Операционная система

 

 

Быстродействие системы Windows 2000

Информационный документ

Аннотация

Настоящий документ содержит сведения об усовершенствованиях операционной системы Microsoft® Windows® 2000, улучшающих ее быстродействие.

 


 


Корпорация Майкрософт (Microsoft Corporation), 1999. Все права защищены.

Информация, содержащаяся в настоящем документе, представляет текущую точку зрения корпорации Майкрософт по обсуждаемым вопросам на момент публикации. В условиях меняющейся рыночной конъюнктуры, требующей соответствующей корректировки ведущихся разработок, данную информацию не следует рассматривать в качестве какого бы то ни было обязательства со стороны Майкрософт; корпорация не может гарантировать точность информации, представленной после даты публикации.

Данный документ имеет чисто информативный характер. КОРПОРАЦИЯ МАЙКРОСОФТ НЕ ПРЕДОСТАВЛЯЕТ НИКАКИХ ГАРАНТИЙ, НИ ЯВНО ВЫРАЖЕННЫХ, НИ ПОДРАЗУМЕВАЕМЫХ В СВЯЗИ С ДАННЫМ ДОКУМЕНТОМ.

 Microsoft, IntelliMirror, Windows, Windows NT и эмблема Windows являются охраняемыми товарными знаками корпорации Майкрософт в США и других странах. Названия других продуктов или предприятий, указанные здесь, могут быть товарными знаками соответствующих владельцев.

Microsoft Corporation • One Microsoft Way • Redmond, WA 98052-6399 • USA

12/99

 


Содержание


Содержание....................................................................................... 1

Обзор................................................................................................... 1

Быстродействие клиентского компьютера.............................................................. 1

Быстродействие в сетевой среде................................................................................ 1

Быстродействие веб-сервера....................................................................................... 2

Быстродействие файлового сервера  и сервера печати...................................... 2

Быстродействие сервера приложений...................................................................... 3

Быстродействие клиентского компьютера................................ 4

Клиентский бизнес-компьютер................................................................................... 4

Старшие модели клиентских компьютеров............................................................ 4

Время отклика клиентского компьютера................................................................. 5

Время загрузки клиентского компьютера................................................................ 6

Быстродействие сети....................................................................... 7

Быстродействие протокола TCP/IP........................................................................... 7

Быстродействие виртуальной частной сети (VPN)............................................... 9

Быстродействие маршрутизации............................................................................ 10

Быстродействие доступа к общим файлам и принтерам....... 11

Быстродействие сервера печати.............................................................................. 12

Быстродействие  веб-сервера...................................................... 14

Быстродействие сервера приложений....................................... 17

Измерение быстродействия базы данных с помощью TPC-H......................... 17

Быстродействие системы SAP Retail....................................................................... 18


Обзор


При развертывании операционной системы Microsoft® Windows® 2000 на настольных компьютерах или в предъявляющей наибольшие требования среде веб-сервера можно ожидать значительного увеличения быстродействия в сравнении с предыдущими выпусками системы. В дополнение к обеспечению наивысших уровней надежности, наличию обширного набора компонентов для ведения деловых операций в Интернете, более низкой совокупной стоимости владения, обеспеченной усовершенствованными средствами управления, и добавлению поддержки новых аппаратных средств, система Windows 2000 обладает также более высоким быстродействием. Настоящий документ содержит информацию относительно улучшения быстродействия системы Windows 2000 при различных вариантах развертывания, полученную в результате выполнения множества тестовых испытаний.

 

 Результаты измерения быстродействия с помощью программы Winstone 99, взятые из отчета компании ZD Labs. Приведенные результаты являются усред­нением для 7 различных конфигураций компьютеров при трех различных объемах ОЗУ. Чем выше, тем лучше.

 
Быстродействие клиентского компьютера

В дополнение к множеству новых возможностей для настольного компьютера, добавленных в систему Windows 2000 Professional, таких как поддержка технологии Plug and Play, автоматическое управление питанием, единый двоичный исполняемый файл для всех языков, технологии управления IntelliMirror™ и т. д., быстродействие компьютера значительно повышается в сравнении с быстродействием при использовании систем Windows 95 и 98 и сопоставимо с быстродействием системы Windows NT® Workstation 4.0. Благодаря оптимизации основных системных служб, таких как управление памятью, обращение к реестру, дисковые операции ввода-вывода, система Windows 2000 способна предоставить дополнительные преимущества использования новых возможностей, одновременно обеспечивая достижение ожидаемого пользователями быстродействия.

 

Быстродействие в сетевой среде

Быстродействие Gigabit Ethernet (Мбит/сек).
Чем выше, тем лучше.

 
В системе Windows 2000 предусмотрено использование технологии Gigabit. Это означает, что система Windows 2000 способна поддерживать высочайшие уровни работы в сети с помощью сетевых плат, в которых применяется технология Gigabit. Например, применяя сетевые платы, рассчитанные на использование имеющихся в системе Windows 2000 расширенных возможностей протокола TCP/IP, таких как разгрузка протокола TCP/IP от расчета контрольной суммы (checksum offloading ) и поддержка больших пакетов (large send), система Windows 2000 может обеспечить скорость сети, на 25% превышающую таковую для системы Windows NT Server 4.0, и поддерживает поток данных, близкий к 4 Гбит/сек. Благодаря повышению эффективности сети, обеспечиваемой системой Windows 2000, пользователи смогут использовать преимущества, получаемые за счет повышения производительности веб-серверов, файловых серверов и серверов приложений.

 

 Быстродействие страниц ASP (запросов в секунду). Чем выше, тем лучше.

 
Быстродействие веб-сервера

Быстродействие веб-узлов, работающих под управлением системы Windows NT Server 4.0, можно повысить путем перехода на систему Windows 2000. В систему Windows 2000 внесены усовершенствования, значительно улучшающие быстродействие страниц ASP (Active Server Pages) и масштабируемость симметричной многопроцессорной обработки SMP. Кроме того, ASP-приложения, работающие в режиме «вне контекста процесса», под управлением системы Windows 2000 выполняются существенно быстрее. Например, ASP-приложение, работающее в режиме «вне контекста процесса» под управлением системы Windows 2000, работает так же быстро, как то же самое ASP-приложение, работающее в процессе веб-сервера под управлением системы Windows NT Server 4.0. Более того, согласно данным, опубликованным на веб-узле SPECWeb 96, быстродействие обслуживания статических веб-страниц значительно увеличилось.

 

Быстродействие файлового сервера
и сервера печати

Показано количество страниц в секунду, обрабатываемых сервером печати Windows 2000 в сравнении с сервером печати Windows NT 4.0.
Чем выше, тем лучше.

 

 Результаты определения быстродействия с помощью программы NetBench (Мбит/с).
Чем выше, тем лучше.

 
Благодаря улучшению многих компонентов файлового сервера, таких как увеличение виртуального объема файлового кэша с 496 МБ до 960 МБ, оптимизация перенаправителя блоков SMB в системе Windows 2000 и оптимизация файловой системы NTFS, система Windows 2000 предлагает пользователям файловый сервер с лучшими характеристиками быстродействия и масштабируемости. Согласно данным, полученным в результате тестирования с помощью программы NetBench, система Windows 2000 Server с клиентскими компьютерами, работающими под управлением системы Windows 2000 Professional, обеспечивает повышение быстродействия примерно на 20% в сравнении с системой Windows NT Server 4.0 с клиентскими компьютерами, работающими под управлением системы Windows NT Workstation 4.0. В некоторых случаях, особенно когда общие папки хранятся в единственном разделе, система Windows 2000 обеспечивает быстродействие файлового сервера, почти в 2 раза превышающее таковое для системы Windows NT Server 4.0.

 

При использовании на сервере печати система Windows 2000 способна обрабатывать почти в 3 раза больше страниц в секунду в сравнении с системой Windows NT Server 4.0. Более того, как показано на диаграмме слева, быстродействие печати на системе Windows 2000 Server не ухудшается при добавлении дополнительных принтеров. Более того, система Windows 2000 может выполнять обработку изображения за 1/3 времени, требующегося для этого системе Windows NT Server 4.0, и требует для этого в 3 раза меньше ресурсов центрального процессора.

 

 

 

Результаты тестирования с помощью SAP Retail. Измерялось количество миллионов строк, обработанное за час. Чем выше, тем лучше.

 
Быстродействие сервера приложений

Система Windows 2000 Server является лучшей платформой для бизнес-приложений. Лучшая масштабируемость SMP, увеличенное сетевое быстродействие, поддержка большего объема физической памяти оказали серьезное влияние на быстродействие системы Windows 2000 в среде сервера приложений. Усовершенствование того, что сейчас известно как модель COM+ (бывшая модель COM и сервер Microsoft Transaction Server), также обеспечивает пользователям, работающим с приложениями, основанными на модели COM, достижение большего быстродействия. Кроме того, можно использовать компоненты обработки транзакций модели COM+ в качестве монитора транзакций для повышения быстродействия приложений базы данных.

 

Быстродействие клиентского компьютера


Клиентский бизнес-компьютер

Результаты тестирования, проведенного компанией ZD Labs на типичных компьютерах бизнес-класса (настольных и переносных) с помощью программы Business Winstone, показали, что система Windows 2000 Professional:

·         существенно превосходит по быстродействию системы Windows 95 и Windows 98 на компьютерах с объемом оперативной памяти, равным или превышающим 64 МБ, и сопоставима по быстродействию с этими системами на компьютерах с объемом оперативной памяти, равным 32 МБ;

·         существенно превосходит по быстродействию систему Windows NT 4.0 на компьютерах с ограниченным объемом оперативной памяти (результаты Winstone для 32 МБ оперативной памяти) и сопоставима по быстродействию с этой системой на компьютерах, не имеющих таких ограничений (результаты Winstone для 64 МБ и 128 МБ оперативной памяти).

Нижеследующие результаты основываются на тестировании, проведенном компанией ZD Labs. Эти результаты получены усреднением по семи различным конфигурациям компьютеров (5 настольных и 2 переносных) с тремя различными объемами оперативной памяти (32 МБ, 64 МБ и 128 МБ). Для того чтобы просмотреть полный отчет компании ZD Labs, щелкните здесь.

 

Старшие модели клиентских компьютеров

Внутреннее тестирование провел журнал ITWeek, используя программу тестирования при высокой рабочей нагрузке High-End Winstone 99. Эта программа использует семь специализированных приложений, в число которых входят Adobe Photoshop, Microstation SE и SoundForge компании Sonic Foundry. Тестирование показало, что быстродействие системы Windows 2000 Professional значительно превышает таковое для системы Windows NT Workstation 4.0 (программа High-End Winstone не работает под управлением систем Windows 9x).

В журнале ITWeek были опубликованы аналогичные результаты для переносных компьютеров. См. статью, озаглавленную Windows 2000's essential upgrade for laptops (Система Windows 2000 является существенным усовершенствованием для переносных компьютеров) на веб-узле ZDNet.

Время отклика клиентского компьютера

MARS представляет собой внутреннее средство (программу эталонного тестирования), которое используется группой разработки, отвечающей за быстродействие системы Windows 2000, для измерения влияния на быстродействие различных изменений, вносимых в продукт в ходе разработки. Использование этой программы эталонного тестирования, которая имитирует типовую рабочую среду бизнес-пользователя (офисные приложения, электронная почта, веб-обозреватель и т. д.), показывает, что быстродействие системы Windows 2000 Professional существенно превышает быстродействие системы Windows 98 и сопоставимо с быстродействием системы Windows NT Workstation 4.0. Программа MARS измеряет время отклика (в секундах), поэтому меньшие значения на приведенной ниже диаграмме соответствуют лучшим результатам.

 

Время загрузки клиентского компьютера

С добавлением поддержки автоматического управления питанием ACPI в систему Windows 2000 Professional, время, требующееся для загрузки системы Windows 2000, существенно уменьшилось. Вместо выключения питания компьютера пользователь может перевести компьютер в ждущий режим или в спящий режим. При работе в ждущем режиме система отключает питание всех устройств и использует небольшое количество энергии для поддержания памяти и регистров центрального процессора в активном состоянии. При возобновлении работы система просто перезапускает те устройства, питание которых было отключено. С другой стороны, в спящем режиме вообще не происходит потребление электроэнергии. В процессе перевода компьютера в спящий режим производится запись «черновых страниц» памяти на диск. При следующем включении питания системы содержимое памяти восстанавливается из информации, которая была записана на диск. Использование ждущего и спящего режимов предоставляет два следующих основных преимущества в сравнении с полным выключением компьютера.

·         Система загружается значительно быстрее. Это показано на приведенной ниже диаграмме.

·         Сохраняется текущее состояние системы. Например, если перед переходом в спящий или ждущий режим пользователь работал с документом программы Word, этот документ будет доступен при возврате в основной режим.

 

Быстродействие сети


Быстродействие протокола TCP/IP

В системе Windows 2000 предусмотрено использование технологии Gigabit. Это означает, что система Windows 2000 способна передавать данные по протоколу TCP/IP со скоростью сетей Gigabit. Ниже приведенные результаты, полученные с помощью одной из версий промышленной программы эталонного тестирования TTCP (эта программа использует усовершенствованные интерфейсы API ввода-вывода систем Windows NT и Windows 2000), показали, что в сетях Gigabit система Windows 2000 обеспечивает повышение скорости протокола TCP/IP, доходящее до 25%.

 

Приведенные выше результаты получены с использованием стандартного размера кадра в 1,5 KБ. При использовании гигантских кадров (Jumbo Frame) (размер кадра в 9 KБ вместо размера кадра в 1,5 KБ) система Windows 2000 может обеспечивать скорость сети, близкую к 4 Гбит/с, что является максимумом, поддерживаемым сегодняшними аппаратными средствами. Скорость ввода-вывода, поддерживаемая в конфигурации с 4 процессорами и 4 сетевыми платами, является весьма близкой к максимальной поддерживаемой скорости ввода-вывода. Поэтому при добавлении дополнительных процессоров и сетевых плат скорость сети не будет возрастать в такой степени, в какой она возрастает при переходе от 2 процессоров и 2 сетевых плат к 4 процессорам и 4 сетевым платам.

 

Все приведенные выше результаты получены с использованием плат Gigabit, которые поддерживают новые возможности выгрузки расчета контрольной суммы, имеющиеся в системе Windows 2000. При использовании сетевых плат, поддерживающих эти возможности, система Windows 2000 может обеспечить достижение большей скорости работы сети при меньшем расходе ресурсов центрального процессора. На приведенной ниже диаграмме приведено сравнение скорости сети (красным цветом) и использования центрального процессора (ЦП) (синим цветом) для платы с выгрузкой расчета контрольной суммы и без выгрузки.

 

 

Для того чтобы продемонстрировать возможности системы Windows 2000 по обеспечению быстродействия сети в реальной обстановке, дискуссионный клуб Pacific/Northwest Gigapop (P/NWGP), возглавляемый Университетом шт. Вашингтон, и Nortel Networks объединили усилия для создания стандартной Интернет-линии с пропускной способностью в 2,4 Гбит/с от зданий корпорации Майкрософт и Университета шт. Вашингтон, через общую точку присутствия в Pacific/Northwest Gigapop в г. Сиэтле, до выставочного зала SC99 в г. Портленде.

 

Корпорация Майкрософт, ассоциация Alliance (National Computational Science Alliance – Национальная ассоциация вычислительных наук ), Университет шт. Вашингтон и компания Sony (при поддержке консорциума ResearchTV) продемонстрировали на своих скоординированных экспозициях SC99 два работающих гигабитных приложения реального времени, функционирующих под управлением системы Windows 2000. Более того, Университет шт. Вашингтон, корпорация Майкрософт, ассоциация Alliance и компания Sony смогли выполнять эти приложения параллельно, установив рекорд совокупной скорости в 2,4 Гбит/с, что намного превышает скорость самого быстрого приложения реального времени, выполнявшегося до этого по глобальной сети. Для получения дополнительных сведений щелкните здесь.

Быстродействие виртуальной частной сети (VPN)

В дополнение к поддержке протокола PPTP (Point-to-Point Tunneling Protocol), имеющейся в системе Windows NT 4.0, система Windows 2000 поддерживает также протокол L2TP (Layer 2 Tunneling Protocol). С применением стандарта безопасности IPSEC (IP Security ) протокол L2TP обеспечивает организацию безопасной виртуальной частной сети VPN. На приведенной ниже диаграмме представлены результаты сравнения быстродействия протоколов PPTP и L2TP с использованием стандарта IPSEC на системе Windows 2000 Server с быстродействием протокола PPTP на системе Windows NT Server 4.0.

 

Приведенные выше результаты показывают, что система Windows 2000 обеспечивает достижение существенно лучших быстродействия протокола PPTP и масштабируемости SMP в сравнении с системой Windows NT 4.0. Кроме того, при использовании протокола L2TP с применением стандарта IPSEC под управлением системы Windows 2000 быстродействие оказывается почти таким же, как при использовании протокола PPTP. Однако, как показано на приведенной ниже диаграмме, при использовании сетевой платы, поддерживающей выгрузку вычислений IPSEC, на системе Windows 2000 быстродействие протокола L2TP с применением стандарта IPSEC превышает таковое для протокола PPTP.

 


Быстродействие маршрутизации

Усовершенствования, внесенные в стек Windows TCP/IP, и добавление в систему Windows 2000 развитых возможностей выгрузки сетевых вычислений значительно увеличили также и быстродействие маршрутизации системы Windows 2000 Server. На нижеследующей диаграмме показано определенное с помощью программы эталонного тестирования SmartBits/Bradner увеличение быстродействия при использовании системы Windows 2000 Server в качестве маршрутизатора. Эти результаты были получены с использованием платы Alteon Gigabit с включенной выгрузкой вычисления контрольной суммы TCP/IP.

 

Быстродействие доступа к общим файлам и принтерам


Хотя система Windows NT Server 4.0 предлагает лучшее в отрасли быстродействие файлового сервера в сравнении с системами Linux, NetWare и Solaris (PC Week), усовершенствования, внесенные в систему Windows 2000, еще больше повышают быстродействие файлового сервера. Клиентский перенаправитель (SMB-перенаправитель) системы Windows 2000 Professional был оптимизирован для повышения эффективности работы с файловыми серверами Windows 2000. Эти изменения будут также обеспечивать повышение быстродействия при обращении к управляемому системой Windows NT 4.0 файловому серверу. Для того чтобы уменьшить число конфликтов при блокировках на серверах с единственным томом, на стороне сервера была произведена оптимизация файловой системы NTFS, а также сделаны другие усовершенствования. На приведенных ниже диаграммах показаны полученные с помощью NetBench, промышленной программы эталонного тестирования файловых серверов, результаты сравнения быстродействия файлового сервера для систем Windows NT Server 4.0 и Windows 2000 Server. Более высокие столбики соответствуют лучшим результатам тестирования с помощью программы NetBench.

 

На первой диаграмме показано влияние этих изменений на быстродействие файлового сервера для серверов с единственным томом данных.

 

При работе на серверах с несколькими разделами данных разница между системами Windows NT Server 4.0 и Windows 2000 Server составляет примерно 20%.

 

Быстродействие сервера печати

Система Windows 2000 Server, развернутая в качестве сервера печати, является почти на 250% более эффективной при обработке текстовых заданий печати и на 80% более эффективной при обработке графических заданий печати. На приведенных ниже диаграммах показана разница между системами Windows NT Server 4.0 и Windows 2000 Server при печати текстовых и графических страниц. Кроме того, следует отметить, что быстродействие сервера печати с системой Windows 2000 Server остается постоянным при увеличении количества подключенных принтеров.

 

В результате улучшения скорости обработки для печати в системе Windows 2000 Server задания печати обрабатываются быстрее и требуют меньше ресурсов центрального процессора. На приведенной ниже диаграмме показано, что система Windows 2000 Server реагирует примерно в 3 раза быстрее при обработке заданий печати и использует примерно в 3 раза меньше ресурсов центрального процессора (ЦП) в сравнении с системой Windows NT Server 4.0. На этой диаграмме меньшие значения по обеим осям соответствуют лучшим результатам.

 

Быстродействие
веб-сервера


Большинство веб-приложений, развернутых на системе Windows NT Server и сервере IIS (Internet Information Server), используют страницы ASP (Active Server Pages) для выполнения динамических операций, таких как обращение к информации в базе данных. В связи с этим одной из важнейших задач повышения быстродействия системы Windows 2000 Server являлась задача повышения быстродействия страниц ASP и улучшение масштабируемости многопроцессорной обработки SMP.

 

Согласно результатам внутреннего тестирования, система Windows 2000 Server обеспечивает следующее.

·         Значительное лучшее быстродействие страниц ASP и масштабируемость обработки SMP в режиме «в контексте процесса» по сравнению с системой Windows NT Server 4.0.

·         Значительное лучшее быстродействие страниц ASP и масштабируемость SMP в режиме «вне контекста процесса» по сравнению с системой Windows NT Server 4.0.

 

Более того, при использовании объектов ADO (ActiveX® Data Objects – объекты данных ActiveX) и страниц ASP для подключения к базе данных ODBC или OLE-DB быстродействие значительно увеличивается. Поэтому при работе с существующими ASP-приложениями для Веба, которые используют объекты ADO для доступа к базе данных, можно ожидать значительно лучшего быстродействия и лучшей масштабируемости обработки SMP.

Помимо более быстрого выполнения веб-приложений, система Windows 2000 Server также является более эффективной при обслуживании статического (HTML, изображение) содержимого. Результаты тестов, полученные корпорацией SPEC (Standard Performance Evaluation Corporation) от различных независимых производителей вычислительной техники, показывают, что система Windows 2000 Server обеспечивает наилучшее быстродействие при работе со статическим содержимым на серверах, имеющих вплоть до 8 процессоров. На нижеследующей диаграмме приведено быстродействие систем Windows 2000 Server и Windows NT Server 4.0 в сравнении с быстродействием альтернативных платформ. Эти и другие результаты можно найти на веб-узле SPEC.

 

 


На приведенной ниже диаграмме показаны возможности повышения быстродействия системы Windows 2000 Server при увеличении числа процессоров.

 

Быстродействие сервера приложений


Измерение быстродействия сервера приложений является самым трудным. Каждое приложение имеет свои особенности и, следовательно, требует своего теста для измерения быстродействия. В настоящем разделе рассматривается использование двух различных промышленных программ тестирования для определения быстродействия системы Windows 2000 Server.

·         Программа тестирования Transaction Processing Council H (TPC-H).

·         Программа тестирования SAP Retail.

Эти программы были выбраны главным образом благодаря тому, что полученные с их помощью результаты тестирования системы Windows 2000 были аттестованы и опубликованы

Измерение быстродействия базы данных с помощью TPC-H

Программа TPC Benchmark™H (TPC-H) – это программа тестирования быстродействия систем поддержки принятия решений, которая была разработана и согласована рядом предприятий компьютерной отрасли. Все представленные результаты подвергались процессу тщательной проверки. Программа TPC-H состоит из комплекта бизнес-ориентированных специально подобранных запросов и параллельных изменений данных. Эти запросы и данные, содержащиеся в базе данных, были выбраны как типичные для всей отрасли, при одновременном сохранении достаточной легкости их реализации. Данный тест характеризует быстродействие систем поддержки принятия решений, которые

·         просматривают большие объемы данных;

·         выполняют запросы высокой степени сложности;

·         дают ответы на важнейшие с точки зрения бизнеса вопросы.

 

На нижеследующей диаграмме приведено сравнение наилучшего результата для системы Sun, полученного на 12-процессорном сервере Sun SPARC, с рядом результатов, полученных для системы Windows 2000 Advanced Server. Примерно втрое более дешевая система Windows 2000 Advanced Server, работающая на 8-процессорном сервере, обеспечивает быстродействие, сопоставимое с быстродействием системы Sun Solaris 7.0, работающей на 12-процессорном сервере. Результаты для системы Windows 2000 получены с использованием версии предварительного выпуска сервера SQL Server™ 2000, а результаты для системы Sun – с использованием программы Informix. Подробное описание тестирования можно найти на веб-узле TCP.

 

Быстродействие системы SAP Retail

Работа пакета розничной торговли SAP под управлением системы Windows 2000 показало, что система Windows 2000 обеспечивает достижение наивысшего для отрасли быстродействия. Программа тестирования SAP Retail была создана для измерения быстродействия различных платформ при выполнении пакета розничной торговли SAP. На приведенной ниже диаграмме показано сравнение результатов, полученных для систем Windows NT Server и Windows 2000 Advanced Server, с наилучшим результатом, полученным для системы Sun Solaris.