🔗 Nguồn từ:https://akiba-pc.watch.impress.co.jp/docs/topic/special/2005307.html
Với hiệu suất ngày càng tăng của các thiết bị lưu trữ PC, tốc độ SSD trong kỷ nguyên PCIe 5.0 đã đạt gần 15GB/s. Tuy nhiên, nhiều người có thể không biết rằng hiệu suất tốc độ cao này hầu như không hoạt động đầy đủ trong Windows Explorer. Ngay cả khi SSD tích hợp có tốc độ nhanh hơn nữa, khi sao chép tệp trong Explorer, tốc độ thường chỉ đạt vài GB/s, khó vượt qua nút cổ chai.
Mặc dù bạn có thể thấy hiệu suất phù hợp với thông số kỹ thuật trong các bài kiểm tra chuẩn, nhưng đó chỉ là kết quả trong môi trường kiểm tra. Tốc độ thấp hơn nhiều so với lý thuyết khi thực sự sử dụng Explorer cho các hoạt động tập tin, dẫn đến hiệu suất của các thiết bị lưu trữ tốc độ cao không được sử dụng đầy đủ, trở thành một "sự lãng phí".
Tình trạng này không chỉ tồn tại trong các thiết bị PCIe 4.0 và PCIe 5.0 hiện có, vấn đề vẫn tồn tại ngay cả khi kết nối nhiều ổ SSD với thẻ RAID để tăng tốc độ hoặc kết nối SSD bên ngoài thông qua Thunderbolt 5. Trong tương lai, ngay cả khi các thông số kỹ thuật tốc độ cao hơn xuất hiện, vấn đề này không thể được giải quyết miễn là Windows Explorer vẫn là nút thắt cổ chai. Khi hiệu suất của thiết bị lưu trữ tăng lên, khoảng cách giữa kỳ vọng của người dùng và trải nghiệm thực tế sẽ ngày càng lớn, ảnh hưởng này cũng sẽ càng rõ ràng hơn.
Ông Hiroaki Shiramizu, Giám đốc và Giám đốc điều hành của FastCopy Research Institute LLC, trả lời phỏng vấn tại ITG Marketing
Sự ra đời của FastCopy
Chính tình trạng này đã khiến ông Bạch Thủy Khải Chương, nhà phát triển của "FastCopy" cảm thấy bất mãn. Thông qua triết lý thiết kế độc đáo, ông đã phát triển ra công cụ có thể phát huy đầy đủ hiệu suất của thiết bị lưu trữ, đồng thời thực hiện chức năng sao chép và sao lưu tệp có độ tin cậy cao.
Vào tháng 11 năm 2024, tại triển lãm Inter BEE 2024, một chiếc máy có thể đạt tốc độ đọc tuần tự khoảng 59GB/s đã được trưng bày tại gian hàng của Samsung. Vào thời điểm đó, máy chủ yếu được sử dụng để thể hiện sự mượt mà của việc chỉnh sửa video 8K, nhưng ông Baishui lưu ý rằng ngay cả khi hiệu suất tốc độ cao của thiết bị lưu trữ làm cho quá trình chỉnh sửa mượt mà hơn, hiệu quả tổng thể vẫn không thực sự được cải thiện nếu việc truyền tải dữ liệu vật liệu và dữ liệu cuối cùng (quá trình sao chép) không được đồng bộ hóa. Bởi vì khi truyền dữ liệu trong Explorer, tốc độ chậm hơn nhiều so với hiệu suất lý thuyết của thiết bị lưu trữ.
Lenovo ThinkStation P8 giới thiệu tại Inter BEE 2024
Tốc độ đọc liên tục ghi lại tại thời điểm này đạt gần 59GB/s đáng kinh ngạc.
FastCopy đóng một vai trò quan trọng trong kịch bản này. Trong bài thuyết trình tại triển lãm, việc sử dụng FastCopy để truyền tệp tốc độ cao đã cho thấy hiệu suất vượt trội thông qua việc truyền dữ liệu giữa ổ cứng gắn ngoài HighPoint "RocketStor 6542AW" với SSD trung tâm dữ liệu Samsung và Lenovo ThinkStation P8 nói trên.
Tủ ngoài kết nối CDFP "RocketStor 6542AW" được trưng bày tại Inter BEE 2024
Tốc độ đọc thứ tự cơ sở Khoảng 27GB/s
Tốc độ sao chép tệp với FastCopy là khoảng 14,5GB/s, khá nhanh.
FastCopy là một công cụ để sao chép (hoặc xóa) các tập tin hoặc thư mục được chỉ định đến vị trí đích trong hệ thống Windows. Việc sử dụng cá nhân hoàn toàn miễn phí, trong khi "phiên bản Pro" với các tính năng thương mại yêu cầu mua phải trả phí. Không chỉ được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực sản xuất video, FastCopy còn được nhiều doanh nghiệp lớn và các cơ quan chính phủ trong và ngoài nước áp dụng và là phần mềm "được công nhận trên toàn thế giới". Ông Whitewater cũng đã phát triển "IP Messenger", một phần mềm trao đổi tin nhắn trong mạng LAN được giới thiệu trong kỷ nguyên Windows 95, mà nhiều người dùng cũng có thể đã sử dụng.
FastCopy không chỉ có khả năng sao chép đơn giản, "phiên bản Pro" của nó cũng cải thiện độ tin cậy của việc truyền dữ liệu bằng cách tạo ra các giá trị băm để so sánh dữ liệu và xác minh rằng các tệp được sao chép chính xác.
FastCopy đã tồn tại từ thời của Windows XP. Lúc đó, Bạch Thủy tiên sinh liền phát hiện máy quản lý tài nguyên không thể phát huy đầy đủ tính năng của ổ cứng, hơn nữa trong thao tác sao lưu tồn tại rất nhiều bất tiện. Không hài lòng với những vấn đề này, anh bắt đầu phát triển FastCopy với "hiệu suất tối đa và sao lưu không căng thẳng" như một động lực.
Khi tôi cố gắng sao chép tệp trên SSD PCIe 4.0 7GB/s bằng Windows Explorer, tốc độ chỉ khoảng 2,5GB/s.
Đây là tốc độ khi sao chép dữ liệu trong Windows Explorer bằng cách sử dụng hai SSD có tốc độ đọc và ghi vượt quá 5GB/s, nhưng tốc độ chỉ khoảng 2,5GB/s.
Tại sao FastCopy có thể sao chép tập tin tốc độ cao?
Whitewater lưu ý rằng có thể có nhiều lý do khiến Windows Explorer chậm xử lý việc sao chép tệp. Mặc dù không thể hoàn toàn chắc chắn về cơ chế xử lý nội bộ của nó, ông quan sát thấy rằng các hoạt động đọc và ghi dường như không thể được thực hiện song song một cách hiệu quả trong quá trình sao chép tệp. Ví dụ, trong Explorer thời đại của Windows XP, một hành động chỉ bắt đầu sau khi một hành động khác hoàn thành, và bộ nhớ cache tệp hệ điều hành thay vào đó trở thành chi phí bổ sung ngay cả khi sao chép dữ liệu quy mô lớn. Mặc dù cơ chế xử lý song song đã được giới thiệu từ Windows Vista, nhưng các Explorer hiện tại vẫn không thể tận dụng tối đa lợi thế về tốc độ, có lẽ chủ yếu là do không sử dụng Direct I/O (cách xử lý bỏ qua cơ chế bộ nhớ cache của hệ điều hành) và thiếu các hoạt động I/O không đồng bộ được khởi xướng.
Có vẻ như các thao tác I/O không đồng bộ hiếm khi được thực hiện trong Explorer.
Dựa trên những quan sát này, ông Whitewater đã đưa ra ý tưởng thiết kế "thiết lập các luồng riêng biệt cho hoạt động đọc và ghi và tăng dung lượng bộ đệm", từ đó đưa ra FastCopy. Sau khoảng nửa năm phát triển, FastCopy chính thức được phát hành vào năm 2004 và được tối ưu hóa liên tục trong các phiên bản tiếp theo, bổ sung các tính năng như xử lý I/O không đồng bộ và thao tác I/O trực tiếp.
Ngoài ra, FastCopy cũng tính đến thời gian tìm kiếm của ổ cứng và thiết kế các thuật toán tối ưu hóa để đảm bảo dữ liệu được ghi vào vị trí có thời gian tìm kiếm ngắn nhất. Nó cũng sử dụng các chiến lược sao chép khác nhau tùy thuộc vào các tình huống khác nhau, chẳng hạn như giữa các ổ đĩa khác nhau, giữa cùng một ổ đĩa hoặc giữa HDD và SSD để đạt được hiệu suất tối ưu. Đối với SSD NVMe, FastCopy cũng được thiết kế tối ưu hóa tương ứng để đạt được hiệu suất tối đa do số lượng hàng đợi cao hơn (bắt đầu xử lý tác vụ). Điều quan trọng cần lưu ý là trong khi hàng đợi lớn có thể gây ra vấn đề với ổ cứng, hệ thống Windows cho phép ứng dụng xác định xem thiết bị lưu trữ là SSD hay HDD, vì vậy FastCopy có thể điều chỉnh chính sách hoạt động của mình tùy thuộc vào loại thiết bị lưu trữ mục tiêu. Ngược lại, Explorer dường như không tận dụng tối đa các công nghệ này trong lĩnh vực này.
Hợp tác với Samsung để tăng tốc
Phiên bản mới nhất của FastCopy là v5.8.1, được phát hành vào tháng 1 năm 2025, nhưng Whitewater hiện đang làm việc trên phiên bản v6.0.0 không được tiết lộ. Sự phát triển của phiên bản này bắt đầu khi Whitewater đề cập đến bản demo của FastCopy tại triển lãm Inter BEE 2024 trên phương tiện truyền thông xã hội và nói rằng "có khả năng tăng tốc hơn nữa". Sau đó, Samsung, đại lý ITG Marketing và ASK đã đề nghị cung cấp thiết bị thử nghiệm và hỗ trợ kỹ thuật.
Mô hình tùy chỉnh "Lenovo ThinkStation P8" như một thiết bị thử nghiệm
Các thiết bị thử nghiệm bao gồm một máy tính "Lenovo ThinkStation P8" tùy chỉnh. Trong bản demo của chương trình, tốc độ truyền trung bình khoảng 14,5GB/s khi sử dụng FastCopy để sao chép tệp khoảng 20GB của hộp cứng ngoài, và mặc dù đã nhanh hơn nhiều so với Explorer, nhưng vẫn thấp hơn khoảng 27GB/s đọc và ghi khoảng 24GB/s được hiển thị bởi phần mềm benchmark.
Để tìm hiểu lý do tại sao hiệu suất của thiết bị lưu trữ không hoạt động đầy đủ, ông Baishui đã tiến hành các thử nghiệm chuyên sâu với "Lenovo ThinkStation P8". Máy tính này được trang bị bộ xử lý AMD Threadripper Pro 7975WX và 8 ổ SSD Samsung 990 PRO, được kết nối thông qua thẻ RAID "R7608A" của HighPoint.
Thẻ RAID HighPoint "R7608A"
Được trang bị bộ tản nhiệt lớn để làm mát bộ điều khiển SSD và RAID
Ổ SSD được cài đặt là 990 PRO 2TB x 8
Kết quả thử nghiệm cho thấy quá trình đồng bộ hóa bên trong hệ điều hành đã trở thành nút thắt cổ chai trong môi trường I/O siêu nhanh hàng chục GB/s, thay vì đọc và ghi dữ liệu không đồng bộ. Một lõi CPU bị chiếm dụng hoàn toàn, dẫn đến không thể bắt đầu các hoạt động I/O không đồng bộ hơn nữa. Điều này làm cho tốc độ truyền của một lõi CPU duy nhất chỉ có thể đạt khoảng 28GB/s trong môi trường thẻ RAID HighPoint, trong khi tốc độ thấp hơn chỉ khoảng 13GB/s trong môi trường Windows RAID 0 (Strip Volume) thông thường.
Để giải quyết vấn đề này, Whitewater đã giới thiệu "Thread Pool dành riêng cho xử lý I/O" và cho phép nhiều lệnh đọc và ghi không đồng bộ được khởi chạy đồng thời từ Thread Pool này. Ngoài ra, ông đã thực hiện cơ chế "bắt đầu hoạt động I/O tiếp theo ngay khi một luồng nhất định hoàn thành xử lý I/O, bất kể thứ tự bắt đầu của lệnh".
Cuối cùng, phần cốt lõi của FastCopy đã được viết lại gần như hoàn toàn, bao gồm cả việc sửa đổi thư viện cơ bản. Mặc dù những thay đổi là rất lớn, ông Baishui đã gần như xác định được nút thắt tốc độ, vì vậy phiên bản này đã được hoàn thành trong khoảng 35 ngày phát triển.
Trên các thiết bị thử nghiệm, cuối cùng nó đã được thử nghiệm với hai bộ thẻ RAID để đảm bảo tốc độ đọc và ghi ở mức cao nhất. Miễn là không có tiết lưu nhiệt xảy ra, tốc độ sao chép tệp có thể tiếp cận tốc độ đọc 59GB/s và tốc độ ghi 53GB/s được ghi bởi phần mềm benchmark, gần như đạt đến hiệu suất tối đa của thiết bị.
Bản nâng cấp FastCopy cho phép sao chép các tập tin với tốc độ vượt quá 50GB/s. Số trong ngoặc đơn sau 52.154 trong phần TransRate (109.977) là tổng tốc độ đọc và viết.
Xác nhận tốc độ truyền dữ liệu vượt quá 55GB/s từ Windows Task Manager.
Những cải tiến của FastCopy cho phép sao chép tệp nhanh hơn 50GB/s. Bạn cũng có thể thấy tốc độ truyền dữ liệu vượt quá 55GB/s trong Task Manager.
Ông Baishui cho biết: "Trước đây tôi chỉ sử dụng thiết bị có tốc độ khoảng 20GB/s, vì vậy tôi không nhận ra rằng việc xử lý I/O siêu nhanh sẽ gặp vấn đề như vậy. Nhưng điều này sẽ xảy ra sớm hay muộn khi tốc độ thiết bị của người dùng tiếp tục tăng lên. Để khai thác tiềm năng của thiết bị, nỗ lực này rất có ý nghĩa. "
Nút cổ chai tốc độ tiếp theo: 90~100GB/s
Mặc dù việc phát hành FastCopy v6.0.0 sẽ mất một thời gian, nhưng các nút thắt tốc độ mới đã xuất hiện. Ngay cả với công nghệ được tìm thấy trong phiên bản thử nghiệm hiện tại, giới hạn trên của tốc độ truyền sẽ gần đạt được.
Rào cản tốc độ tiếp theo dự kiến sẽ vào khoảng 100GB/s và hiệu suất CPU và bộ nhớ cũng sẽ có tác động đáng kể.
Một trong những lý do là giới hạn băng thông bộ nhớ. Trong quá trình sao chép dữ liệu tệp, bộ nhớ cần thực hiện cả hoạt động đọc và ghi. Ví dụ: nếu bạn muốn thiết bị lưu trữ có tốc độ truyền 70-85GB/s, thì băng thông bộ nhớ cần phải tăng gấp đôi, tức là 140-170GB/s. Mặc dù về mặt lý thuyết có thể đạt được băng thông bộ nhớ như vậy thông qua Ryzen Threadripper hoặc nền tảng Xeon, nhưng rất khó để đạt được con số này trong các phép đo thực tế.
Ngoài ra, ngay cả khi vấn đề băng thông bộ nhớ đã được giải quyết thông qua nâng cấp phần cứng, một vấn đề khác là "các luồng chịu trách nhiệm khởi tạo hàng đợi rất khó song song và ở khoảng 50GB/s, một lõi CPU đã chiếm 50-60%. Nếu đạt 90-100GB/s, CPU sẽ chiếm 100% và không thể tăng tốc thêm nữa".
Ông Baishui cho biết ông đang xem xét phá vỡ giới hạn trên của phần thuật toán thông qua các phương pháp như xử lý phân tán. Tuy nhiên, một vấn đề khác cũng dần trở nên rõ ràng: thời gian xử lý tăng lên đáng kể khi chức năng xác minh được bật đồng thời trong quá trình sao chép.
Thuật toán băm "xxHash" được FastCopy sử dụng, mặc dù đã rất nhanh, giới hạn tốc độ là khoảng 14GB/s khi xử lý dữ liệu khối lượng lớn. Vì vậy, ông đã bắt đầu chuyển đổi phần băm thành xử lý song song.
Thêm quy trình xác minh có thể cải thiện độ tin cậy, nhưng nút cổ chai hiện tại là thời gian cần thiết để tính toán giá trị băm.
"Chúng tôi đã xác nhận rằng tốc độ khoảng 130GB/s có thể đạt được thông qua tính toán song song cây băm. Tuy nhiên, nếu bạn thực hiện cả xử lý dữ liệu và tính toán băm trên cả nguồn và đích sao chép, mỗi lần xử lý đạt tốc độ 50GB/s, bạn sẽ cần tổng cộng 200GB/s băng thông bộ nhớ. Ngưỡng cửa phần cứng để đáp ứng yêu cầu này sẽ rất cao. Bạch Thủy tiên sinh nói.
Băng thông bộ nhớ DDR5-6400 hiện tại chỉ cao hơn một chút so với 50GB/s (đối với kênh đơn), và ngay cả ThinkStation P8, một máy thử được trang bị 8 khe cắm bộ nhớ DDR5-4800, cũng chỉ đo băng thông bộ nhớ 190GB/s. Bởi vậy có thể thấy được, ngay cả thao tác đọc và ghi tập tin đơn giản, nếu muốn "dốc hết sức mình", đối với phần cứng tiêu dùng bình thường mà nói cũng là một nhiệm vụ vô cùng "gian khổ".
Ưu điểm của FastCopy trên các thiết bị lưu trữ thông thường
Mặc dù chúng ta đang nói về hàng chục GB/s hoặc thậm chí hàng trăm GB/s truyền tốc độ cao, nhưng trên thực tế, tốc độ sao chép Explorer đã trở thành một nút cổ chai ngay cả đối với phần cứng mà người dùng trung bình có thể tiếp cận.
Máy tính để bàn cao cấp được xây dựng bằng cách sử dụng các bộ phận ASUS ProArt được chuẩn bị trong ngày phỏng vấn (CPU: Core Ultra 7 265K/Bo mạch chủ: ASUS ProArt Z890-CREATOR WIFI).
SSD tích hợp trong PC là Samsung 9100 PRO.
Chúng tôi đã chuẩn bị một vỏ Thunderbolt 5 và đo tốc độ
Trang bị 990 PRO
Vào ngày phỏng vấn, các máy tính để bàn cao cấp được lắp ráp với các thành phần từ ASUS ProArt (CPU: Core Ultra 7 265K/Bo mạch chủ: ASUS ProArt Z890-CREATOR WIFI) đã được thử nghiệm. SSD tích hợp trong máy tính là Samsung 9100 PRO và SSD bên ngoài được kết nối qua Thunderbolt 5 là 990 PRO.
Trong các thử nghiệm, tốc độ truyền tệp giữa hai thiết bị lưu trữ này về mặt lý thuyết là 80 Gbps (khoảng 10 GB/s), nhưng tốc độ thực tế thậm chí không thể đạt được 2GB/s khi sử dụng Explorer để truyền.
Tuy nhiên, khi sử dụng FastCopy để chuyển, tốc độ có thể vượt quá 6GB/s và thời gian xử lý chỉ bằng một phần ba so với Explorer. Sự khác biệt về hiệu quả là rõ ràng. Những lợi ích của FastCopy đặc biệt rõ ràng khi xử lý chuyển dữ liệu lớn hoặc sao lưu thường xuyên và đáng được sử dụng tích cực.
Điểm chuẩn vượt quá 6GB/s.
Khi sao chép dữ liệu bằng Explorer, tốc độ đo thực tế ít hơn 2GB/s.
Với FastCopy, tôi có thể sao chép ở tốc độ trên 6GB/s, gần với tốc độ chuẩn.
Tôi xác nhận tốc độ vượt quá 6GB/s từ Windows Task Manager.
Bạn cũng có thể thấy trong Task Manager rằng tốc độ truyền dữ liệu thực sự vượt quá 6GB/s khi sử dụng FastCopy.
Mặc dù khả năng sao chép của Explorer đã được cải thiện kể từ thời Windows XP, nhưng từ kết quả thử nghiệm thực tế, tối ưu hóa cho các thiết bị tốc độ cao vẫn chưa đủ. Ông Whitewater cho biết ông sẵn sàng cung cấp hỗ trợ kỹ thuật FastCopy cho Microsoft nếu nó có thể giúp cải thiện. Sự phát triển trong tương lai của FastCopy rất đáng mong đợi.
Trải nghiệm hiệu suất tốc độ cao của FastCopy
Tại sự kiện "ASK★ FES 2025" của UDX Akihabara vào ngày 12 tháng 4 năm 2025 (thứ bảy) và ngày 13 tháng 4 năm 2025 (chủ nhật), gian hàng tiếp thị ITG sẽ giới thiệu trình diễn truyền tệp tốc độ cao của FastCopy, nơi người xem có thể trải nghiệm hiệu suất vượt trội của nó trực tiếp, chào mừng bạn đến tham quan.
Đăng vào 2025-04-29
广东
FastCopy Pro sao chép tập tin cho Windows Sao lưu phần mềm xóa
