🔗 ソーステキスト:https://akiba-pc.watch.impress.co.jp/docs/topic/special/2005307.html
PCストレージの性能が向上するにつれて、PCIe 5.0時代のSSD速度は15 GB/sに近づいている。しかし、Windowsエクスプローラではこの高速性能がほとんど発揮されていないことを知らない人が多いかもしれません。内蔵SSDの速度がいくら速くても、エクスプローラでファイルコピーを行う場合、速度は数GB/sにしかならず、ボトルネックを突破するのは難しいことが多い。
ベンチマークテストでは仕様に合った性能表現が見られますが、それはテスト環境での結果にすぎません。実際にエクスプローラを使用してファイル操作を行う場合、速度が理論値よりはるかに低く、高速ストレージデバイスの性能が十分に利用されず、「無駄」になってしまいます。
このような状況は既存のPCIe 4.0とPCIe 5.0デバイスだけでなく、RAIDカードを使用して速度を上げるために複数のSSDを接続したり、Thunderbolt 5を介して外部SSDを接続したりしても、問題は依然として存在する。将来的には、Windowsエクスプローラがボトルネックである限り、より高速な仕様になっても、この問題は解決できません。ストレージ・デバイスのパフォーマンスが向上するにつれて、ユーザーの期待と実際の体験との差がますます大きくなり、その影響もさらに顕著になります。
FastCopy Research Institute LLC取締役兼最高経営責任者のHiroaki Shiramizu氏がITG Marketingでインタビューに応じた
FastCopyの誕生背景
まさにこの現状が「FastCopy」開発者の白水啓章氏を不満にさせている。彼は独自の設計理念を通じて、ストレージデバイスの性能を十分に発揮できるツールを開発し、同時に高信頼性ファイルコピーとバックアップ機能を実現した。
2024年11月、「インテルBEE 2024」展示会では、サムスンブースに約59 GB/sの順序読み取り速度を達成できるマシンが展示されており、驚きました。当時、このマシンは主に8 Kビデオ編集のスムーズさを示すために使用されていたが、ストレージデバイスの高速性能が編集プロセスをよりスムーズにしても、素材データと最終データの転送（コピープロセス）が同期して向上しなければ、全体的な効率は実際には向上しないと白水氏は指摘した。エクスプローラでデータ転送を行うと、ストレージデバイスの理論的なパフォーマンスよりもはるかに高速になります。
インテルBEE 2024に出展されているレノボThinkStation P 8カスタムモデル
このとき記録された連続読取速度は驚くべき59 GB/s近くに達した。
FastCopyはこのシーンで重要な役割を果たしています。展示会のプレゼンテーションでは、FastCopyを用いた高速ファイル転送を行い、サムスンデータセンター級SSDを搭載したHighPoint外付けハードディスクボックス「RocketStor 6542 AW」と上記Lenovo ThinkStation P 8との間でデータ転送を行うことで、卓越した性能を示した。
インテルBEE 2024に出展されているCDFP接続外部キャビネット「RocketStor 6542 AW」
基準順序読み出し速度は約27 GB/s
FastCopyを使用してファイルをコピーする速度は約14.5 GB/sで、かなり高速です。
FastCopyは、指定したファイルまたはフォルダをWindowsシステムでコピー（または削除）するためのツールです。個人利用は完全無料だが、商用機能を備えた「Pro版」は有料で購入する必要がある。FastCopyは、ビデオ制作の分野で広く活用されているだけでなく、国内外の多くの大手企業や政府機関で採用されている、「グローバル認可」されたソフトウェアです。白水氏はWindows 95時代に発売されたLAN内メッセージングソフトウェア「IP Messenger」も開発しており、多くのユーザーも使用していた可能性がある。
FastCopyは簡単なコピー機能を備えているだけでなく、その「Pro版」はハッシュ値を生成することでデータを比較し、ファイルが正しくコピーされているかどうかを検証することで、データ転送の信頼性を高めている。
FastCopyはWindows XP時代から存在しています。当時、白水氏はエクスプローラがハードディスクの性能を十分に発揮できず、バックアップなどの操作に多くの不便があることに気づいた。これらの問題に対する不満からこそ、「パフォーマンスを十分に発揮し、ストレスフリーなバックアップを実現する」ことを動力としてFastCopyの開発を開始した。
Windowsエクスプローラを使用して7 GB/sレベルのPCIe 4.0 SSDにファイルをコピーしようとしたとき、速度は2.5 GB/s程度でした。
これは、読み書き速度が5 GB/sを超える2つのSSDを使用してWindowsエクスプローラにデータをコピーしたときの速度ですが、速度は2.5 GB/s程度です。
FastCopyが高速ファイルコピーを実現できるのはなぜですか。
白水氏は、Windowsエクスプローラがファイルコピーを処理するのに遅い理由は多方面にある可能性があると指摘した。内部処理メカニズムを完全に特定することはできませんが、ファイルのコピー中に読み込みと書き込みが効率的に並行して実行されないように見えることを観察しました。たとえば、Windows XP時代のエクスプローラでは、1つの操作が完了してから別の操作が開始され、大規模なデータコピーの場合でも、オペレーティングシステムのファイルキャッシュはかえって追加のオーバーヘッドになります。Windows Vistaから並列処理機構が導入されたが、現在のエクスプローラでは速度優位性が十分に発揮されていない。主な原因は、直接I/O（オペレーティングシステムのキャッシュ機構をバイパスした処理方式）を使用していないことと、非同期I/O操作の開始数が不足していることである可能性がある。
Explorerで非同期I/O操作を実行することは少ないように見えます。
これらの観察に基づいて、白水氏は「読み取りと書き込み操作のためにそれぞれ専用スレッドを設定し、バッファ容量を増やす」という設計理念を提案し、FastCopyを発行した。約半年間の開発を経て、FastCopyは2004年に正式にリリースされ、その後のバージョンで最適化され、非同期I/O処理や直接I/O操作などの機能が追加されました。
また、FastCopyはハードディスクのシーク時間を考慮し、データがシーク時間の最も短い位置に書き込まれるように最適化アルゴリズムを設計しました。また、異なるドライブ間、同じドライブ間、またはHDDとSSD間などの状況に応じて、最適なパフォーマンスを実現するために異なるレプリケーション戦略を採用しています。NVMe SSDでは、キュー（処理タスクの開始）数の上限が高いため、FastCopyもパフォーマンスを十分に発揮するように最適化設計されています。注目すべきは、大量のキューがHDDに問題を引き起こす可能性があるが、Windowsシステムは、アプリケーションがストレージデバイスがSSDであるかHDDであるかを識別できるため、FastCopyはターゲットストレージデバイスのタイプに応じて動作ポリシーを調整することができる。対照的に、エクスプローラはこの点でこれらのテクノロジーを十分に活用していないようです。
サムスンとの提携でさらなる高速化を実現
FastCopyの最新バージョンは2025年1月にリリースされたv 5.8.1ですが、白水氏は現在、未公開のv 6.0.0を開発しています。このバージョンの開発は、白水氏がソーシャルメディアでFastCopyの「Inter BEE 2024」展示会でのデモに言及し、「さらなるスピードアップの可能性がある」と述べたことから始まった。その後、サムスン、エージェントのITGマーケティングとASK社は、テストデバイスと技術サポートの提供を積極的に提案した。
試験装置としての「レノボThinkStation P 8」カスタムモデル
テストデバイスには、カスタマイズされた「Lenovo ThinkStation P 8」コンピュータが含まれています。展示会のデモでは、FastCopyを使用して外付けハードディスクボックスの約20 GBファイルコピーを行った場合、平均転送速度は約14.5 GB/sで、エクスプローラよりもはるかに速いが、ベンチマークテストソフトウェアが表示する読み取り速度約27 GB/sと書き込み速度約24 GB/sよりも低い。
ストレージの性能が十分に発揮されていない原因を見つけるために、白水氏はこの「レノボThinkStation P 8」を使って深くテストした。このパソコンにはAMD Threadripper Pro 7975 WXプロセッサと8つのサムスン990 PRO SSDが搭載されており、HighPointのRAIDカード「R 7608 A」で接続されており、トップクラスの構成と言えます。
HighPoint RAIDカード「R 7608 A」
SSDやRAIDコントローラを冷却する大型ヒートシンクを搭載
インストールされているSSDは990 PRO 2 TB x 8
テストの結果、数十GB/sの超高速I/O環境では、オペレーティングシステム内部の同期処理プロセスがボトルネックとなり、データの非同期読み書き操作そのものではないことが明らかになった。CPUコアが完全に占有されているため、非同期I/O操作をさらに開始することができません。これにより、HighPoint RAIDカード環境では、1つのCPUコアの転送速度は約28 GB/sにしか到達できませんが、一般的なWindows RAID 0（ストライプボリューム）環境では、速度は約13 GB/sと低くなります。
この問題を解決するために、白水氏は「I/O処理に特化したスレッドプール」を導入し、そのスレッドプールから複数の読み取りと書き込みを同時に開始する非同期コマンドを許可した。また、「コマンドの開始順序にかかわらず、スレッドがI/O処理を完了すれば、すぐに次のI/O操作を開始する」というメカニズムも実現しました。
最終的に、FastCopyのコア部分はほとんど完全に書き換えられ、ベースライブラリへの変更を含む。変更は大きかったが、白水氏は速度のボトルネックをほぼ見つけたため、約35日間の開発期間で完成した。
試験装置では、最終的に2セットのRAIDカードを使用して試験を行い、読み取り速度と書き込み速度が最高レベルに達することを確保した。熱スロットルが発生しない限り、ファイルコピー速度は基準テストソフトウェアレコードの読み取り速度59 GB/sと書き込み速度53 GB/sに近づくことができ、装置の限界性能にほぼ達することができる。
FastCopyアップグレードにより、50 GB/sを超える速度でファイルをコピーできます。TransRateセクションの52154の後ろの括弧内の数字（109977）は、読み書きの総速度です。
Windowsタスクマネージャからデータ転送速度が55 GB/sを超えていることを確認します。
FastCopyの改良により、ファイルコピー速度は50 GB/sを超えることができます。タスクマネージャでは、データ転送速度が55 GB/sを超えていることも確認できます。
白水氏は「これまで使っていた設備の速度は20 GB/s程度だったので、超高速I/O処理にこのような問題があるとは意識していなかった。しかし、ユーザーの設備速度が向上するにつれて、このような状況は遅かれ早かれ発生するだろう。設備の潜在力を掘り起こすために、今回の試みは非常に有意義でした」
次の速度ボトルネック：90～100 GB/s
FastCopy v 6.0.0のリリースにはまだ時間がかかりますが、新しい速度ボトルネックが発生しています。現在のテストバージョンの技術を使用しても、転送速度の上限はもうすぐ達成されます。
次の速度障害は100 GB/s前後になると予想され、CPUやメモリの性能にも大きな影響が出ると予想されています。
理由の1つは、メモリ帯域幅の制限です。ファイルデータのコピー中に、メモリは読み込みと書き込みを同時に行う必要があります。例えば、記憶装置の伝送速度が70〜85 GB／sに達することが望ましい場合、メモリ帯域幅はその2倍、すなわち140〜170 GB／sに達する必要がある。理論的にはRyzen ThreadripperまたはXeonプラットフォームを介してこのようなメモリ帯域幅を実現することができるが、実際の測定ではこの数値を達成することは難しい。
また、ハードウェアのアップグレードによってメモリ帯域幅の問題が解決されたとしても、もう1つは「キューの開始を担当するスレッドの並列化が難しく、50 GB/s前後では1つのCPUコアの占有率が50～60%に達している。90～100 GB/sに達すると、CPUコアの占有率は100%に達し、さらに速度を上げることはできません」。
白水氏は、分散処理などでアルゴリズム部分の上限を突破することを検討していると述べた。しかし、レプリケーション中に検証機能を同時に有効にすると、処理時間が大幅に増加するという問題も徐々に明らかになってきています。
FastCopyで使用されている「xxHash」ハッシュアルゴリズムは非常に高速ですが、大容量データを処理する際の速度上限は約14 GB/sです。そのため、彼はすでにハッシュ計算部分を並列処理に変更することに着手している。
検証プロセスを追加することで信頼性を高めることができますが、現在のボトルネックはハッシュ値を計算するのに必要な時間です。
「ハッシュツリー並列計算により約130 GB/sの速度が達成できることを確認しました。しかし、コピー元とターゲットの両方に対してデータ処理とハッシュ計算を行い、各処理速度が50 GB/sに達すると、合計200 GB/sのメモリ帯域幅が必要になります。この要件を満たすハードウェアの敷居は非常に高くなります。」と白水さん。
現在のDDR 5-6400メモリ帯域幅は50 GB/s（シングルチャネル時）よりわずかに高く、DDR 5-4800メモリスロット8個を搭載した試験機ThinkStation P 8であっても、実際に測定されたメモリ帯域幅は190 GB/sしかない。このように、簡単なファイルの読み取りと書き込み操作であっても、「全力を尽くす」ことは、一般的な消費者レベルのハードウェアにとって非常に「困難」なタスクであることがわかります。
通常のストレージデバイスにおけるFastCopyの利点
数十GB/sから数百GB/sまでの高速転送を検討していますが、実際には、一般ユーザーが触れることができるハードウェアでも、エクスプローラのレプリケーション速度がボトルネックになっています。
インタビュー当日に用意されたASUS ProArtコンポーネントを使用して構築されたハイエンドデスクトップパソコン（CPU：Core Ultra 7 265 K／マザーボード：ASUS ProArt Z 890-CREATOR WIFI）。
PC内蔵SSDはサムスン9100 PRO。
Thunderbolt 5シェルを用意し、速度を測定しました
筐体に990 PRO搭載
インタビュー当日、ASUS ProArtのコンポーネントを使用して組み立てられたハイエンドデスクトップパソコン（CPU：Core Ultra 7 265 K／マザーボード：ASUS ProArt Z 890-CREATOR WIFI）をテストした。パソコンに内蔵されているSSDはサムスン9100 PROで、Thunderbolt 5で接続されている外付けSSDは990 PROです。
テストでは、この2つのストレージデバイス間のファイル転送速度は理論的には80 Gbps（約10 GB/s）であるはずですが、エクスプローラを使用して転送する場合、実際の速度は2 GB/sにも達しません。
しかし、FastCopyを使用して転送する場合、速度は6 GB/sを超えることができ、処理時間はエクスプローラの3分の1にすぎません。この効率の違いは明らかである。大規模なデータ転送や定期的なバックアップを処理する際に、FastCopyの利点は特に顕著であり、積極的に使用する価値がある。
ベンチマークテストは6 GB/sを超えています。
エクスプローラを使用してデータをコピーする場合、実測速度は2 GB/s未満です。
FastCopyを使用すると、6 GB/sを超える速度でコピーすることができ、基準速度に近づくことができます。
Windowsタスクマネージャから6 GB/s以上の速度を確認しました。
FastCopyを使用した場合のデータ転送速度は、タスクマネージャでも6 GB/sを超えていることがわかります。
Windows XP時代以降、エクスプローラのレプリケーション機能は改善されていますが、実際のテスト結果を見ると、高速デバイスの最適化はまだ十分ではありません。白水氏は、改善に役立つことができれば、マイクロソフトにFastCopyの技術サポートを提供したいと述べた。FastCopyの将来の発展は期待できる。
FastCopyの高速パフォーマンスを体験
2025年4月12日（土）と4月13日（日）、秋葉原UDXの「ASK★FES 2025」イベントでは、ITGマーケティングブースでFastCopyの高速ファイル転送デモ機が展示され、観客はその卓越したパフォーマンスを現場で体験でき、見学を歓迎します。
投稿日： 2025-04-29
广东
FastCopy Pro Windowsファイルコピーバックアップ削除ソフトウェア
