如果将emmc分成两个分区,第一个分区是操作系统,第二个分区是数据区,只擦写第二个分区,当emmc达到寿命后,第一个分区会不会受到影响?
将系统与数据分置于不同分区,只是管理策略;为保证整盘寿命,仍需整盘范围的磨损均衡。
一、前提:eMMC的擦写寿命本质——基于“物理块”的磨损平衡
eMMC(嵌入式多媒体卡)的擦写寿命并非针对“整个设备”或“逻辑分区”,而是针对其内部的物理存储单元(NAND Flash物理块) :
- 寿命单位:NAND Flash物理块有固定擦写次数上限(如TLC约1000-3000次,MLC约10000-30000次),当一个物理块擦写次数达到上限,会因“磨损”无法再可靠存储数据,成为坏块。
- 关键机制:磨损平衡(Wear Leveling):
eMMC控制器(集成在芯片内,是硬件级组件)会自动管理物理块的使用——无论逻辑上数据写入哪个分区,控制器都会将数据“分散”到不同物理块,避免某部分物理块被过度擦写,延长整体设备寿命。- 磨损平衡是硬件级、透明的,操作系统和用户无法直接控制物理块的分配,只能看到“逻辑地址”(如分区对应的逻辑扇区),看不到背后的物理块映射。
二、核心结论:仅擦写数据分区,寿命耗尽时系统分区必然受影响
即使只对第二个分区(数据区)进行擦写,当eMMC整体寿命耗尽(即大部分物理块已磨损为坏块,剩余可用物理块不足以支撑数据写入)时,第一个分区(系统区)会直接受影响,甚至无法正常工作。
原因可拆解为3个关键机制:
1. 逻辑分区与物理块的“非绑定”关系:分区无法独占物理块
操作系统层面的“分区”是逻辑划分(如将eMMC的逻辑地址空间分为“系统区(LBA 0-1048575)”和“数据区(LBA 1048576-2097151)”),但这种划分不对应固定的物理块:
- eMMC控制器会维护一张“逻辑地址→物理块”的映射表(类似内存的页表),当向数据区写入数据时,控制器会从“全局可用物理块池”中分配空闲物理块,而非仅从“对应数据区的物理块”中分配。
- 同理,系统区的物理块也来自这个“全局池”——系统区的静态数据(如内核、驱动)虽擦写少,但初始存储时已占用部分物理块;若这些物理块因整体磨损被耗尽,系统区的数据会丢失或损坏。
2. 磨损平衡的“全局性”:数据区擦写会消耗全局物理块寿命
磨损平衡的目标是“让所有物理块的磨损尽可能均匀”,因此:
- 当持续擦写数据区时,控制器会不断将数据区的逻辑地址映射到新的物理块(避免旧物理块过度磨损),这会消耗全局可用物理块的寿命——即使系统区不主动擦写,全局物理块池的“可用额度”也在因数据区的擦写而减少。
- 当全局物理块的平均磨损达到寿命上限(大部分块成为坏块),eMMC会进入“只读模式”(部分芯片)或“无法写入”状态:
- 此时若系统区需要写入数据(如更新系统配置、日志),会因无可用物理块而失败;
- 若系统区的物理块已损坏(因全局磨损),则系统启动时会因无法读取内核、配置文件而崩溃。
3. eMMC的坏块管理机制:坏块会“污染”全局地址空间
eMMC控制器会自动检测并标记坏块,但坏块的影响是全局性的:
- 坏块一旦产生,会从“可用物理块池”中移除,不再分配给任何逻辑地址(包括系统区和数据区);
- 当坏块数量累积到一定程度,“可用池”不足以支撑数据区的擦写需求时,数据区会先出现写入失败;若继续使用,坏块可能进一步覆盖系统区已占用的物理块(如控制器尝试修复错误时),导致系统区数据损坏。
三、类比理解:eMMC像“共享仓库”,分区像“仓库货架”
可将eMMC类比为一个“共享仓库”:
- 物理块 = 仓库中的“储物箱”(有使用次数上限);
- 分区 = 仓库中划分的“货架区域”(如A区放系统货物,B区放数据货物);
- eMMC控制器 = 仓库管理员,负责将“货架区域”的货物分配到“储物箱”中,且会主动将货物转移到“较新的储物箱”,避免某箱过度使用。
当仅向B区(数据区)持续堆货/搬货时,管理员会不断使用仓库内的“储物箱”(无论A区是否用得多),最终所有“储物箱”都会因磨损报废——此时不仅B区无法再放货,A区的货物(系统数据)也会因“储物箱”损坏而丢失。
四、实际影响:系统分区会出现的具体问题
当eMMC因数据区擦写达到寿命上限时,系统分区可能出现以下故障:
- 启动失败:系统区的内核、引导文件存储在已损坏的物理块中,BIOS/UEFI无法读取,导致无法启动;
- 系统崩溃/卡顿:系统运行中需要写入临时文件(如
/tmp
、日志)时,无可用物理块,触发I/O错误,导致进程崩溃或系统卡死; - 数据损坏:系统区的配置文件(如
/etc
下的文件)因物理块损坏而丢失,导致服务无法启动(如网络、用户登录); - 只读模式:部分eMMC在寿命耗尽时会自动切换为只读模式,系统区无法写入任何数据(如无法更新系统、保存设置),仅能读取未损坏的静态数据(但长期使用仍会因坏块扩散而失效)。
总结
eMMC的寿命是全局物理块的集体寿命,而非“分区独立寿命”。仅擦写数据分区时,数据区的擦写会通过“磨损平衡”消耗全局物理块的寿命,当物理块整体磨损达到上限,系统分区会因“无可用物理块”或“已占用物理块损坏”而受影响,最终导致系统无法正常工作。
因此,即使系统分区擦写量小,也无法避免eMMC整体寿命耗尽对其的冲击——核心在于eMMC的硬件管理机制(磨损平衡、物理块共享)决定了“分区无法隔离物理磨损”。