Windows Vista™ : Les accélérateurs de performance
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Dans le cas où votre ordinateur est membre d'un domaine, vous devrez également vous rapprocher du service concerné de votre entreprise pour éventuellement obtenir l'approbation d'une telle modification.
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Cet article a fait l’objet d’une publication chez IT Media, revue Windows IT Pro Magazine de Mars 2008, page 16.
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Introduction
Présentation
Windows SuperFetch™
Windows ReadyBoost™
Windows ReadyDrive™
Conclusion
Pour approfondir le sujet
Introduction
Introduction Décidément, Windows Vista™ n’est pas seulement qu’un nouveau système.
Fruit de cinq années de développement, ce système d’exploitation apporte une avalanche
de nouveautés toutes aussi intéressantes les unes que les autres. Dans cet article,
je vais approcher une des nouvelles technologies incorporées au sein du noyau en
expliquant comment celles-ci apportent une réponse aux problèmes de performances
qu’ont pu rencontrer les versions précédentes de Windows®. Microsoft® les appelle
« PC Accelerators » :
• Windows SuperFetch™ :
présent dans toutes les versions de Windows Vista™, ce gestionnaire
de mémoire en analyse le contenu afin de l’optimiser,
• Windows ReadyBoost™ : améliore les performances d’une machine en utilisant les
unités de stockage Flash,
• Windows ReadyDrive™ : améliore les performances système grâce à l’utilisation de disques durs hybrides. Windows Vista™ améliore encore plus la fiabilité et les
performances que ses prédécesseurs. Nous allons découvrir ensemble ce que ces changements
apportent mais surtout, ce qu’ils apportent au quotidien et de quelle manière l’utilisateur
bénéficie de ces avancées.
Présentation
Le service Prefetch de Windows® XP surveille les fichiers et applications utilisés
et les stocke sur le disque. Différemment et de manière plus optimale, Windows Vista™
tire partie pro-activement du service SuperFetch™ afin d'analyser, tout au long
d'une session, l'utilisation faite de la mémoire Ram et du cache. Windows Vista™
pré-charge les applications, pour en accélérer le démarrage - donc réduire les temps
d’accès - avant leur réelle utilisation, sous forme de liste priorisée contenant
les pages récemment utilisées. Ainsi, les données sont prêtes à être réutilisées
et réaffichées plus rapidement à l'utilisateur.
L’ajout de mémoire dans une machine est, certes, le meilleur moyen d’améliorer les
performances du système. Cependant,
l’opération pose souvent des problèmes de technicité.
Windows ReadyBoost™ permet de lever cette barrière et d’accroître très rapidement
les performances système au moment où l’utilisateur en a le plus besoin. Windows
ReadyBoost™ utilise les périphériques de mémoire flash comme cache disque. Dotés
de temps d’accès plus réduits que les disques durs, ces périphériques améliorent
sensiblement les échanges. Windows SuperFetch™ détecte n’importe quel dispositif
supplémentaire de stockage amélioré pour Windows ReadyBoost™ donnant ainsi à l’utilisateur
la possibilité de l’inclure dans le système en tant que mémoire additionnelle.
Et enfin, Windows Vista™ utilise un nouveau type de disque dur hybride ( Hybrid
- Hard Disk Drive) auquel les fabricants ont ajouté un tampon intégré de mémoire
flash non volatile (NVRam). Cette technologie, Windows ReadyDrive™, est destinée
plus particulièrement au marché des ordinateurs portables. Elle permet de démarrer
ou de sortir d’une mise en veille plus rapidement. Elle contribue ainsi à augmenter
la fiabilité de ce type de disque mais surtout de prolonger la durée de vie de la
batterie du système.
Windows SuperFetch™
De nombreux facteurs influencent la réactivité et les performances d’une machine
Windows®. Moins il y a de mémoire principale
dans une machine, plus les accès disque aléatoires sont nombreux. Ce phénomène caractéristique
des systèmes d'exploitation antérieurs à Windows Vista™ ralentit le système et donc
les applications qui s'exécutent. Microsoft®
a mis en évidence que cette pagination à la demande mettant en œuvre la mémoire
virtuelle pour l’échange des pages de données, entre le stockage sur le disque et
la mémoire principale, est synonyme de réduction des performances.
Ces échanges,
semblables aux entrées-sorties disques, induisent des temps de latence élevés dus
à la recherche disque. Cette gestion de la mémoire n’est pas optimale et l’issue
en est donc un ralentissement des performances. Le tableau suivant montre les temps
de latence moyens enregistrés pour les matériels liés à l’échange de données :
|
Type de mémoire |
Latence (ms) |
|
Ram principale |
~ 0.0001 |
|
Mémoire Flash |
~ 0.5 à 1 |
|
Disque dur |
~ 0.5 à 24 |
Tableau 1
Jusqu’à présent, les systèmes Windows®
utilisaient des algorithmes de gestion mémoire (pagination à la demande ou LRU -
Least Recently Used) afin de palier au fait qu’ils ne pouvaient attribuer aux applications
plus de mémoire qu’elles en désiraient. Pour cela, ils stockaient des pages non
utilisées sur le disque, dans le fichier d’échange, pour attribuer de la mémoire
principale à un programme plus actif puis, récupéraient ces pages de données lorsque
le programme concerné les réclamait. C’est ainsi que les systèmes Windows®
fonctionnaient avant l’arrivée de Windows Vista™.
Aujourd’hui, le prix de la mémoire
est nettement plus attractif ce qui permet d’en disposer plus qu’il n’en faut dans
sa machine même si l’architecture x86 place la limite haute à 4 Go. Quoiqu’il faille
encore revoir ce chiffre car, dans le meilleur des cas, le système ne rend que 3.25
Go, disponibles pour les applications. Malgré cette affluence de mémoire, celle-ci
n’est pas toujours utilisée dans son intégralité.
Avec Windows Vista™, le gestionnaire
de mémoire a été complètement revu. Il utilise maintenant la technologie Windows
Superfetch™ qui gère plus efficacement cette mémoire, pro activement pour reprendre
le terme juste, cela à l’aide d’un tout nouvel algorithme. En analysant le travail
de l’utilisateur, Windows SuperFetch™ est capable de déterminer quelles sont les
pages les plus fréquemment utilisées. Il en construit un historique probabiliste,
capable de savoir quelles seront les pages à même d’être demandées.
Lorsque l’ordinateur
dispose de mémoire physique disponible, Windows SuperFetch™ place les pages concernées
dans le cache de la mémoire physique afin que Windows Vista™ les réinjecte directement
dans le programme appelant. Evidemment, les temps de latence de la mémoire physique (tableau 1) étant très largement inférieurs à ceux des entrées-sorties disques,
il en ressort une meilleure réactivité de la machine.
Par ailleurs, lors des reprises
après le mode hibernation, la machine n’a plus cet effet de blocage qui intervenait
au démarrage des disques. Le temps de latence très réduit de la mémoire physique
améliore sensiblement ces temps de reprise jadis « sclérosé » par des entrées-sorties
disques coûteuses.
On retiendra du fonctionnement de cette technologie une quantité
de mémoire suffisante pour que Windows SuperFetch™ travaille dans des conditions
optimales. Nous allons voir maintenant que pour des besoins ponctuels en mémoire,
Windows Vista™ apporte une solution : Windows ReadyBoost™.
Windows ReadyBoost™
A la différence de Windows Superfetch™, Windows ReadyBoost™ est un autre
accélérateur de performances de Windows Vista™ que l’utilisateur peut influencer
par un paramétrage approprié. Windows ReadyBoost™ prend en charge l'utilisation
d’unités USB de mémoire de stockage à la norme 2.0 : les cartes au format Secure
Digital®, Compact Flash®
et Memory Stick™ sur bus PCI pour améliorer la réactivité
du système. Une précision importante au moment de réaliser cet achat : le périphérique
de stockage doit être à la norme USB 2.0 ; mais le bus hôte qui reçoit le matériel,
sur lequel est relié le connecteur, doit être également à la norme 2.0. C’est un
pré-requis incontournable. Les bus et périphériques USB aux normes 1.0 et 1.1 ne
sont pas supportés.
Windows ReadyBoost™ n’utilise pas vraiment ces périphériques
pour augmenter la mémoire principale de la machine ; au contraire il les utilise
pour y stocker les données employées par le gestionnaire de mémoire. Windows ReadyBoost™
utilise le périphérique de stockage en tant que cache en fournissant une copie de
la mémoire virtuelle que Windows SuperFetch™ utilise, lui permettant d’accéder aléatoirement
et plus rapidement aux informations. Comme je l’écrit plus haut, même si les accès
ne sont pas aussi rapides que ceux réalisés au niveau de la mémoire physique, l’augmentation
de la réactivité est tout de même significative (voir plus haut les temps de latence du tableau 1).
Les données écrites sont compressées en cache dans un rapport de
1,8 à 2,3 et chiffrées à l’aide de l’algorithme de cryptage AES-128 afin de sécuriser
les échanges. Par ailleurs, lorsque Windows Vista™ accède à ce périphérique, les
données étant stockées en copie du fichier d’échange, si vous retirez le périphérique
de son connecteur, le gestionnaire de mémoire réagit à ce changement et se déplace
vers le disque. Il y récupère l’information perdue incidemment ; il n’y a aucune
perte de donnée, aucune interruption de traitement.
Imaginez maintenant que votre
machine contienne une quantité limitée de mémoire principale à 512 Mo. Vous avez
besoin de traiter une image volumineuse pour créer la plaquette de présentation
de votre entreprise. Le chargement du logiciel de traitement puis de l’image à traiter
diminuent fortement la capacité réactive de votre machine. Cela devient d’autant
plus gênant qu’à ce moment, vous devez extraire, dans l’urgence, le dernier reporting
des ventes ! Comment allez-vous régler ce bien curieux dilemme sans énervement devant
ce matériel qui ralentit votre travail ?
La solution adoptée jusqu’à présent consistait
à confier cette question à l’équipe informatique - s’il y en a une - qui évaluait
d’une part le bien fondé de votre demande et d’autre part la possibilité d’y donner
une réponse. Il fallait tester le matériel pour définir le type de mémoire à installer,
trouver la mémoire chez le fournisseur, accorder tous les intervenants sur la nécessité
de cette dépense et j’en passe ! Bref, quelquefois, cette demande paraissant au
demeurant anodine pouvait se transformer en un véritable parcours du combattant.
Image 1
Avec Windows ReadyBoost™, Windows Vista™ a révolutionné cette réalité. Plus besoin
de compétence ou d’intervention de prestataires externes. Une clé USB contenant
au moins 230 Mo à 4 Go (limite de l’architecture 32 bits) d’espace libre suffit
pour améliorer votre travail. Voyons cela…
Lorsqu’un utilisateur insère
un périphérique de stockage USB, l’exécution automatique de Windows Vista™ affiche
une boîte de dialogue lui demandant s'il souhaite utiliser le périphérique avec
ReadyBoost™ pour améliorer les performances du système (image 1). Bien que plusieurs
périphériques de stockage Flash puissent être pris en charge par Windows Vista™,
ce dernier n’utilisera qu’un seul de ces lecteurs logiques en tant que périphérique
Windows ReadyBoost™.
Image 2
1. Dans Options générales, cliquer sur Accélérer mon système,
2. Depuis l’onglet ReadyBoost, sélectionner l’option Utiliser ce périphérique.
3.
Il est maintenant possible de réserver un cache de la valeur souhaitée (image 2).
Il faut savoir qu’une fois attribuée, même si elle peut être modifiée, cette quantité
de cache n’est plus accessible en tant que stockage de fichiers comme le précise
d’ailleurs la section affichée.
Une question cependant : « Quelle valeur
choisir ? » Mieux qu’un long discours, voici un tableau qui vous permettra d’acquérir
vos périphériques de stockage USB plus simplement.
Partant d’une machine équipée
de 512 Mo de mémoire principale, ce tableau montre l’amélioration significative
des performances. Il est bon de noter qu’un espace réservé porté de 1 à 2 Go n’apporte
plus l’effet escompté. Ramenée à la question du coût, cette solution est assez avantageuse.
|
Clé USB ReadyBoost™ |
Temps écoulé avant
fin de tâche (s) |
Amélioration (%) |
|
0 MB |
42.45 |
0.00 |
|
512 MB |
27.12 |
36.12 |
|
1,024 MB |
25.21 |
40.61 |
|
2,048 MB |
24.72 |
41.78 |
Performance des périphériques de stockage USB :
Les périphériques de stockage Flash doivent respecter
des exigences minimum de performance pour être pris en charge par Windows ReadyBoost™
: 2,5 Mo/s de débit pour lectures aléatoires de 4 Ko et 1.75 Mo/s pour des écritures
aléatoires de 512 Ko.
Des conditions de performances doivent être remplies pour
que le périphérique soit désigné « Certifié pour Windows ReadyBoost™ » : 5 Mo/s
pour les lectures aléatoires de 4 Ko et 3 Mo/s pour des écritures de 512 Ko. Microsoft®
recommande l’utilisation de ce type de périphériques de stockage afin de tirer pleinement
parti des avantages fournis par Windows ReadyBoost™.
Une dernière précision : Windows
ReadyBoost™ est disponible avec Windows®
Server 2008 ; cependant, cette fonctionnalité
n’est pas activée par défaut (Info RC0).
Windows ReadyDrive™
Si Windows ReadyBoost™ a pour objectif d’améliorer la réactivité
du système, Windows ReadyDrive™ améliore les temps de chargement, notamment au démarrage.
Cette technologie est plus particulièrement destinée au marché des ordinateurs portables.
Un nouveau type de disque a fait son apparition pendant la phase beta de Windows
Vista™ : le disque dur hybride ou Hybrid Hard Disk H-HDD. Un cache de mémoire Flash
Non volatile (NVRam) - entre 50 et 512 Mo - est ajouté au lecteur de disque dur
afin d’augmenter ses performances. Les données nécessaires au démarrage de la machine
sont stockées dans ce cache. Mais ce n’est pas tout !
Image
Microsoft® WinHEC 2006
Spécifié par Microsoft®, les fabricants de disques et l’industrie partenaire, un
nouveau jeu de commandes ATA a été défini afin de produire une gestion intelligente
du cache de mémoire non-volatile (NVRam). Pour de bonnes performances, Microsoft®
recommande une valeur de ce cache d’au moins 128 Mo.
Les données enregistrées peuvent
être lues et écrites alors que les plateaux du disque sont arrêtés ; les données
du cache sont rendues persistantes à la mise hors tension. Ici, c’est encore Windows
Superfetch™ qui gère cette technologie en fournissant une gestion efficace de ce
cache.
Mais pourquoi un disque hybride serait-il meilleur ? Les systèmes fonctionnant
sous Windows Vista™ démarrent plus vite, éliminant le délai d’accès disque lors
du processus d'amorçage. Les reprises après une mise en veille ou en mode hibernation
sont plus rapides ; l’accès aux données du cache étant quasi-instantané. Par ailleurs,
un nouveau comportement de mise en veille par défaut se fera à partir de la mise
en veille prolongée (S4).
La durée de vie des batteries des ordinateurs portables
sera augmentée ; la consommation électrique se voit augmentée simplement parce que
Windows Vista™ accède au cache en laissant le disque (toute la partie mécanique)
en veille. Les constructeurs annoncent des consommations de 70 à 90% de moins qu’un
disque dur traditionnel !
La fiabilité est aussi augmentée car les temps de vibration
sont largement diminués donc, le disque est beaucoup moins sollicité. Par ailleurs,
la réduction du bruit est significative.
Quelques partenaires constructeurs de disques
ont adhéré au projet, notamment : Samsung Electronics (MH80 modèle 2,5 pouces en
80, 120 et 160 Go), Hitachi, Seagate (Momentus 5400)… Quant au coût il serait de
20 à 30% plus élevé. Ces disques devraient faire leur apparition à partir du second
semestre de l'année 2008.
Conclusion
Nous savons que Windows Vista™ recèle bon nombre de technologies nouvelles comme
ici, la gestion de la mémoire et l’utilisation qui en est faite avec Windows SuperFetch™.
Si ce dernier ainsi que Windows ReadyDrive™ sont des technologies transparentes
pour les utilisateurs, Windows ReadyBoost™ est une fonctionnalité intéressante qui
permet l’amélioration des performances d’un parc de machines sans ternir la dépense
budgétaire outre-mesure. Cette fonctionnalité sera plus facilement utilisée avec
du matériel re-déployé doté d’une quantité de mémoire plus faible. Elle saura également
compléter les besoins ponctuels d’utilisateurs en manque de ressources.
Cependant, certains DSI risquent de faire preuve de réticence quant à l'utilisation de clés
USB incompatibles avec un environnement sécurisé; les administrateurs auront donc pour tâche de
leur expliquer comment régler ce problème à l'aide des GPOs.
Pour approfondir le sujet
Pagination à la demande ou LRU –
Least Recently Used :
http://technet.microsoft.com/en-us/library/8bc90fa8-4f2d-4ccc-81a7-3434ee1656c2.aspx
Windows Hardware & Driver Central (WHDC) :
http://www.microsoft.com/whdc/default.mspx
Windows PC Accelerators: Performance Technology for Windows Vista :
http://www.microsoft.com/whdc/system/sysperf/accelerator.mspx
Mark Russinovich - Dans le noyau de Windows Vista : 2ème partie :
http://www.microsoft.com/technet/technetmag/issues/2007/03/
VistaKernel/default.aspx?loc=fr
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