Dyski twarde - przyspieszanie pracy (część 1) 2001-01-15 (15:30)

Szybciej znaczy lepiej

Grzegorz Morgiel

Pomimo coraz szybszych dysków twardych, przewyższających osiągami swych przodków pod każdym względem, użytkownicy bez ustanku poszukują metod na ich przyspieszenie. Co możemy zrobić, by wycisnąć z naszych "twardzieli" ostatnie poty? Poniższy artykuł zaprezentuje kilka sposobów na zwiększenie efektywności pracy dysku.

Dwa podzespoły komputera są ze sobą nierozerwalnie związane - dysk twardy oraz pamięć operacyjna. To na pozór dziwne zestawienie nabiera szczególnie istotnego znaczenia w systemach operacyjnych, korzystających z wirtualnej pamięci. Zbyt mało fizycznej pamięci RAM dla systemu oznacza konieczność częstszego używania jej wirtualnego substytutu. Z kolei zbyt mały bufor dyskowy stworzony w pamięci RAM to automatycznie częstsze odwołania do dysku.

Po pierwsze - diagnoza!

Zarówno Windows 9x, jak i jego starszych braci - Windows 2000 oraz Windows NT - wyposażono w mechanizmy ułatwiające śledzenie działania systemu oraz umożliwiające kontrolę jego działania. Na przykładzie Windows 2000 przyjrzyjmy się nieco bliżej opcjom, które mogą nam pomóc w optymalizacji dysku. Menedżer zadań Windows ułatwi nam dotarcie do informacji o zasobach wymaganych do efektywnej pracy. Uruchamiamy to narzędzie (Ctrl-Alt-Del, po czym wybieramy opcję Menedżer zadań).

Rys.1 Włączenie podglądu dodatkowych informacji zwiększa przydatność prezentowanych danych.

Informacje standardowo prezentowane w zakładce Procesy nie odpowiadają dokładnie naszym potrzebom - na szczęście możemy szybko to zmienić (w menu wybierzcie Widok>Wybierz kolumny, następnie ustawcie opcje zaprezentowane na rysunku 1). Dzięki temu narzędziu na bieżąco śledzimy "zasobożerność" wykorzystywanych przez nas aplikacji.

Przyjrzyjmy się kilku ważniejszym serwisom systemowym:

• Systemowy proces bezczynny (System idle process) - w trakcie normalnej pracy proces ten obciąża CPU do 80-90 procent. Nie oznacza to oczywiście faktycznego obciążenia komputera - wykonuje on komendę HLT, dzięki czemu niewykorzystywane w danym momencie moduły procesora pracują w trybie SUSPEND. Obniża to temperaturę procesora - na identycznej zasadzie działają znane z wcześniejszych edycji Windows narzędzia Rain, Waterfall Pro, CPUIdle

• System - podstawowe funkcje systemu, usługi wykorzystywane przez jądro Windows 2000

• svchost.exe - usługa zarządzająca całym pakietem narzędzi - ich pełna lista dostępna jest w rejestrze systemowym (HKEY_LOCAL_MACHINE\ Software\ Microsoft\ Windows NT\ CurrentVersion\ Svchost).

• smss.exe - menedżer sesji, wykorzystywany w trakcie inicjalizacji oraz do zarządzania pracą aplikacji

• winlogon.exe - serwis umożliwiający zarówno logowanie, jak i wylogowanie z systemu

• csrss.exe (Client-Server Runtime Subsystem) - podsystem Win32

• lsass.exe (Logowanie do sieci) - lokalna autoryzacja - proces zapewnia kontrolę poprawności autentykacji.

W przypadku powyższych serwisów nie mamy możliwości samodzielnego zarządzania wykorzystywanymi przez nie zasobami. Pewne pole manewru zyskujemy dla usługi services.exe. Uruchomcie narzędzie Usługi ( Start> Ustawienia> Panel sterowania> Narzędzia administracyjne> Usługi). System wyposażono w stosunkowo dużą ilość dodatkowych usług, z których część można wyłączyć bez obawy załamania systemu.

Dla każdej z systemowych usług określono jeden z trzech trybów pracy: automatyczny, oznaczający start usługi w trakcie uruchomienia systemu, ręczny - usługa jest uruchomiana wyłącznie w przypadku wystąpienia takiej potrzeby, oraz wyłączony - w wyraźny sposób zakazujący prób wystartowania serwisu określonego w ten sposób. Najczęściej zupełnie wystarczające jest ustawienie ręcznego trybu pracy - system uruchamia takie serwisy wyłącznie w razie zaistnienia konieczności.

Jeśli wystąpią problemy związane ze zbyt optymistycznym wyłączaniem systemowych usług, w prosty sposób odpowiednie serwisy można uruchomić "ręcznie", z pomocą rejestru systemowego - wszystkie są dostępne pod adresem HKEY_LOCAL_MACHINE\ SYSTEM\ CurrentControlSet\ Services. Nadanie znacznikowi Start opisanych niżej wartości oznacza odpowiednio:

• 2 - tryb automatyczny

• 3 - tryb ręczny

• 4 - wyłączony.

Przy każdym opisie podano: nazwę polską, odpowiednik angielski, oraz, w nawiasie, ustawienie domyślne. Pamiętajcie, że wprowadzane przez was zmiany mogą spowodować nieprawidłową pracę systemu. Stworzenie dyskietki awaryjnej jest konieczne przed rozpoczęciem jakichkolwiek modyfikacji!

Rys.2 Systemowe serwisy w pełnej krasie.

Urządzenie alarmowe - Alerter (ręczna) - zarządza komunikatami o błędach, wykorzystywany przez liczniki wydajności. Rekomendowane pozostawienie w ręcznym trybie pracy.

ClipBook - Clipbook Server (ręczna) - obsługuje podgląd wieloschowka, który pozwala oglądać strony w jego zdalnych odmianach. Także tutaj nie należy zmieniać standardowych ustawień.

Dziennik zdarzeń - Event Log (automatyczna) - rejestruje komunikaty o zdarzeniach pochodzących z programów, jak również bezpośrednio z systemu Windows. Wyłączenie serwisu jest możliwe, jeżeli system nie sprawia kłopotów.

Przeglądarka komputera - Computer Browser (automatyczna) - zachowuje aktualną listę komputerów połączonych w sieć, dostarczając je na żądanie do aplikacji wymagających tego typu informacji. Jeżeli twój komputer nie jest "zsieciowany", możesz wyłączyć ten serwis bądź przełączyć go do pracy w ręcznym trybie.

Messenger - Messenger (automatyczna) - usługa odpowiedzialna za wysyłanie i odbieranie informacji przesłanych przez administratora lub przez serwis Urządzenie alarmowe. W komputerach niepodłączonych do sieci wyłączenie powyższego narzędzia nie powinno spowodować żadnych przykrych konsekwencji.

Plug and Play - Plug and Play (automatyczna) - zarządza instalacją i konfiguracją urządzeń PnP oraz zawiadamia programy o zmianach w konfiguracji. Przełączenie usługi w tryb ręczny oszczędza nieco pamięci.

Zdalne wywoływanie procedur (RPC) - RPCSS (automatyczna) - zarządza menedżerem użytkowników oraz serwerów, DCOM. Wszelkie zmiany dotyczące powyższej usługi mogą zakończyć się bardzo nieprzyjemnie. Modyfikacje są niewskazane!

Harmonogram zadań - Schedule (ręczna) - zarządzanie terminarzem. Jeżeli nie korzystamy z Terminarza, serwis może być całkowicie wyłączony.

Serwer - Server (automatyczna) - udostępnianie plików i drukarek. Usługa może być wyłączona - co ciekawsze, firma Microsoft sama zaleca użytkownikom IIS deaktywację powyższej opcji.

Bufor wydruku - Spooler (automatyczna) - serwis odpowiedzialny za przechowanie i przesłanie danych przeznaczonych do wydruku. Jeżeli nie wykorzystujecie drukarki, powyższy serwis może być całkowicie wyłączony, w przeciwnym razie zalecane jest ustawienie w trybie ręcznym.

Wyłączenie automatycznego uruchamiania serwisów Urządzenie alarmowe, Przeglądarka komputera, Dziennik zdarzeń, Messenger, Plug and Play, Serwer, Spooler oznacza zysk 4 MB wolnej pamięci RAM, jest więc o co walczyć, zwłaszcza w systemach mniej zasobnych w pamięć.

Rys.3 Analiza systemu z wykorzystaniem specjalizowanych monitorów wydajności.

Powróćmy jednak do analizy wydajności pracy komputera. Czas na prezentację specjalizowanych narzędzi, służących wyłącznie jednemu celowi - optymalizacji systemu. Informacje prezentowane po uruchomieniu opcji Wydajność (Start> Ustawienia> Panel sterowania> Narzędzia administracyjne > Wydajność) umożliwiają znacznie dokładniejszą analizę obciążenia systemu aniżeli poprzednio opisywane narzędzie - dodatkową informacją, którą otrzymuje użytkownik, jest czasowa analiza obciążenia systemu.

Pomimo braku alarmujących komunikatów o błędach warto sprawdzić, czy nasz system rzeczywiście pracuje bez żadnych zgrzytów - w tym celu zajrzyjcie do Dziennika aplikacji (Start> Ustawienia> Panel sterowania> Narzędzia administracyjne> Podgląd zdarzeń). Na szczególną uwagę zasługują informacje o ewentualnych błędach, oznaczone odpowiednim symbolem (rysunek 4). Monitory wydajności standardowo uruchamiane przez Windows 2000 czasem generują ostrzeżenia o nieprawidłowościach występujących w trakcie pracy - jeżeli zauważymy często powtarzające się komunikaty, które ostrzegają o nieprawidłowej pracy modułów permon, perfnet, perfdisk, perfctrs, możemy ręcznie wyłączyć odpowiednie liczniki - do tego celu należy wykorzystać program exctrlst.ece dostępny w Windows 2000 Resource Kit.

Rys.4 Komunikaty błędów, oznaczone w powyższy sposób, są sygnałem, że czas wyłączyć generujące je monitory.

Liczniki wydajności dysków twardych, domyślnie pracujące bez ustanku, zmniejszają nieco wydajność całego systemu - jeśli uważamy, iż nie są nam potrzebne, możemy wyłączyć je dzięki komendzie disperf -n. Ponowne uruchomienie możliwe jest po wykorzystaniu opcji diskperf -y.

Aplikacja exectrlst.exe dostępna bezpośrednio na stronie firmy Microsoft: exectrlst.exe

Duży bufor - duża sprawa

Cache dyskowy to mechanizm umożliwiający odciążenienie dysku twardego dzięki przechowaniu najczęściej odczytywanych informacji w specjalnym buforze tworzonym w pamięci RAM. Powyższa technika, bardzo powszechnie stosowana we współczesnych systemach operacyjnych, to prosty sposób na znaczne przyspieszenie pracy dysku - pamiętajcie, że pamięć RAM jest szybsza od klasycznego nośnika o kilka rzędów wielkości. Oczywiście niezbędna jest pewna ostrożność - w czasie wykorzystania powyższego mechanizmu pojawia się bezpośrednie niebezpieczeństwo dla integralności obrabianych danych. W przypadku nagłego zaniku napięcia może dojść do utraty części informacji znajdujących się wyłącznie w buforze dyskowym. Dane, które teoretycznie "wylądowały" na dysku (w każdym razie w ten sposób są postrzegane przez system), w rzeczywistości mogą znajdować się w pamięci RAM.

Rys.5 Do zmiany ustawień bufora dyskowego wystarczy Notatnik i odrobina odwagi.

Pamięć RAM przeznaczona do wykorzystania w formie cache nie jest dostępna dla systemu do normalnej pracy, przez co aplikacje dysponują mniejszym zasobem pamięci operacyjnej. W ekstremalnych sytuacjach może to doprowadzić do paradoksalnego zjawiska - po zwiększeniu wielkości bufora dyskowego programy mogą działać wolniej. Powyższy fakt jest szczególnie widoczny w przypadku aplikacji intensywnie korzystających z twardego dysku oraz wymagających dużej ilości pamięci operacyjnej. Jest ono związane z koniecznością wykorzystania, w zastępstwie brakującej rzeczywistej pamięci, jej wirtualnego ekwiwalentu (ze względu na zmniejszenie ogólnej jej ilości po zwiększeniu cache'a dyskowego)

Użytkownicy systemu Windows 9x w prosty sposób mogą dotrzeć do podstawowych ustawień konfiguracyjnych systemowego cache'a dyskowego (Ustawienia> Panel sterowania> System> Wydajność> System plików> Dysk twardy> Typowa rola komputera). Spośród trzech możliwych opcji najlepsze rezultaty daje konfiguracja określona mianem "Sieciowego serwera". Oczywiście sposób ten nie zadowoli wymagających użytkowników, zbyt niewielkie możliwości manewru są frustrujące, tym bardziej że w prosty sposób możemy dotrzeć do znacznie bardziej zaawansowanych mechanizmów konfiguracji.

Uruchomcie Notatnik, po czym wczytajcie plik \Windows\ system.ini. Odnajdźcie sekcję [VCACHE] - to tutaj ukryto dokładne informacje na temat wewnętrznych ustawień mechanizmu zarządzającego obsługą bufora dyskowego.

Przykładowe ustawienia:

[vcache]
maxfilecache=16384 - parametr ten nie powinien przekraczać 25% dostępnej pamięci operacyjnej (w kB), tu podaliśmy przykładową wartość, optymalną dla systemu wyposażonego w 64 MB RAM (25% z 64 MB = 16 MB)
minfilecache=16384 - rozsądnym rozwiązaniem jest określenie minimalnego rozmiaru bufora dyskowego na wartość identyczną z maksimum

Chunksize=512 - rozmiar pojedynczego bloku pamięci wykorzystywanego przez system do zarządzania danymi pobieranymi z dysku
NameCache=2048 - limit plików, które system kontroluje z poziomu bufora dyskowego
DirectoryCache=48 - limit katalogów

Oczywiście "ręczne" manipulacje w plikach systemowych mogą być nieco stresujące. Dzięki aplikacji Cacheman 3.80 firmy Outer Technologies możemy całkowicie pominąć ten etap pracy. Narzędzie to zapewnia dostęp do wszystkich ustawień cache'a, autor określił również kilka predefiniowanych ustawień zapewniających efektywną pracę systemu w zależności od ilości posiadanej pamięci oraz zadań stawianych przed naszym komputerem.

Rys.6 Darmowa aplikacja Cacheman znacznie ułatwia prawidłowe ustawienie opcji bufora dyskowego.

Nieco trudniejsze zadanie stoi przed użytkownikami Windows NT oraz 2000. Systemy te samodzielnie zarządzają ustawieniami bufora dyskowego, co znacznie ogranicza możliwości zmian dostępnych użytkownikowi.

Dzięki dostępowi w rejestrze systemowym do klucza HKEY_LOCAL_MACHINE\ SYSTEM\ CurrentControlSet\ Control\ Session Manager\ Memory Management\ LargeSystemCache i jego zmianie z 0 na 1 uzyskujemy poprawę wydajności pracy dysku. Powyższa modyfikacja działa wyłącznie w serii Professional - w wersji Server systemu odpowiednie ustawienia są definiowane całkowicie automatycznie. Wyniki testów przeprowadzonych z pomocą programu Winbench 99 z włączoną opcją LargeSystemCache były od kilku do kilkudziesięciu procent lepsze od analogicznych rezultatów standardowego trybu pracy.

Dla osób zainteresowanych całkowicie niezależnym produktem, umożliwiającym optymalizację zarządzania buforem dyskowym, firma O&O Software dostarcza odpowiednie narzędzie - CleverCache 2.0 Build 175. Program ten stworzono z myślą o zwiększeniu wydajności pracy bufora plikowego obecnego w systemie Windows NT (aplikacja pracuje także pod kontrolą Windows 2000). Ciekawą, dodatkową możliwością pakietu jest określanie maksymalnego limitu czasu, po którym następuje czyszczenie bufora plikowego (NT w trakcie normalnej pracy dokonuje takiej operacji co 4 - 15 sekund, jeśli w tym czasie nastąpi awaria sprzętu bądź zostanie odcięty dopływ prądu, dane znajdujące się w buforze są bezpowrotnie tracone).

Jeżeli jesteś użytkownikiem systemu Windows 2000, a twój komputer wyposażono w większą ilość pamięci (rekomendowane minimum to 128 MB RAM), możesz zwiększyć wydajność systemu dzięki zmianie wartości klucza HKEY_LOCAL_MACHINE\ SYSTEM\ CurrentControlSet\ Control\ Session Manager\ MemoryManagement\ DisablePagingExecutive z 0 na 1. Powyższa modyfikacja oznacza niewielki wzrost wydajności pracy dysku (testy wykonane z pomocą programu Winbench 99 wskazały na poprawę rezultatów rzędu 1-2 procent).

Zobacz także:
Dysk musi być! - test 28 dysków twardych EIDE
Dyski twarde - przyspieszanie pracy (część 2)
Dyski twarde - technologie

---