🔗 源文來自：https://akiba-pc.watch.impress.co.jp/docs/topic/special/2005307.html
隨著PC儲存設備的效能不斷提升，PCIe 5.0時代的SSD速度已經接近15GB/s。 然而，很多人可能並不知道，這種高速效能在Windows資料總管中幾乎無法充分發揮。 即使內寘SSD速度再快，在資料總管中進行檔案複製時，速度往往只能達到數GB/s，難以突破瓶頸。
雖然在基準測試中可以看到符合規格的效能表現，但那僅僅是測試環境下的結果。 在實際使用資料總管進行檔案操作時，速度遠遠低於理論值，導致高速儲存設備的效能無法得到充分利用，成為一種“浪費”。
這種情況不僅存在於現有的PCIe 4.0和PCIe 5.0設備中，即使使用RAID卡連接多塊SSD以提升速度，或者通過Thunderbolt 5連接外部SSD，問題依然存在。 未來即使出現更高速的規格，只要Windows資料總管仍然是瓶頸，這一問題就無法解决。 隨著儲存設備效能的提升，用戶期望與實際體驗之間的差距會越來越大，這種影響也會更加明顯。
FastCopy Research Institute LLC董事兼首席執行官Hiroaki Shiramizu先生在ITG Marketing接受採訪
FastCopy的誕生背景
正是這種現狀讓“FastCopy”的開發者白水啟章先生感到不滿。 他通過獨特的設計理念，開發出了能够充分發揮儲存設備效能的工具，同時實現了高可靠性檔案複製和備份功能。
2024年11月，在“Inter BEE 2024”展會上，三星展臺上展示了一臺能够達到約59GB/s順序讀取速度的機器，令人驚歎。 當時，這臺機器主要用於展示8K視頻編輯的流暢性，但白水先生指出，即使儲存設備的高速效能讓編輯過程更加流暢，但如果素材數據和最終數據的傳輸（複製過程）不能同步提升，那麼整體效率仍然無法真正提高。 因為在資料總管中進行資料傳輸時，速度遠遠低於儲存設備的理論效能。
Inter BEE 2024上展出的聯想ThinkStation P8定制型號
此時記錄的連續讀取速度達到了驚人的近59GB/s。
FastCopy在這一場景中發揮了重要作用。 在展會的演示中，使用FastCopy進行高速檔案傳輸，通過搭載三星資料中心級SSD的HighPoint外置硬碟盒“RocketStor 6542AW”和上述聯想ThinkStation P8之間進行資料傳輸，展現了卓越的效能。
Inter BEE 2024上展出的CDFP連接外部機櫃“RocketStor 6542AW”
基準順序讀取速度約為27GB/s
使用FastCopy複製檔案的速度大約為14.5GB/s，速度相當快。
FastCopy是一款用於在Windows系統中將指定檔案或資料夾複製（或删除）到目標位置的工具。 個人使用完全免費，而具備商用功能的“Pro版”則需要付費購買。 FastCopy不僅在視頻製作領域得到了廣泛應用，還在國內外許多大型企業和政府機構中被採用，是一款經過“全球認可”的軟件。 白水先生還曾開發過在Windows 95時代推出的局域網內消息交流軟件“IP Messenger”，許多用戶可能也曾使用過。
FastCopy不僅具備簡單的複製功能，其“Pro版”還通過生成雜湊值來比較數據，驗證檔案是否正確複製，從而提高了資料傳輸的可靠性。
FastCopy自Windows XP時代就已經存在。 當時，白水先生就發現資料總管無法充分發揮硬碟的效能，並且在備份等操作中存在諸多不便。 正是出於對這些問題的不滿，他以“充分發揮效能，實現無壓力備份”為動力，開始了FastCopy的開發。
當我嘗試使用Windows資料總管在7GB/s級PCIe 4.0 SSD上複製檔案時，速度僅為2.5GB/s左右。
這是使用兩個讀寫速度超過5GB/s的SSD在Windows資料總管中複製數據時的速度，但速度只有2.5GB/s左右。
FastCopy為何能實現高速檔案複製？
白水先生指出，Windows資料總管在處理檔案複製時速度較慢的原因可能是多方面的。 雖然無法完全確定其內部處理機制，但他觀察到在檔案複製過程中，讀取和寫入操作似乎無法高效並行執行。 例如，在Windows XP時代的資料總管中，一個操作完成後另一個操作才開始，甚至在大規模數據複製時，作業系統檔案緩存反而會成為額外的開銷。 雖然從Windows Vista開始引入了並行處理機制，但現時的資料總管仍然無法充分發揮速度優勢，主要原因可能是沒有使用直接I/O（繞過作業系統緩存機制的處理管道），以及非同步I/O操作的發起數量不足。
看起來在Explorer中很少執行非同步I/O操作。
基於這些觀察，白水先生提出了“為讀取和寫入操作分別設定專用線程，並新增緩衝區容量”的設計理念，從而開發出了FastCopy。 經過大約半年的開發，FastCopy在2004年正式發佈，並在隨後的版本中不斷優化，新增了非同步I/O處理和直接I/O操作等功能。
此外，FastCopy還考慮了硬碟的尋道時間，並設計了優化算灋，以確保數據寫入到尋道時間最短的位置。 它還根據不同情况（例如不同驅動器之間、同一驅動器之間，或者HDD與SSD之間）採用不同的複製策略，以實現最佳效能。 對於NVMe SSD，由於其隊列（處理任務的發起）數量上限較高，FastCopy也進行了相應的優化設計，以充分發揮其效能。 值得注意的是，雖然大量隊列可能會對HDD造成問題，但Windows系統允許應用程序識別儲存設備是SSD還是HDD，囙此FastCopy可以根據目標儲存設備的類型調整操作策略。 相比之下，資料總管在這方面似乎並沒有充分利用這些科技。
與三星合作實現進一步的高速化
FastCopy的最新版本是2025年1月發佈的v5.8.1，但白水先生現時已經在開發未公開的v6.0.0版本。 這一版本的開發始於白水先生在社交媒體上提到FastCopy在“Inter BEE 2024”展會上的演示，並表示“還有進一步提升速度的可能”。 隨後，三星、代理商ITG行銷和ASK公司主動提出提供測試設備和技術支援。
作為測試設備的“聯想ThinkStation P8”定制機型
測試設備包括一臺定制的“聯想ThinkStation P8”電腦。 在展會的演示中，使用FastCopy進行外置硬碟盒的約20GB檔案複製時，平均傳送速率約為14.5GB/s，雖然已經比資料總管快得多，但仍低於基準測試軟體顯示的讀取速度約27GB/s和寫入速度約24GB/s。
為了找出儲存設備效能未能充分發揮的原因，白水先生使用這臺“聯想ThinkStation P8”進行了深入測試。 這臺電腦配備了AMD Threadripper Pro 7975WX處理器和8塊三星990 PRO SSD，通過HighPoint的RAID卡“R7608A”連接，堪稱頂級配置。
HighPoint RAID卡“R7608A”
配備大型散熱器來冷卻SSD和RAID控制器
安裝的SSD是990 PRO 2TB x 8
測試結果顯示，在數十GB/s的超高速I/O環境中，作業系統內部的同步處理過程成為了瓶頸，而不是數據的非同步讀寫操作本身。 一個CPU核心被完全佔用，導致無法進一步發起非同步I/O操作。 這使得在HighPoint RAID卡環境下，單個CPU核心的傳送速率只能達到約28GB/s，而在普通的Windows RAID 0（條帶卷）環境下，速度更低，僅為約13GB/s。
為了解决這一問題，白水先生引入了“專門用於I/O處理的執行緒池”，並允許從該執行緒池中同時發起多個讀取和寫入的非同步命令。 此外，他還實現了“無論命令的發起順序如何，只要某個線程完成I/O處理，就立即開始下一個I/O操作”的機制。
最終，FastCopy的覈心部分幾乎被完全重寫，包括對底層庫的修改。 雖然改動巨大，但白水先生已經大致找到了速度瓶頸所在，囙此在大約35天的開發時間內完成了這一版本。
在測試設備上，最終使用兩套RAID卡進行了測試，以確保讀取和寫入速度都能達到最高水准。 只要不發生熱節流，檔案複製速度可以接近基準測試軟體記錄的讀取速度59GB/s和寫入速度53GB/s，幾乎達到了設備的極限效能。
FastCopy陞級允許以超過50GB/s的速度複製檔案。 TransRate部分中52154後面括弧內的數位（109977）是讀寫的總速度。
從Windows工作管理員確認資料傳輸速度超過55GB/s。
FastCopy的改進使得檔案複製速度能够超過50GB/s。 在工作管理員中也可以看到資料傳輸速度超過了55GB/s。
白水先生表示：“之前我使用的設備速度只能達到20GB/s左右，所以我沒有意識到超高速I/O處理會有這樣的問題。 但隨著用戶設備速度的不斷提升，這種情況遲早會發生。 為了挖掘設備的潜力，這次的嘗試是非常有意義的。”
下一個速度瓶頸：90～100GB/s
儘管FastCopy v6.0.0的發佈還需要一段時間，但新的速度瓶頸已經出現。 即使採用當前測試版本中的科技，傳輸速率的上限也即將達到。
預計下一個速度障礙將在100GB/s左右，CPU和記憶體性能也將產生重大影響。
原因之一是記憶體頻寬的限制。 在檔案數據複製過程中，記憶體需要同時進行讀取和寫入操作。 例如，如果希望儲存設備的傳送速率達到70～85GB/s，那麼記憶體頻寬需要達到其兩倍，即140～170GB/s。 雖然理論上可以通過Ryzen Threadripper或Xeon平臺實現這樣的記憶體頻寬，但在實際測量中很難達到這一數值。
此外，即使通過硬體陞級解决了記憶體頻寬問題，另一個問題是“負責隊列發起的線程難以並行化，在50GB/s左右時，一個CPU核心的佔用率已經達到50～60%。 如果達到90～100GB/s，CPU核心的佔用率將達到100%，無法進一步提升速度”。
白水先生表示，他正在考慮通過分佈式處理等方法突破算灋部分的上限。 然而，另一個問題也逐漸顯現：當在複製過程中同時啟用驗證功能時，處理時間會大幅增加。
FastCopy使用的“xxHash”雜湊演算法雖然已經非常快速，但在處理大容量數據時，速度上限約為14GB/s。 囙此，他已經開始著手將雜湊計算部分改為並行處理。
添加驗證過程可以提高可靠性，但現時的瓶頸是計算雜湊值所需的時間。
“我們已經確認通過雜湊樹平行計算可以達到約130GB/s的速度。 然而，如果同時對複製源和目標進行資料處理和雜湊計算，每項處理速度都達到50GB/s，那麼總共需要200GB/s的記憶體頻寬。 滿足這一要求的硬體門檻將會非常高。 ”白水先生說道。
現時的DDR5-6400記憶體頻寬僅略高於50GB/s（單通道時），即使是配備了8個DDR5-4800記憶體插槽的測試機ThinkStation P8，其實際測量的記憶體頻寬也只有190GB/s。 由此可見，即使是簡單的檔案讀取和寫入操作，如果要“全力以赴”，對於普通消費級硬體來說也是一項非常“艱巨”的任務。
FastCopy在普通儲存設備上的優勢
雖然我們討論的是數十GB/s甚至數百GB/s的高速傳輸，但實際上，即使是普通用戶能够接觸到的硬體，資料總管的複製速度已經成為了瓶頸。
使用採訪當天準備的ASUS ProArt部件構建的高端臺式電腦（CPU:Core Ultra 7 265K/主機板：ASUS ProArt Z890-CREATOR WIFI）。
PC內寘的SSD是三星9100 PRO。
我們準備了一個Thunderbolt 5外殼並量測了速度
外殼配備990 PRO
在採訪當天，使用ASUS ProArt的組件組裝的高端案頭電腦（CPU:Core Ultra 7 265K/主機板：ASUS ProArt Z890-CREATOR WIFI）進行了測試。 電腦內寘的SSD是三星9100 PRO，通過Thunderbolt 5連接的外置SSD是990 PRO。
在測試中，這兩塊儲存設備之間的檔案傳送速率理論上應該是80Gbps（約10GB/s），但使用資料總管進行傳輸時，實際速度甚至無法達到2GB/s。
然而，使用FastCopy進行傳輸時，速度可以超過6GB/s，處理時間僅為資料總管的三分之一。 這種效率差异是顯而易見的。 在處理大型資料傳輸或定期備份時，FastCopy的優勢尤為明顯，值得積極使用。
基準測試超過了6GB/s。
使用資料總管複製數據時，實測速度不足2GB/s。
使用FastCopy，我能够以超過6GB/s的速度進行複製，接近基準速度。
我從Windows工作管理員確認速度超過6GB/s。
在工作管理員中也可以看到，使用FastCopy時資料傳輸速度確實超過了6GB/s。
自Windows XP時代以來，雖然資料總管的複製功能已經有所改進，但從實際測試結果來看，對於高速設備的優化仍然遠遠不夠。 白水先生表示，如果能够幫助改進，他願意向微軟提供FastCopy的技術支援。 FastCopy未來的發展值得期待。
體驗FastCopy的高速效能
2025年4月12日（週六）和4月13日（周日），在秋葉原UDX的“ASK★FES 2025”活動中，ITG行銷展臺將展示FastCopy的高速檔案傳輸演示機，觀眾可以現場體驗其卓越性能，歡迎前往參觀。
發佈於 2025-04-29
广东
FastCopy Pro Windows 檔案複製備份删除軟件
