Windowsは、ハイバネーションファイル内の完全なRAMをこれほど高速にダンプできますか？

Microsoft Windowsの休止状態の手順を説明した記事を読んでいた。私が得た主なポイントは

1. Windowsは、RAMを（おそらく処理後に）hiberfil.sysファイルにダンプします。
2. 起動時に、休止状態ファイルが読み取られ、内容がRAMにロードされます。

私の質問は、通常1 GBなどのサイズのファイルをコピーする場合、完了するのに約2分かかります。

ただし、Windowsが休止状態ファイルを書き込んでいるとき（休止状態の手順中）、プロセス全体に10〜15秒かかることがあります。 書き込み速度にそのような違いがあるのはなぜですか？

RAMサイズは4 GBです。（高速ブートテクノロジについては説明していません。）

ベンチマーク：

1. 1 GBファイルをディスク1からディスク2（外部）にコピー：2.3分。
2. システムの休止状態：15秒。

これはおそらく3つの答えです。

ここで効果があるのは、Windowsの新しいハイブリッドシャットダウンです。これは、アプリケーションを効果的に閉じ、ログオフしてから、オペレーティングシステムのコアを休止状態に移行します。すでにこのデータを保存しておくと、潜在的に「再休止」する必要がなくなります。

二つ目は、休止状態がいずれかのスワップファイルにページアウトまたは使用されていないされているメモリページを保存する必要がないということになります（これは積極的にスワップファイルを埋めるために一つの理由だろうとだけでなく、メモリ内のデータを保持） 。

3つ目は、休止状態ファイルのデータも圧縮されることです。それを私の2番目のポイントと組み合わせて、高度に圧縮可能なデータを含むエクスポートするデータのセットが少ない場合（実行可能ファイルは一般にうまく圧縮されます）、休止状態ファイルに送信するデータの量はワーキングセットよりもかなり少なくすることができますデータの。コメントに記載されているように、ファイルキャッシュやその他の不要なバッファデータは、ハイバネーションファイルにダンプされるデータの量を減らすために悪影響なしで簡単に破棄できることに注意してください。

さらに、現在のハードドライブは非常に高速です。100 MB / sのオーダーの書き込みが持続しているディスクでは、1分以内に4 GBのRAM（非圧縮）を書き出すことができます。すべてのユーザープロセスをサスペンドした後、CPUをサスペンドする前に、休止状態を最後に行うことができるため、OSは通常ディスクの完全な書き込み速度になります。これは、単純なベンチマークにはないものの1つであり、ディスクからディスクへのコピーは、単にRAMをディスクに書き込むよりも遅くなる可能性があります。

これらを組み合わせると、休止状態ファイルに書き込まれるデータの量は非常に少なく、潜在的には1 GB程度であり、おそらく10秒未満で1つの大きな連続ブロックに書き込まれます。

まず、保存する必要があるRAMの量は驚くほど少ないです。実際、マップされたダーティページ（「遅延ライトバック」）のセットのみをフラッシュする必要があり、実行可能コードに書き込まれ、再配置されたすべてのプライベートページを書き込む必要があります。

• 実行可能ファイルの.textセグメントは、常にファイルマッピングによってサポートされます。これは少なくとも一部の DLLにも当てはまります（すべてではありませんが、再配置が必要かどうかによって異なります）。
• 同様にファイルマッピングによってサポートされているメモリは破棄できます（CoWまたはRWではなく、ダーティであると想定）。
• 遅延ライトバックは引き続き発生する必要がありますが、それ以外の場合、キャッシュは破棄できます。
• 割り当てられているが、書き込まれていないメモリ（通常はアプリケーションデータの大部分！）は、ゼロページによって裏打ちされており、破棄できます。
• 「スタンバイ」ステータスのメモリページの大部分（Windowsの実際のプロセスごとの常駐ワーキングセットは驚くほど小さく、わずか16MB）は、ある時点でバックグラウンドのページファイルにコピーされ、破棄できます。 。
• グラフィックカードなどの特定のデバイスによってマップされるメモリの領域は、（おそらく）保存する必要がない場合があります。ユーザーは、8GiBまたは16GiBをコンピューターに接続すると驚かされることがあり、1GiBまたは2GiBは明確な理由もなく「なくなった」だけです。主要なグラフィックスAPIでは、アプリケーションが「特定の条件下で」バッファーの内容が無効になることを要求します（これが何を意味するかを正確に伝えることなく）。したがって、グラフィックスドライバーによって固定されているメモリも単に破棄されることを期待するのは不合理ではありません。とにかく、画面はとにかく暗くなるでしょう。

第二に、ファイルをコピーするのとは異なり、ディスクに保存する必要があるRAMページのセットをダンプすることは、ドライブの観点からは単一の連続した連続した書き込みです。Win32 APIは、まさにこの操作のためにユーザーレベルの関数を公開します。書き込みの収集はハードウェアによって直接サポートされており、ディスクが物理的にデータを受け入れることができる限り高速に動作します（コントローラーはDMAを介してデータを直接プルします）。
これが機能するための多くの前提条件（アライメント、ブロックサイズ、固定など）があり、キャッシングとはうまく機能せず、「遅延書き込み」（通常の操作では非常に望ましい最適化）はありません。 ）。
それがすべての書き込みではない理由です常にそのように動作します。ただし、システムが休止状態ファイルを保存すると、すべての前提条件が自動的に満たされ（すべてのデータはページに揃えられ、ページサイズが設定され、固定されます）、すぐにコンピューターの電源がオフになるため、キャッシュは無関係になります。

第三に、単一の連続した書き込みを行うことは、スピニングディスクとソリッドステートディスクの両方にとって非常に有利です。

通常、スワップファイルと休止状態ファイルは、ディスク上で作成および予約された最も古いファイルの一部です。通常、1つ、多くても2つのフラグメントがあります。したがって、セクターが損傷し、ディスクが物理セクターを再割り当てする必要がない限り、論理順次書き込みは、回転中のディスクでの物理順次書き込みに変換されます。

大量の連続した連続データが書き込まれている場合、ディスク上で読み取り-変更-書き込み操作は必要ありません。この問題は、非常に小さい単一セクターを書き込むことができる回転するハードディスクではそれほど顕著ではありません（通常、キャッシュによって防止される単一バイトを書き込まない場合、デバイスは元のコンテンツをフェッチして変更バージョンを書き戻す必要はありません）。 。
ただし、これはSSDで非常に顕著であり、書き込みごとに、たとえば512kBブロック（通常の数ですが、それより大きくなる可能性があります）をコントローラーで読み取って変更し、別のブロックに書き戻す必要があることを意味しますブロック。原則として書き込みが可能ですが（上書きはできません）フラッシュディスク上の小さなユニットでは、巨大なブロックのみを消去できます。ハードウェアの仕組みです。これが、SSDが巨大な順次書き込みでこれほど優れている理由です。

休止状態時にRAM全体をダンプしません。

RAMの大部分がすでにディスクに複製されています。これにより、休止状態がすばやく発生するだけでなく、新しいプログラムでメモリをすばやく使用できるようになります（したがって、プログラムをすばやく起動できます）。

したがって、4GBのほんの一部を書き込むだけで、10〜15秒で実行できます。

マイクロソフトから：

RAMが不足している場合（たとえば、Committed Bytesがインストール済みRAMよりも大きい場合）、オペレーティングシステムは、アクティブに使用されていない仮想メモリページをページファイルにコピーすることにより、インストール済みRAMの特定の部分をすぐに使用できるようにしようとします。したがって、このカウンターはゼロに到達せず、システムのRAMが不足しているかどうかの必ずしも良い指標ではありません。

上記のすべてに加えて、私は他にもいくつかの要因が働いていると思います。

1つは、ファイルをコピーするとき、ファイルを読み書きする必要があるということです。ハイバネーションでは、ファイルの書き込みのみが必要です。定義上、すでにメモリ内にあります！

これに密接に関連して、ファイルを読み取って同時に書き込む場合、メモリを節約するためのプロセスは次のとおりです。チャンクの読み取り、チャンクの書き込み、ディレクトリの更新（新しいサイズを表示する）。チャンクの読み取り、チャンクの書き込み、ディレクトリの更新。

ディスクのある部分から別の部分に移動するたびに（たとえば、ファイルaを読み取ってファイルbを書き込み、ファイルbを書き込んでディレクトリを書き込み、ディレクトリを書き込んで次のチャンクを読み取る）、ディスクはシークする必要があります-ヘッドを移動し、ヘッドが落ち着くのを待ち、ディスクの正しい部分が来るのを待ちます。これは、ソリッドステートディスクの利点の1つです。シークには時間がかかりません。休止状態になると、データはエンドツーエンドで書き込まれます。ハイバネーション（スワップ）ファイルは事前に割り当てられているため、ディレクトリを更新する必要はありません（ハイバネーションファイルのサイズは変更せず、コンテンツのみを変更します）。

そして最後に、お使いのコンピューターは他のすべてのタスクを一時停止しました-これはそれが行っている唯一のことです（これは大きな違いを生むとは思いませんが、それはいくつかを行うに違いありません！）。メモリ管理やタスクの切り替えなども中断されます。

これはおそらく、RAMの方がハードディスクよりもはるかに高速な入出力速度を持っているため、RAMはハードディスクが読み込むことができる速度でRAM内のものを出力できるからです。

ファイルをコピーするときは、さまざまな要因によって制限されます-ディスクの速度、同じディスクに読み書きする時間がかかる場合、接続の制限速度（外部ドライブへの場合）、チェック何も上書きしないなど