Як Windows може так швидко скинути всю оперативну пам’ять у файл сплячки?

Я переглядав статтю, яка пояснювала процедуру сплячки в Microsoft Windows. Основні моменти, з яких я виходжу з цього, - це

1. Windows скидає всю hiberfil.sysфайл оперативної пам’яті (можливо обробивши її) у файл.
2. Під час завантаження файл сплячого режиму зчитується, а вміст завантажується в оперативну пам'ять.

Моє запитання, коли я зазвичай копіюю файл розміром, скажімо, 1 Гб, на це потрібно близько 2 хвилин .

Однак, коли Windows записує файл сплячки (під час процедури сплячки), весь процес займає, можливо, 10-15 секунд. Чому існує така різниця в швидкості запису?

Мій об'єм оперативної пам’яті - 4 Гб. (Я не говорю про технології швидкого завантаження.)

Орієнтири:

1. Копіювання файлу 1 Гб з диска 1 на диск 2 (зовнішній): 2,3 хвилини.
2. Гібернація системи: 15 секунд.

Це, мабуть, триразова відповідь.

Одне, що може грати тут - це нове гібридне вимкнення в Windows, яке ефективно закриває ваші програми, вимикає вас з системи, а потім переходить у сплячку до ядра операційної системи. Вже збереження цих даних означатиме, що не потрібно потенційно «перезимувати».

Друга річ полягала б у тому, що у сплячому режимі не потрібно було б зберігати сторінки пам'яті, які або підключені до файлу swap, або не використовуються (це було б однією з причин агресивно заповнювати файл swap та зберігати дані також у пам'яті) .

Третім було б, що дані файлу сплячки також стискаються . Поєднайте це з моїм другим моментом, і якщо у вас є лише невеликий набір даних для експорту, який містить дуже стисливі дані (виконувані файли, як правило, добре стискаються), то кількість даних для виходу у файл сплячки може бути значно меншим, ніж робочий набір даних. Зауважте, що, як зазначено в коментарях, кеші файлів та інші непотрібні дані буфера можуть бути легко викинуті без поганого ефекту, щоб зменшити кількість даних, що викидаються у файл сплячки.

Крім того, поточні жорсткі диски досить швидкі. З диска, який має тривалу запис у порядку 100 Мб / с, ви зможете виписати (нестиснений) 4 Гб оперативної пам’яті за одну хвилину. Оскільки сплячий режим можна зробити як останнє після призупинення всіх процесів користувача та перед тим, як призупинити ЦП, ОС зазвичай матиме повну швидкість запису диска. Це одне, у чому простого еталону не буде, і копіювання з диска на диск потенційно буде повільніше, ніж просто записувати оперативну пам'ять на диск.

Поєднайте ці речі та обсяг даних, які слід записати у файл сплячки, може бути зовсім невеликим, потенційно порядку 1 Гб, і, ймовірно, записується до одного великого безперервного блоку за 10 секунд.

По-перше, обсяг оперативної пам’яті, який потрібно зберегти, напрочуд невеликий. Насправді потрібно промити лише набір зіставлених брудних сторінок ("ледачий запис"), а також потрібно записати всі приватні сторінки, записані та переміщені виконуваним кодом.

• Сегменти .text виконуваних файлів завжди підкріплюються картографічним відображенням. Це також стосується принаймні деяких DLL (але не всіх, залежить від того, чи потрібно їх переселяти).
• Пам'ять, яка підтримується аналогічно зі зіставленням файлів, може бути викинута (припускається, що вона не є КВ або RW та забруднена).
• Ліниве списання все ж доведеться мати, але крім цього, кеші можна відкинути.
• Пам'ять, яка була виділена, але не записана (зазвичай більша частина даних програми!), Підтримується нульовою сторінкою і може бути відкинута.
• Більша частина сторінок пам'яті, які знаходяться в режимі "очікування" (фактичний робочий набір резидента в процесі роботи в Windows на диво невеликий, лише 16 Мб) буде скопійовано у файл сторінки у фоновому режимі в якийсь момент і може бути відкинуто. .
• Регіони пам'яті, відображені на певних пристроях, таких як відеокарта, можуть (можливо) не потребувати збереження. Користувачі іноді дивуються, що вони підключають 8GiB або 16GiB до комп’ютера, а 1GiB або 2GiB просто "пішли" без видимих ​​причин. Основні графічні інтерфейси API вимагають можливості додатків із вмістом буфера стає недійсним "за певних умов" (не вказуючи точно, що це означає). Таким чином, нерозумно очікувати, що пам'ять, яку закріплює графічний драйвер, теж просто відкидається. Зрештою, екран затьмариться.

По-друге, на відміну від копіювання файлу, скидання набору сторінок оперативної пам’яті, на яких потрібно зберегти диск, є єдиним послідовним, суміжним записом з точки зору накопичувача. API Win32 навіть розкриває функцію на рівні користувача для цієї самої операції. Збір записів безпосередньо підтримується апаратним забезпеченням і працює так само швидко, як диск фізично здатний приймати дані (контролер буде безпосередньо перетягувати дані через DMA).
Існує ряд передумов для цього (наприклад, вирівнювання, розмір блоку, закріплення), і це не добре грає з кешуванням, і немає такого поняття, як "ледачий відкат" (що дуже бажана оптимізація при нормальній роботі ).
Ось чому не кожен пишепрацює так постійно. Однак, коли система зберігає файл сплячки, всі передумови автоматично виконуються (всі дані вирівнюються за сторінками, розміром сторінки та закріплюються), а кешування просто стає неактуальним, оскільки комп'ютер буде вимкнено за мить.

По-третє, ведення одночасного запису дуже сприятливо як для прядильних дисків, так і для твердотільних дисків.

Файл swap і файл сплячки зазвичай є одними з найбільш ранніх файлів, створених і зарезервованих на диску. Зазвичай вони мають один, максимум два фрагменти. Таким чином, якщо сектори не пошкоджені і диск не повинен перерозподілити фізичні сектори, логічне послідовне записування перекладається на фізичне послідовне записування на обертовому диску.

Жодні операції читання-зміни-запису на диску не потрібні, коли записується величезна кількість послідовних, суміжних даних. Ця проблема менш виражена на спінінг-жорстких дисках, які можуть записувати поодинокі сектори, які є досить маленькими (за умови, що ви не пишете одиничних байтів, що кешування зазвичай перешкоджає, пристрою не потрібно вибирати оригінальний вміст і записувати назад модифіковану версію.) .
Це, однак, є дуже помітним на SSD, коли кожне записування означає, що, наприклад, блок 512 Кб (це звичайне число, але воно може бути більшим) має бути прочитаний і змінений контролером, і записаний назад до іншого блок. Хоча в принципі можна писати в (але не перезаписувати)) менші одиниці на флеш-дисках, ви можете коли-небудь стирати величезні блоки, це як працює апаратне забезпечення. Це причина, чому SSD дешевшає на величезних послідовних записах.

Це не скидає всю оперативну пам'ять у сплячий час.

Він вже матиме велику частину оперативної пам’яті, вже дублюється на диску. Це не лише дозволяє швидко перенести сплячку, але також дозволяє швидко отримати доступ до пам'яті для нових програм (щоб вони могли швидко запускатися).

Тому потрібно записати лише невелику частку 4 Гб, і це можна зробити за 10-15 секунд.

Від мікрософт :

Коли оперативної пам’яті не вистачає (наприклад, відданих байтів більше встановленої оперативної пам’яті), операційна система намагатиметься зберегти певну частину встановленої оперативної пам’яті для негайного використання, копіюючи сторінки віртуальної пам’яті, які не активно використовуються, у файл файлу сторінки . Тому цей лічильник не досягне нуля і не обов'язково є хорошим показником того, чи не вистачає вашій системі оперативної пам’яті.

На додаток до всього вищесказаного, я думаю, що є ще кілька факторів.

Одне полягає в тому, що при копіюванні файлу файл повинен бути прочитаний і записаний; Гібернація вимагає, щоб файл був записаний. Це, за визначенням, вже в пам’яті!

Тісно пов’язане з цим, коли читаєш файл і одночасно пишеш його, щоб зберегти пам’ять, процес такий: прочитати фрагмент, написати шматок, оновити каталог (показати новий розмір); прочитати шматок, написати шматок, оновити каталог.

Кожен раз, коли ви переходите з однієї частини диска в іншу (наприклад, читайте файл a, щоб записати файл b, записувати файл b, щоб написати каталог, і записуйте каталог, щоб прочитати наступний фрагмент), диск повинен шукати - переміщуйте головки, дозвольте головам осісти, зачекайте, поки потрібна частина диска підійде. Це одна з переваг твердотільного диска - пошук не потребує зовсім часу. При сплячому режимі дані записуються в кінці. Файл гібернації (swap) заздалегідь призначений, тому каталог не потрібно оновлювати (ви не змінюєте розмір файла сплячки, а лише вміст).

І нарешті, ваш комп’ютер призупинив усі інші завдання - це ТІЛЬКІ речі, які він робить (я сумніваюся, це матиме велике значення, але це обов'язково зробить деякі!). Навіть такі речі, як управління пам'яттю та переключення завдань, призупинено.

Це, мабуть, тому, що оперативна пам'ять має набагато більші швидкості введення / виведення, ніж жорсткий диск, тому оперативна пам'ять може виводити в неї речі так само швидко, як і на жорсткому диску.

Коли ви копіюєте файли, ви також обмежені різними факторами - швидкістю диска, якщо він повинен читати і виходити на один і той же диск, це займе більше часу, обмежена швидкість з'єднання (якщо до зовнішнього диска), перевірка цього не перезаписує нічого тощо