Установка и настройка ОС Windows Vista

       1.3.1 Счетчик циклов  центрального процессора

       ОС Windows Vista содержит множество усовершенствований в области процессов и потоков, включая использование счетчика циклов центрального процессора для более равномерного выделения ресурсов, а также новую службу Multimedia Class Scheduler Service (MMCSS), способствующую безошибочному воспроизведению содержимого мультимедийными приложениями.

       Все версии ОС Windows NT до Windows Vista включительно выполняют подпрограммы прерывания интервального таймера примерно каждые 10 или 15 мс, в зависимости от аппаратной платформы. Данная подпрограмма обновляет статистику загрузки центрального процессора (ЦП) потоком, который ею прерван, так как если бы этот поток выполнялся весь интервал, хотя в действительности выполнение потока могло начаться перед самым завершением данного интервала. Далее поток мог формально получить ресурсы ЦП, но не получить возможности выполняться, поскольку вместо этого могли быть выполнены подпрограммы аппаратного или программного прерывания.

       Подсчет времени на основе интервалов может  подходить средствам диагностики, сообщающим загрузку ЦП процессами и потоками, но использование этого способа планировщиком потоков может приводить к нерациональному распределению ресурсов ЦП. По умолчанию клиентские версии ОС Windows позволяют выполнение потоков длительностью до 2 тактов (до 6 тактов на переднем плане). Однако на самом деле поток может совсем не получить времени ЦП, или же получить до 6 циклов (до 18 циклов на переднем плане), в зависимости от его поведения и прочей активности в системе.

       Рисунок 1.15 демонстрирует случай нерационального распределения ресурсов, которое может произойти, если два потока с одинаковым приоритетом готовы к выполнению одновременно. Поток A выполняется до завершения следующего временного интервала, когда планировщик предполагает, что он выполнялся в течение всего интервала, и поэтому решает, что очередь потока A закончилась. Более того, потоку A засчитывается еще и прерывание, произошедшее во время его выполнения. На следующий интервал планировщик отдает предпочтение потоку B, который выполняется в течение полного интервала. 

       Рисунок 1.15

       В ОС Windows Vista планировщик отслеживает  точное количество циклов ЦП, в течение  которых выполняется поток, с  помощью регистра счетчика циклов современных  процессоров. Определив, сколько циклов может выполнить процессор на протяжении интервала времени, планировщик может точнее раздавать ресурсы ЦП. К тому же, планировщик ОС Windows Vista не засчитывает выполнение прерывания во время выполнения потока. Это означает, что поток в ОС Windows Vista всегда получит, по крайней мере, свою очередь выполнения, не превышающую один дополнительный временной интервал, что обеспечивает более справедливое выделение ресурсов и предсказуемое поведение приложений. На рисунке 1.16 показана реакция ОС Windows Vista на ситуацию, изображенную на рисунке 1.15, выделением обоим потокам, по меньшей мере, по одному временному интервалу выполнения. 

       Рисунок 1.16

       1.3.2 Служба Multimedia Class Scheduler Service

       Пользователи  ожидают от мультимедийных приложений, таких как проигрыватели аудио и видео, ровного и безошибочного воспроизведения. Однако из-за занятости ЦП другими параллельно выполняющимися приложениями, например антивирусными программами, индексированием содержимого или даже почтовым клиентом могут возникать неприятные задержки и прерывания. Для обеспечения более качественного воспроизведения в ОС Windows Vista вводится служба MMCSS, управляющая приоритетами мультимедийных потоков для выполнения процессором.

       Мультимедийное  приложение, например проигрыватель Windows Media, регистрируется в службе MMCSS с помощью новых функций прикладного интерфейса, отображающих его мультимедийные характеристики, которые должны совпадать с характеристиками, перечисленными по именам в следующем разделе реестра: HKEY_LOCAL_MACHINE\Software\Microsoft\WindowsNT\Currentversion\

Multimedia\SystemProfile\Tasks

       Разделы различных задач указывают, какое  предпочтение получают потоки, связанные  с разными типами мультимедиа, при  выделении ресурсов ЦП и графического процессора (хотя управление ресурсами графического процессора в ОС Windows Vista не реализовано). На рисунке 1.17 показано содержание одного из разделов задач реестра сразу после установки ОС Windows Vista, хотя сторонние разработчики могут добавлять и собственные определения задач.

       Рисунок 1.17

       Служба MMCSS, реализованная в файле %SystemRoot%\System32\Mmcss.dll и запускаемая в процессе работы узла службы (Svchost.exe), имеет поток управления приоритетами, который выполняется с приоритетом 27. (Приоритеты потоков в ОС Windows находятся в диапазоне от 0 до 31). Этот поток повышает приоритет зарегистрированных потоков мультимедиа до диапазона, связанного со значением Scheduling Category раздела реестра данной задачи, как показано в таблице 1.1. 
 
 
 
 
 

       Таблица 1.1 – Приоритеты потоков служб  MMCSS

       В системе Windows приоритеты потоков от 16 и выше относятся к диапазону  приоритетов реального времени, что выше приоритета любых потоков в системе (за исключением рабочих потоков диспетчера памяти, которые выполняются с приоритетом 28 или 29). Права на увеличение приоритета, необходимые для установки приоритетов потоков реального времени, есть только у учетных записей с правами администратора, например у локальной системной учетной записи, в которой выполняется служба MMCSS.

       При проигрывании звукового файла проигрыватель Windows Media регистрирует потоки задачи аудио, а при проигрывании файла видео  — потоки задачи воспроизведения. Служба MMCSS повышает приоритет всех потоков, заявивших о доставке потоковых данных, одновременно, когда они выполняются в процессе, которому принадлежит окно переднего плана, и если в разделе определения их задачи значение BackgroundOnly установлено в True.

       Но  в то время, как служба MMCSS помогает потокам мультимедиа получить необходимое  время ЦП, она также гарантирует  получение, по крайней мере, части  процессорного времени другими  процессами для обеспечения реакции  системы и других приложений. Следовательно, служба MMCSS резервирует для других действий определенную часть процессорного времени, заданную в следующем разделе реестра: HKLM\Software\Microsoft\WindowsNT\Currentversion\Multimedia\

SystemProfile\SystemResponsiveness

         По умолчанию это составляет 20 процентов, т.е. служба MMCSS отслеживает загрузку ЦП и не разрешает выполнение потоков с повышенным приоритетом в течение времени свыше 8 мс из 10, если ресурсы ЦП запрашиваются другими потоками. Чтобы потоки мультимедиа не мешали другим потокам в течение остальных 2 мс, планировщик понижает их приоритет до диапазона от 1 до 7.Повышение приоритета потоков службой MMCSS можно увидеть на врезке «Наблюдение за повышением приоритета службой MMCSS». 

       1.3.3 Файловые символические  ссылки

       Изменения, относящиеся к операциям ввода-вывода в ОС Windows Vista, включают в себя файловые символические ссылки, более эффективную  обработку завершения операций ввода-вывода, полную поддержку отмены операций ввода-вывода и поддержку приоритетов операций ввода-вывода.

       Одной из функций файловой системы, которой  по мнению многих недоставало в системе NTFS, является поддержка символических  ссылок на файлы (или, как они называются в UNIX-системах, гибких ссылок), которая появилась в ОС Windows Vista. В версии NTFS для Windows 2000 были представлены символические ссылки на каталоги, которые назывались соединениями каталогов, что позволяло создавать каталоги, указывающие на другие каталоги, но до выхода ОС Windows Vista файловая система NTFS поддерживала только жесткие ссылки на файлы.

       Основным  отличием в том, как в ОС Windows разрешаются  символические ссылки и соединения каталогов, является способ их обработки. ОС Windows обрабатывает символические ссылки в локальной системе даже если они ссылаются на место на удаленном файловом сервере. ОС Windows обрабатывает соединения каталогов, ссылающиеся на удаленный файловый сервер, на самом сервере. Символические ссылки на сервере могут, таким образом, ссылаться на местоположения, доступные только с клиентских компьютеров, например тома на других клиентских компьютерах, что невозможно для соединений каталогов. Для решения этой проблемы ОС Windows Vista поддерживает новый тип символических ссылок как для файлов, так и для каталогов.

       Многие  команды файловой системы обновлены  для учета особенностей символических  ссылок. Например, команда Delete (Удалить) не следует по ссылке, что приводило  бы к удалению целевого объекта, а  удаляет саму ссылку. Однако в связи с тем, что некоторые приложения могут неправильно обрабатывать символические ссылки, для создания таких ссылок необходимы права на создание символических ссылок, которые по умолчанию имеются только у администраторов. 
Символическую ссылку можно создать из командной строки с помощью команды Mklink.

       Встроенная  команда вывода содержимого каталога командной строки обозначает символические  ссылки пометкой и показывает конечный объект в квадратных скобках, как показано на рисунке 1.18. Проводник Windows также понимает символические ссылки и отображает их со стрелкой как ярлыки. Конечный объект ссылки можно видеть в Проводнике, если добавить к окну обзора столбец Link Target (Цель ссылки). 

       Рисунок 1.18

       1.3.4 Завершение и отмена  операций ввода  – вывода

       В систему ввода-вывода введено множество  внутренних изменений, которые могут  улучшить производительность серверных приложений. Как правило, такие приложения используют объект синхронизации, называемый портом завершения, для ожидания завершения асинхронных запросов ввода-вывода. До выхода ОС Windows Vista при завершении операции ввода-вывода инициировавший данную операцию поток выполнял задачу завершения ввода-вывода, что приводило к переключению в процесс, к которому принадлежал данный поток, и прерыванию прочих действий. Затем система ввода-вывода обновляла состояние порта завершения, что приводило к возобновлению потока, ожидавшего изменения состояния порта.

       В ОС Windows Vista обработка завершения ввода-вывода выполняется не потоком, инициировавшим операцию ввода-вывода, а потоком, ожидающим  изменения состояния порта завершения. Это относительно небольшое изменение  позволяет избежать ненужного планирования выполнения потоков и переключения контекста, что приводило к снижению общей производительности системы и приложений. Для еще большего повышения производительности сервер может получать результаты разных операций ввода-вывода от завершения одним запросом, избегая переходов в режим ядра.

       Вероятно, одним из наиболее заметных нововведений в систему ввода-вывода с точки  зрения конечного пользователя является поддержка в ОС Windows Vista отмены синхронных операций ввода-вывода. Всем, кто когда-либо выполнял команду net view или пытался обратиться к общему ресурсу на выключенном удаленном компьютере под управлением ОС Windows XP или Windows Server 2003, знакомы проблемы с операциями ввода-вывода, которые невозможно отменить: команда или окно проводника не отвечали до истечения времени ожидания сети. Приложению не оставалось ничего иного, кроме как ожидать ошибки выполнения операции, поскольку не существовало способа оповестить драйвер устройства, выполняющий операцию ввода-вывода, о том, что данную операцию выполнять уже не нужно.

       Большинство операций ввода-вывода в ОС Windows Vista можно отменить, включая операцию открытия файла, которую используют команда Net View и Проводник. Однако для  того, чтобы приложения отвечали на запросы пользователя об отмене операции ввода-вывода, их необходимо обновить, и многие служебные программы ОС Windows Vista, взаимодействующих с устройствами, имеющими интервал ожидания, уже поддерживают данную возможность. Например, в диалоговых окнах открытия и сохранения файлов, применяющихся практически во всех приложениях ОС Windows, включая сторонние приложения, теперь во время отображения содержимого папки доступна кнопка Cancel (Отменить). Синхронные операции ввода-вывода команды Net также могут быть отменены нажатием комбинации клавиш Ctrl+C.

       В преимуществах возможности отмены операций ввода-вывода легко убедиться, открыв окно командной строки в ОС Windows Vista и набрав команду: net view.

       Команда не будет отвечать до тех пор, пока ОС Windows будет пытаться связаться  с несуществующей системой, но ее можно будет прервать, воспользовавшись сочетанием клавиш Ctrl+C. В ОС Windows XP комбинация клавиш Ctrl+C не действовала и команда не отвечала до истечения срока ожидания сети.