Windows如何如此快地将完整的RAM转储到休眠文件中？

我正在浏览一篇介绍Microsoft Windows休眠过程的文章。我从中得到的要点是

1. Windows将整个RAM转储到hiberfil.sys文件中（可能经过处理后）。
2. 在启动过程中，将读取休眠文件，并将内容加载到RAM中。

我的问题是，当我通常复制一个大小为1 GB的文件时，大约需要2分钟才能完成。

但是，在Windows编写休眠文件时（在休眠过程中），整个过程可能需要10到15秒。 为什么写入速度会有如此差异？

我的RAM大小是4 GB。（我不是在谈论快速启动技术。）

基准测试：

1. 将1 GB的文件从磁盘1复制到磁盘2（外部）：2.3分钟。
2. 休眠系统：15秒。

这可能是三个答案。

Windows中可能发生的一件事是Windows中新的Hybrid Shutdown（混合关闭），它可以有效关闭应用程序，注销您的帐户，然后继续休眠操作系统的核心。已经保存了该数据将意味着它不需要潜在地“重新休眠”。

第二件事是休眠状态无需保存已调出到交换文件或未使用的内存页面（这是积极填充交换文件并将数据也保留在内存中的原因之一） 。

第三是休眠文件数据也被压缩。结合我的第二点，如果要导出的数据中只有一小部分包含高度可压缩的数据（可执行文件通常被很好地压缩），那么进入休眠文件的数据量可能比工作集小得多。数据的。请注意，如注释中所述，文件缓存和其他不必要的缓冲区数据很容易被丢弃，而没有不良影响，从而减少了要在休眠文件中转储的数据量。

此外，当前的硬盘驱动器非常快。使用持续写入速度约为100 MB / s的磁盘，您将能够在一分钟之内写出（未压缩的）4 GB RAM。在挂起所有用户进程之后且挂起CPU之前，休眠是最后的事情，因此OS通常具有磁盘的完整写入速度。这是您的简单基准测试所没有的一件事，从磁盘复制到磁盘可能比仅将RAM写入磁盘要慢。

结合这些因素，将要写入休眠文件的数据量可能非常小，可能约为1 GB，并且可能会在10秒内写入一个大的连续块中。

首先，需要节省的RAM数量非常少。实际上，仅需要清除一组映射的脏页（“惰性写回”），并且还需要写入已写入并重定位了可执行代码的所有私有页。

• 可执行文件的.text段始终由文件映射支持。至少对于某些 DLL 也是如此（但并非全部，这取决于是否需要重定位）。
• 类似地，由文件映射支持的内存也可以被丢弃（假定它不是CoW或RW 且脏了）。
• 仍然需要进行延迟写回，但是除此之外，可以丢弃缓存。
• 已分配但未写入的内存（通常是应用程序数据的绝大部分！）由零页支持，可以丢弃。
• 那是对内存页面的更大一部分“待机”状态（在Windows上实际每进程驻留工作集是惊人地小，区区16MB）将已在某些时候被复制到页面文件在后台可以被丢弃。
• 某些设备（例如图形卡）映射的内存区域可能（不需要）保存。用户有时会惊讶地发现他们将8GiB或16GiB插入计算机，而1GiB或2GiB只是“消失”，没有明显的原因。主要的图形API要求应用程序能够“在某些情况下”使缓冲区内容变为无效（而不能确切说明其含义）。因此，可以预料图形驱动器固定的内存也将被丢弃。毕竟，屏幕还是会变黑。

其次，与复制文件相反，从驱动器的角度来看，转储需要保存磁盘的RAM页面集是一次连续的连续写入。Win32 API甚至为此操作公开了一个用户级功能。硬件直接支持聚集写入，并且其工作速度与磁盘在物理上能够接收数据的速度一样快（控制器将直接通过DMA提取数据）。
这项工作需要满足许多先决条件（例如对齐，块大小，固定），并且不能很好地与缓存一起使用，也没有“延迟写回”之类的东西（在正常操作下这是非常理想的优化） ）。
这就是为什么不是每个写的原因一直这样工作。但是，当系统保存休眠文件时，将自动满足所有前提条件（所有数据都是页面对齐的，页面大小且固定的），并且缓存已变得无关紧要，因为即将关闭计算机。

第三，对于旋转磁盘和固态磁盘而言，执行一次连续写入都是非常有利的。

交换文件和休眠文件通常是在磁盘上创建和保留的最早的文件。它们通常有一个，最多两个碎片。因此，除非扇区损坏并且磁盘必须重新分配物理扇区，否则逻辑顺序写入将转换为旋转磁盘上的物理顺序写入。

当写入大量连续的连续数据时，磁盘上无需进行读-修改-写操作。在可以写入非常小的单个扇区的旋转硬盘上，此问题不太明显（假设您不写入单个字节，这通常可以防止缓存，设备不需要获取原始内容并写回修改后的版本。） 。
但是，这在SSD上非常明显，因为每次写入都意味着控制器必须读取和修改例如512kB块（这是一个通常的数字，但是可能更大），然后再写回另一个块。虽然您原则上可以写入（但不能覆盖））闪存盘中较小的单元，则只能擦除巨大的块，这就是硬件的工作方式。这就是为什么SSD在进行大量顺序写入时性能要好得多的原因。

它不会在休眠时转储整个RAM。

它已经在磁盘上复制了很大一部分RAM。这不仅可以使休眠迅速发生，而且可以使新程序可以快速使用内存（以便它们可以快速启动）。

因此，它只需要写入4GB的一小部分，就可以在10-15秒钟内完成。

从微软：

当RAM供不应求时（例如，Committed Bytes大于已安装的RAM），操作系统将通过复制未使用的虚拟内存页面到页面文件中，尝试使一定比例的已安装RAM可供立即使用。 。因此，该计数器不会达到零，并不一定能很好地表明您的系统是否缺少RAM。

除了上述所有以外，我认为还有其他一些因素在起作用。

一种是在复制文件时，必须读写文件。休眠仅需要写入文件。根据定义，它已经在内存中！

与此密切相关的是，在读取文件并同时写入文件时，为了节省内存，过程是：读取一个块，写入一个块，更新目录（以显示新的大小）；读取一个块，写入一个块，更新目录。

每次您从磁盘的一部分移到另一部分时（例如，读取文件a写入文件b，写入文件b写入目录，并写入目录以读取下一块），磁盘必须寻找-移动磁头，让磁头稳定下来，等待磁盘的正确部分通过。这是固态磁盘的优点之一-搜索完全不需要时间。休眠时，数据是端对端写入的。休眠（交换）文件已预先分配，因此无需更新目录（您无需更改休眠文件的大小，只需更改内容即可）。

最后，您的计算机已暂停了所有其他任务-这只是它正在做的事情（我怀疑这会带来很大的不同，但是一定会有所作为！）。甚至诸如内存管理和任务切换之类的事情也被暂停。

这可能是因为RAM的输入/输出速度比硬盘快得多，所以RAM可以像读取硬盘一样快地输出内容。

复制文件时，您还受到各种因素的限制-磁盘的速度，如果必须将其读入和读出到同一磁盘上，则将花费更长的时间，连接速度受限制（如果连接到外部驱动器），请检查磁盘没有覆盖任何东西等