主控就把所有的数据搬到缓存或者 OP 空间，然后擦除块，再加上这个 4KB 新数据写回去，这个操作就造成了写入放大，即本来是写 4K 的数据，却造成了整个块（512KB）的写入操作，也就是 128 倍放大。当然我们前文提到 LBA/PBA 并不是简单的 block，而垃圾收集和 Trim 对写放大都有所减缓。但随着闪存空闲空间越来越少，主控的腾挪空间也越来越少。IBM Zurich Research Laboratory 做的研究证明写放大和空闲净块关系极大，如下图：

可以看出，在空闲块少后，写放大可以达到 3 到 4 倍。

我们新买的 SSD 和手机，空空如也的数据块让写性能达到最大，而随着程序和数据越来越多，写入性能也逐渐下降。那究竟空闲块少到多少才会性能下降，降到什么程度呢？

数据

根据 Anandtech 做的实验数据，我们 la 如下图：

横轴是时间，纵轴是写入 IOPS。随着时间写入越来越多的随机 4KB 数据，开始 100000 的 IOPS 在某时刻剧烈下降，最后随着空闲干净块慢慢减少，稳定到了 10000IOPS，效能下降到原来的 10%！

当然最终用户使用情况没有这么恶劣，但数据说明写放大对效能的影响巨大。这也是为什么高端企业级 SSD 的 op 空间巨大的原因，Intel 的 SSD DC3700 的 op 空间达到 32%，这让它有了巨大的腾挪空间，它的曲线异常平滑：

这对服务器市场非常重要。

结论

数据表明，我们对手机存储空间或 SSD 使用大于 75%后，写入性能就会因为写放大而大大下降。中低端手机 Flash 空间本来就小，OP 又小，很容易造成写放大，大大减低了 Flash 的寿命。而寿命降低，会出现更多坏块，反过来又加剧写放大，形成恶性循环。速度会越来越慢，这个靠重刷系统是不能解决问题的。

现在你是不是要考虑买个大容量的手机了？iPhone 手机为了提升用户体验，op 留的很大，所以快满了后差距并不是很厉害，可以类比 Intel 那款 SSD。

后记

有很多朋友留言问解决办法，这里简单说一下，稍后会写一篇专栏文章详细介绍步骤和手机 Flash 与 SSD 的使用注意事项。

1. 首先必须保证手机剩余存贮空间在 25%以上。至于如何做到，就是删删删呗。
2. 删除流氓软件、自启动软件。必要时分别设置 app 权限。
3. 未有改善就只有重刷系统了。注意保留有价值的信息，如通讯录、照片等等。
4. 重刷系统，一般都会有改善。Trim 在 Android 4.3 的手机上自动会打开，无需操作。
5. 重刷系统还未改善，如果是 Android 4.3 的系统，很有可能就是坏块太多了，你会发现可用空间变少了很多。有些软件可以重置 FTL 表，但有风险。建议凑合用或者购买新机，毕竟现在低端手机可以看作快消品了。
6. 坏块不会死而复生，坏了就是坏了，节哀顺变吧。至于坏了的原因见我下面的系列文章。

日常使用时注意不要把存贮空间使用到高于 75%，会加速写放大，加速坏块的产生。

本文出自我的专栏 UEFI 和 BIOS 探秘

老狼：杂说闪存番外：手机为什么越用越卡和闪存写放大

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