Модернизация приложений. Часть 3

Алексей Федоров (сотрудник российского представительства компании Microsoft (alexeif@microsoft.com))

Утилита WinSAT и индекс WinEI

Процессор

Память

Диск

Графическая подсистема

Программные интерфейсы WinSAT

Доступ к данным WinSAT через WMI

В предыдущих статьях данного цикла мы начали обсуждение средств, входящих в состав операционной системы Windows, которые позволяют определять состояние памяти, задач, процессов, следить за производительностью, событиями, вычислять индекс производительности и получать данные из различных подсистем. В настоящей статье мы завершим обсуждение данной категории инструментов.

Утилита WinSAT и индекс WinEI

Для измерения общей производительности ключевых компонентов системы можно также использовать утилиту командной строки WinSAT (Windows System Assessment Tool). Данные, собираемые этой утилитой, лежат в основе Windows Experience Index (WinEI) — индекса производительности системы, отображаемого в панели управления в разделе Performance Information and Tools (рис. 1).

Рис. 1. Windows Experience Index

Для каждого компьютера рассчитывается базовый индекс, который может варьироваться в диапазоне от 1.0 до 7 (в Windows Vista индекс мог быть не более 5.9). Измерения проводятся в пяти группах: скорость процессора (CPU Assessment), памяти (Memory Assessment), графической подсистемы (DWM Assessment), игровой графики и мультимедиа (D3D Graphics Assessment, Media Assessment) и диска (Disk Assessment) — самый меньший индекс присваивается всей системе.

Полученные в результате измерения данные (а измерение в обязательном порядке проводится после установки операционной системы) применяются для определения того, какие компоненты системы, например Aero, будут активированы и, при необходимости, могут считываться приложениями для более точной настройки — интерфейса, графических возможностей и т.п. Утилита запускается командой WinSAT.exe (%windir%\System32\WinSAT.exe) и использует библиотеку WinSATAPI.dll.

Отдельные тесты могут быть запущены указанием соответствующего параметра командной строки. Например, команда

C:\>winsat disk –seq –read –n 0

выполнит измерение производительности диска 0 в тесте на последовательное чтение.

Помимо индивидуальных тестов WinSAT может выполнить описанную ранее общую оценку системы с предопределенными параметрами и сохранить результат в XML-файле. Результаты всех базовых тестов располагаются в каталоге %WinDir%\Performance\WinSAT, а файлы результатов выполнения отдельных тестов — в каталоге %WinDir%\Performance\WinSAT\DataStore. Изначальный результат измерения системы находится в файле YYYY-MM-DD HH.MM.SS.MSS Formal Assessment (Initial).WinSAT.XML, а результат самого последнего измерения системы — в файле YYYY-MM-DD HH.MM.SS.MSS Formal Assessment (Recent).WinSAT.XML, где и в том, и в другом случае первая группа в имени файла указывает дату и время создания отчета.

Для выполнения общей оценки системы следует выполнить команду, приведенную на рис. 2.

Рис. 2. Выполнение теста общей оценки системы

C:\>winsat formal

Давайте рассмотрим каждый групповой тест и узнаем, что и как в нем измеряется и как можно использовать полученные данные.

Процессор

Тест процессора включает несколько операций, и результат каждой из них отображается отдельно. Применяются два типа нагрузочных тестов — шифрование и сжатие.

В случае шифрования выделяются два буфера — источник и приемник указанного размера, и при этом источник заполняется случайными данными. Далее с помощью стандартных функций Win32 Cryptographic APIs — CryptEncrypt() и CryptDecrypt() — данные шифруются и расшифровываются. При тестировании с помощью Read Time Stamp Counter (RDTSC) измеряется время обеих операций.

В случае сжатия также выделяется два буфера — источник и приемник указанного размера, но источник заполняется определенными данными. Далее используются функции RtlCompressBuffer() и RtlDecompressBuffer(), применяющие алгоритм сжатия LZNT1 — тот же, что используется файловой системой NTFS. Содержимое источника сжимается в приемник, а затем содержимое приемника распаковывается в источник. При тестировании с помощью Read Time Stamp Counter (RDTSC) измеряется время обеих операций.

Для выполнения теста процессора используйте команду

C:\>winsat cpuformal

В Windows Vista результаты тестирования процессора делятся на три категории:

• 2.0-4.7 — одноядерный процессор с частотой порядка 850 МГц типа K7 или P4;
• 4.8 и выше — стандартный двухъядерный процессор;
• до 5.8 — высокопроизводительный двухъядерный процессор.
• В Windows 7 диапазон индексов процессора расширен для поддержки 8- и 16-ядерных процессоров. Добавлены следующие категории:
• до 5.9 — системы с одним или двумя физическими ядрами;
• 6.0-6.5 — высокопроизводительный двухъядерный процессор;
• 6.5-6.9 — новые процессоры AMD Phenom X3 с тремя ядрами;
• выше 7 — четырехъядерные процессоры;
• 7.9 — новые процессоры AMD Opteron с шестью ядрами (рис. 3).

Как и в случае с графикой (табл. 1), диапазоны индексов процессора указывают на его применимость для решения тех или иных задач.

Таблица 1. Индексы процессора

Рис. 3. Выполнение теста процессора

Память

Производительность памяти является одним из ключевых факторов, определяющих производительность всей системы и оптимальное выполнение компьютерных игр, программ редактирования и обработки фото- и видеоматериалов, а также выполнения других вычислительных задач. Тест памяти вычисляет ее пропускную способность, выполняя последовательность операций копирования из буфера в буфер (рис. 4).

Рис. 4. Выполнение теста памяти

В Windows Vista использовались правила назначения индексов производительности памяти в зависимости от объема установленной в системе памяти. В Windows 7 набор правил расширен — правила для Windows Vista и Windows 7 приведены в табл. 2.

Таблица 2. Индексы производительности памяти для Windows Vista и Windows 7

Диск

Тестирование производительности диска в Windows Vista проводилось на основе теста последовательной записи. Этого было достаточно для базовой проверки механических дисков, но с появлением SSD-дисков потребовалось расширить набор тестов. В Windows 7 были добавлены следующие тесты:

• случайное чтение всего диска;
• проверка сброса данных на диск;
• проверка производительности гибридных устройств с NVRAM (рис. 5).

Общие правила присвоения индексов производительности в Windows 7 представлены в табл. 3.

Таблица 3. Индексы производительности жестких дисков в Windows 7

Рис. 5. Выполнение теста диска

Графическая подсистема

Тестирование графической подсистемы осуществляется проверкой функциональных возможностей видеокарты для поддержки Desktop Window Manager (DWM). В наше время многие графические карты оптимизированы для игровых сценариев, при том что бизнес-приложения не имеют столь высоких требований, как компьютерные игры. Кроме того, большинство индустриальных тестов неприменимо для тестирования бизнес-сценариев.

Таким образом, включение в состав измерения системы теста выполнения бизнес-сценариев (рис. 6) позволяет получить индекс графической подсистемы относительно DWM и, в частности, ответить на такой популярный вопрос: «Почему я не могу включить подсистему Aero?»

Рис. 6. Тестирование графической подсистемы

В Windows 7 DWM использует функции DirectX10, поэтому тестирование графической подсистемы теперь поддерживает тесты для DirectX10. Результаты этих тестов показывают, насколько система поддерживает композитный рабочий стол (desktop composition) и используется DWM для принятия решения о включении или отключении подсистемы Aero. Результаты могут быть распределены по группам, представленным в табл. 4.

Таблица 4. Индексы производительности графической подсистемы в Windows 7

Игровая графика

Тестирование игровой графики позволяет измерить производительность системы при выполнении сценариев трехмерных игр. Цели проверки заключаются в нагрузочном тестировании графической подсистемы и проверке корректной работы драйверов графических карт. Выполняются следующие четыре основных теста: Batch Limited — отрисовка большого количества небольших объектов с целью проверки драйвера, Fill-rate Memory Limited — проверка возможности читать и записывать данные из памяти, Fill-rate Shader Limited — текстурная отрисовка, проверка вычислительных возможностей и Fill-rate Shader Limited — проверка вычислительных возможностей.

Также для проверки игровой графики выполняются различные мультимедийные тесты, включающие проверку воспроизведения видео и использования различных декодеров (только в Windows 7 — тест MediaEx, рис. 7).

Рис. 7. Тестирование игровой графики

Результаты тестирования графических возможностей разделяются на несколько групп — для адаптеров с поддержкой DirectX 9 индекс ограничивается числом 5.9, DirectX 10 требует более высокого индекса. Результаты могут быть распределены по группам согласно табл. 5.

Таблица 5. Индексы, характеризующие мультимедийные возможности

При измерении мультимедийных возможностей учитывается поддержка воспроизведения видеоклипов разного формата: WMV, MPEG-2 и H.264 в режиме High Definition. Результаты могут быть распределены по группам согласно табл. 6.

Таблица 6. Индексы, характеризующие поддержку воспроизведения видеоклипов

Программные интерфейсы WinSAT

Начиная с операционной системы Windows Vista у разработчиков появилась возможность использовать программные интерфейсы WinSAT для запуска отдельных тестов и получения результатов уже проведенных тестов. Программные интерфейсы описаны в заголовочном файле WinSATComInterfaceI.h и реализованы в библиотеке WinSATAPI.dll (%windir%\system32\WinSATAPI.dll).

Для запуска формального измерения системы служит метод InitialFormalAssessment интерфейса IInitiateWinSATAssessment. Результаты формального измерения сохраняются в стандартной папке и могут быть затем извлечены и обработаны. Для получения уведомлений о прогрессе измерения системы или о завершении процесса применяется интерфейс IWinSATInitiateEvents.

Для получения результатов общего тестирования системы и ее отдельных компонентов используются соответствующие программные интерфейсы. Общий индекс системы может быть получен с помощью метода IQueryRecentWinSATAssessment::get_Info, возвращающего интерфейс IProvideWinSATResultsInfo. Затем вызывается метод IProvideWinSATResultsInfo::get_SystemRating, возвращающий общий индекс системы.

Для получения индекса отдельных компонентов сначала вызывается метод IQueryRecentWinSATAssessment::get_Info, возвращающий интерфейс IProvideWinSAT-ResultsInfo. Затем для каждого компонента вызывается метод IProvideWinSATAssessmentInfo::get_Score.

Для доступа к информации, сохраненной в XML-файлах (посредством опции командной строки –xml), следует применять метод IQueryRecentWinSATAssessment::get_XML, возвращающий детали общего измерения системы, и метод IQueryAllWinSATAssessments::get_AllXML для доступа к результатам для отдельных компонентов. XML-схема описана в MSDN по адресу: http://msdn.microsoft.com/en-us/library/aa969210(VS.85).aspx.

В листинге показано, как с помощью программных интерфейсов WinSAT выполнить измерение системы и получить уведомление о прогрессе выполнения тестов:

#include <windows.h>

#include <stdio.h>

#include <conio.h> // для kbhit()

#include <winsatcominterfacei.h>

#pragma comment(lib, "ole32.lib")

// Класс, реализующий IWinSATInitiateEvents. Используется

// для получения информации о прогрессе и завершении тестов

class CWinSATCallbacks : public IWinSATInitiateEvents

{

LONG m_lRefCount;

public:

CWinSATCallbacks() {m_lRefCount = 1;};

~CWinSATCallbacks() {};

HRESULT __stdcall QueryInterface(REFIID riid, LPVOID *ppvObj);

ULONG __stdcall AddRef();

ULONG __stdcall Release();

HRESULT __stdcall WinSATComplete(HRESULT hr, LPCWSTR description);

HRESULT __stdcall WinSATUpdate(UINT currentTick, UINT tickTotal,

            LPCWSTR currentState);

};

HRESULT CWinSATCallbacks::QueryInterface(REFIID riid, LPVOID* ppvObj)

{

if (riid == __uuidof(Iunknown) ||

riid == __uuidof(IWinSATInitiateEvents))

{

*ppvObj = this;

}

else

{

*ppvObj = NULL;

return E_NOINTERFACE;

}

AddRef();

return NOERROR;

}

ULONG CWinSATCallbacks::AddRef()

{

return InterlockedIncrement(&m_lRefCount);

}

ULONG CWinSATCallbacks::Release()

{

ULONG ulCount = InterlockedDecrement(&m_lRefCount);

if(0 == ulCount)

{

delete this;

}

return ulCount;

}

// Вызывается при завершении работы WinSAT или возникновении ошибки

HRESULT CWinSATCallbacks::WinSATComplete(HRESULT hr, LPCWSTR description)

{

if (SUCCEEDED(hr))

{

wprintf(L"\n*** %s", description);

}

else

{

wprintf(L"\n*** Ошибка выполнения. Код 0x%x (%s)\n",

hr, description);

}

return S_OK;

}

// Вызывается для отображения прогресса

HRESULT CWinSATCallbacks::WinSATUpdate(UINT currentTick, UINT tickTotal, LPCWSTR currentState)

{

If (tickTotal > 0)

{

wprintf(L"\n*** Процесс выполнения: %u%%\n", 100*currentTick/tickTotal);

wprintf(L"*** Выполняемый тест: %s\n\n", currentState);

}

return S_OK;

}

void main(void)

{

HRESULT hr = S_OK;

IInitiateWinSATAssessment* pAssessment = NULL;

CWinSATCallbacks* pCallbacks = NULL;

CoInitializeEx(NULL, COINIT_APARTMENTTHREADED);

hr = CoCreateInstance(__uuidof(CInitiateWinSAT),

NULL,

CLSCTX_INPROC_SERVER,

__uuidof(IInitiateWinSATAssessment),

(void**)&pAssessment);

if (FAILED(hr))

{

wprintf(L"Ошибка создания экземпляра IInitiateWinSATAssessment.

            Код 0x%x.\n", hr);

goto cleanup;

}

wprintf(L"Выполнение тестирования.\n");

pCallbacks = new CWinSATCallbacks();

if (NULL == pCallbacks)

{

wprintf(L" Ошибка создания экземпляра CWinSATCallbacks.\n");

goto cleanup;

}

hr = pAssessment->InitiateFormalAssessment(pCallbacks, NULL);

if (FAILED(hr))

{

wprintf(L"Ошибка InitiateFormalAssessment. Код 0x%x.\n", hr);

goto cleanup;

}

while (!_kbhit())

Sleep(10);

cleanup:

if (pAssessment)

pAssessment->Release();

if (pCallbacks)

pCallbacks->Release();

CoUninitialize();

}

В листинге показан пример использования программных интерфейсов WinSAT из управляемого кода на языке C#:

Namespace WinSATDemo

{

class Program

{

[STAThread]

static void Main()

{

CQueryWinSATClass q = new CQueryWinSATClass();

if (q.Info.AssessmentState ==

WINSAT_ASSESSMENT_STATE.WINSAT_ASSESSMENT_STATE_VALID

|| q.Info.AssessmentState ==

WINSAT_ASSESSMENT_STATE.WINSAT_ASSESSMENT_STATE_INCOHERENT_WITH_HARDWARE)

{

string format = "{0,-18} {1,-56} {2:N1}";

string seperator = String.Format(format, new string(‘-‘, 18), new

string(‘-‘, 56), new string(‘-‘, 3));

Console.WriteLine("{0} on {1}", q.Info.RatingStateDesc,

q.Info.AssessmentDateTime);

Console.WriteLine();

Console.WriteLine(format, "Категория", "Описание", "Индекс");

Console.WriteLine(seperator);

Ienumerator e =

Enum.GetValues(typeof(WINSAT_ASSESSMENT_TYPE)).GetEnumerator();

while (e.MoveNext())

{

IProvideWinSATAssessmentInfo I =

q.Info.GetAssessmentInfo((WINSAT_ASSESSMENT_TYPE)e.Current);

Console.WriteLine(format, i.Title, i.Description, i.Score);

}

Console.WriteLine(seperator);

Console.WriteLine(format, "Базовый индекс",

"Определенный как низший в наборе", q.Info.SystemRating);

}

}

}

}

Доступ к данным WinSAT через WMI

Для доступа к основным данным WinSAT через Windows Management Instrumentation (WMI) следует использовать класс Win32_WinSAT, который описывается следующей структурой:

class Win32_WinSAT

{

string TimeTaken;

real32 WinSPRLevel;

uint32 WinSATAssessmentState;

real32 MemoryScore;

real32 CPUScore;

real32 DiskScore;

real32 D3Dscore;

real32 GraphicsScore;

};

Описание свойств класса Win32_WinSAT приведено в табл. 7.

Таблица 7. Описание свойств класса Win32_WinSAT

В PowerShell выполнение команды

PS>Get-WmiObject Win32_WinSAT

отображает данные, показанные на рис. 8.

Рис. 8. Отображение данных с помощью команды Get-WmiObject Win32_WinSAT

***

В этой и двух предыдущих статьях мы ознакомились с рядом утилит, входящих в состав операционной системы и позволяющих получить основные характеристики системы, включая ее настройки, данные о производительности и т.п. Мы также получили представление о базовых возможностях скриптовой программы PowerShell и рассмотрели, как работает утилита WinSAT, вычисляющая производительность системы.

В следующей публикации мы поговорим об обеспечении стабильной работы приложений, приведем ряд рекомендаций и обсудим различные механизмы, предоставляемые операционной системой.

КомпьютерПресс 03'2011