Как настроить кэш диска

Системный кэш: что это, для чего используется и как изменить его размер в Windows?

Большинство пользователей компьютеров слышали о понятии системного кэша, но только далеко не все четко себе представляют, что это такое и для чего нужно. А многие, до конца не разобравшись, какая роль отводится этому компоненту в операционной системе, сразу пытаются производить с ним действия, касающиеся изменения размера. Насколько целесообразно производить изменение установленных по умолчанию параметров — рассмотрим далее.

Для чего нужен кэш, и насколько целесообразно его увеличение?

Начнем с того, что есть несколько видов кэша. Системный кэш, как уже понятно, используется под нужд Windows, а кэш программ предназначен для корректного функционирования приложений. Чаще всего с понятием кэша пользователи сталкиваются при работе с интернет-браузерами. Но что это такое и для чего нужно? Кэш, вне зависимости от типа, является своеобразным хранилищем временных файлов, за счет использования которых увеличивается скорость загрузки программы или открытие тех же страниц в Интернете. То есть пользователь имеет дело с неким резервируемым на жестком диске пространством, которое используется операционной системой или отдельно взятым приложением. Как увеличить системный кэш или кэш программ, пока не рассматриваем. Для начала давайте определимся, стоит ли это вообще делать? С одной стороны, нет ничего плохого в том, чтобы зарезервировать для хранения временных файлов побольше места на диске. Так думает большинство рядовых пользователей. Но на самом деле кэш можно увеличивать только до определенной степени, поскольку установка слишком большого размера приведет к тому, что системе при выполнении какой-то операции придется перебрать слишком много объектов для загрузки, пока она найдет необходимый. Соответственно, и время запуска программ существенно снизится. Кроме того, следует обратить внимание, что кэш резервируется на жестком диске, а скорость обращения к нему может существенно снижаться, например при возникновении ошибок, фрагментации файлов и т. д.

Как увеличить системный кэш в Windows 7 или в другой системе?

Теперь перейдем непосредственно к изменению размера резервируемого пространства. Для начала рассмотрим системный кэш Windows 7.

Для автоматического увеличения его размера необходимо использовать меню свойств компьютера с переходом к дополнительным настройкам. В параметрах быстродействия на вкладке «Дополнительно» необходимо отметить пункт оптимизации работы фоновых служб и кэша. Считается, что именно таким способом можно несколько снизить нагрузку на оперативную память и ускорить запуск программ.

Параметры файла подкачки

Иногда наряду с изменением размера кэша в сторону увеличения некоторые специалисты рекомендуют произвести дополнительные действия с так называемым файлом подкачки, который отвечает за работу и использование виртуальной памяти – такого же резервируемого объема на жестком диске, но используемого для выгрузки программных компонентов в случае нехватки оперативной памяти. Как и в случае с системным кэшем, нужно быть предельно осторожным. При малом объеме ОЗУ файл подкачки действительно можно немного увеличить, установив для него значение, которое в 1,5-2 раза превышает определяемое или рекомендуемое системой по умолчанию. Но и тут следует помнить, что при установке слишком большого объема можно добиться обратного эффекта, когда программы в приоритете будут производить обращение не к оперативной, а к виртуальной памяти. Повторимся: скорость доступа к винчестеру ниже, чем к планкам ОЗУ. Из-за этого мы получаем торможение программ при запуске или в процессе работы.

Негласно считается, что при установленных объемах оперативной памяти на уровне 8 Гб и более файл подкачки можно отключить вовсе, что никаким образом не скажется на работоспособности системы в отрицательную сторону. Наоборот, иногда можно добиться повышения производительности.

Параметры системного кэша в системном реестре

Параметры виртуальной памяти или кэша можно поменять и в системном реестре. Что касается стандартного автоматизированного увеличения системного кэша Windows 10, его лучше производить как раз именно в этом редакторе (regedit). Здесь нужно использовать ветку HKLM и через раздел SYSTEM и параметры текущего контроля перейти к папке MemoryManagement.

Здесь нас интересуют два параметра: DisablePagingExecutive и LargeSystemCache, которым могут быть присвоены значения либо нуля (отключение), либо единицы (включение). Первый ключ фактически дублирует отключение виртуальной памяти, а второй увеличивает системный кэш (система будет использовать не 8 Мб, установленных по умолчанию, а всю память, за исключением последних 4 Мб).

Настройки кэша в веб-обозревателях

В браузерах тоже имеются настройки, относящиеся к кэшу. Соответственно, резервируемый объем можно изменить. Для этого используются соответствующие настройки. Правда, в зависимости от разработчика самого обозревателя они могут находиться в совершенно разных разделах.

Например, в старой версии «Оперы» опции выставляются в настройках истории. В новой модификации браузера следует использовать свойства ярлыка, а в пути к исполняемому файлу в поле типа объекта дописать сочетание —disk-cache-size=Объем и нужный размер кэша в килобайтах (например, для 1 Гб это будет 1073741824 Кб).

Очистка кэша

С изменением размера кэша вроде бы все понятно. В завершение остается добавить, что производить очистку кэша рекомендуется если не постоянно, то хотя бы периодически, поскольку накопление временных файлов может существенно замедлять работу и системы, и программ. Производить эти действия в Windows можно путем обычной очистки системного диска, в браузерах – очисткой истории посещений, кэша и файлов Cookies.

Более удобным является использование всевозможных программ-оптимизаторов, в которых необходимо просто задействовать соответствующие модули оптимизации системы и очистки конфиденциальности в разделе выполнения проверки и устранения проблем в один клик.

Источник

Включить, отключить кэширование записи на диск в Windows 10/8/7

Кэширование записи на диск – это функция, которая повышает производительность системы за счет включения кэширования записи на устройстве. Это функция, которая в настоящее время доступна почти на всех дисках. Преимущество кэширования записи на диск заключается в том, что он позволяет приложениям работать быстрее, позволяя им продолжать работу, не дожидаясь записи запросов на запись данных на диск.

Допустим, вы сохранили файл. Теперь, когда вы сохраняете его, Windows отмечает, что вы хотите сохранить файл на жестком диске. Эта информация временно сохраняется в памяти Windows, и позже он запишет этот файл на жесткий диск. После записи файла на жесткий диск кэш отправит в Windows подтверждение того, что файл был записан на жесткий диск, и теперь его можно безопасно удалить из кэша.

Кэширование записи диска фактически не записывает данные на жесткий диск, это происходит через некоторое время, через некоторое время. Но в случае отключения питания или сбоя системы данные могут быть потеряны или повреждены. Таким образом, хотя кэширование записи на диск может повысить производительность системы, оно также может повысить вероятность потери данных в случае сбоя питания или сбоя системы.

Если вы видите следующие сообщения об ошибках, вы можете проверить, помогает ли отключение кэширования записи на диск:

Ошибка задержки записи Windows

Ошибка отложенной записи.

Отключить или отключить кэширование записи на диск

При желании вы можете отключить кэширование записи на диск на своем компьютере с Windows. Вы можете включить или отключить эту функцию с помощью оснастки «Управление дисками».

Выполните эту процедуру, чтобы отключить кэширование записи на диск. Откройте папку «Компьютер»> «Диск C»> вкладка «Свойства»> «Оборудование»> выберите «Диск»> нажмите кнопку «Свойства»> вкладка «Политики».

Здесь вы можете снять флажок Включить кэширование записи на устройстве . Нажмите Применить/ОК> Выход. На съемных USB-устройствах вы можете вместо этого выбрать вариант «Быстрое удаление».

Вы также можете сделать то же самое, открыв Диспетчер устройств , щелкнув правой кнопкой мыши на жестком диске и выбрав Свойства> вкладка Политики.

Обратите внимание, что после отключения кэширования записи на диск ваш жесткий диск может работать немного медленнее и может повлиять на общую производительность системы вашего компьютера с Windows.

Источник

Общие сведения о кэше локальных дисковых пространств

Область применения: Windows Server 2022, Windows Server 2019, Windows Server 2016

Локальные дисковые пространства имеют встроенный кэш на стороне сервера для повышения производительности хранилищ. Это большой, постоянно работающий в режиме реального времени кэш чтения и записи. При включении локальных дисковых пространств кэш настраивается автоматически. В большинстве случаев никакого ручного управления не требуется. Способ работы кэша зависит от типов имеющихся накопителей.

Видео ниже рассказывает о принципах работы кэширования для локальных дисковых пространств, а также о других аспектах проектирования.

Аспекты проектирования локальных дисковых пространств
(20 минут)

Типы накопителей и варианты развертывания

дисковые пространства Direct в настоящее время работает с четырьмя типами запоминающих устройств:

Тип диска	Описание
	PMem — это постоянная память, новый тип хранения с низкой задержкой и высокой производительностью.
	NVMe (Non-Volatile Memory Express) — это твердотельные диски, подключенные непосредственно к шине PCIe. Распространенные форм-факторы: 2,5 дюйма U.2, плата расширения PCIe (AIC) и M.2. NVMe предлагает больше операций ввода-вывода в секунду и пропускную способность с низкой задержкой, чем любой поддерживаемый нами тип диска, за исключением PMem.
	SSD относится к твердотельным накопителям, которые подключаются через стандартный интерфейс SATA или SAS.
	HDD относится к ротации, магнитным жестким дискам, которые обеспечивают большой объем хранилища.

Их можно комбинировать различными способами, которые группируются по двум категориям: «все-Flash» и «гибридные».

Варианты развертывания только с флэш-накопителями

Развертывания на базе флэш-технологии ориентированны на максимальную производительность хранилища и не используют вращающиеся жесткие диски (HDD).

Варианты гибридного развертывания

Гибридные развертывания предназначены для обеспечения баланса производительности и емкости или увеличения емкости и включают в себя вращающиеся жесткие диски (HDD).

Кэш-накопители выбираются автоматически

При развертывании с несколькими типами накопителей локальные дисковые пространства автоматически используют для кэша все самые быстрые накопители. Остальные диски используются для хранения.

Скорость работы накопителя определяется согласно следующей иерархии.

Например, если у вас есть накопители NVMe и SSD, NVMe будут использоваться в качестве кэша для SSD.

Если у вас есть твердотельные накопители (SSD) и жесткие диски, SSD будут использоваться в качестве кэша для жестких дисков.

Кэш-накопители не добавляют полезной емкости хранения. Все данные, хранящиеся в кэше, хранятся и в других местах или будут храниться там после их переноса из кэша на устройство. Это означает, что общая номинальная емкость хранения в развернутой системе является суммой емкостей накопителей-хранилищ.

Если все накопители принадлежат к одному типу, кэш не настраивается автоматически. Вы можете вручную задать более износостойкие накопители в качестве кэша для менее износостойких накопителей того же типа. Соответствующие инструкции см. в разделе Ручная настройка.

При развертывании систем только с накопителями NVMe или SSD (особенно небольших масштабов) отсутствие кэш-накопителей может значительно повысить экономичность хранения.

Режим работы кэша задается автоматически

Поведение кэша определяется автоматически на основе типов дисков, которые кэшируются. При кэшировании твердотельных накопителей (например, кэширование NVMe для дисков SSD) кэшируются только операции записи. При кэшировании жестких дисков (например, когда жесткие диски кэшируются накопителями SSD) кэшируются операции и чтения, и записи.

Кэширование только операций записи для развертываний только с флэш-накопителями

При кэшировании твердотельных накопителей (NVMe или SSDs) кэшируются только операции записи. Это снижает износ накопителей-хранилищ, так как многие операции записи и перезаписи могут быть объединены в кэше и затем перенесены на устройство только при необходимости, что сокращает общий поток данных на накопители-хранилища и увеличивает срок их службы. Поэтому для кэша рекомендуется выбирать более износостойкие и оптимизированные для записи накопители. Накопители-хранилища в целом могут иметь менее высокий ресурс записи.

Поскольку операции чтения не влияют существенно на продолжительность срока службы флэш-накопителей и поскольку твердотельные накопители обычно имеют низкую задержку чтения, то операции чтения не кэшируются — чтение выполняется непосредственно с накопителей-хранилищ (за исключением ситуаций, когда данные были записаны совсем недавно и еще не перенесены из кэша на устройство). Это позволяет ориентировать работу кэша исключительно на операции записи, повышая их эффективность.

Это приводит к тому, что характеристики записи (например, задержка записи) определяются кэш-накопителями, а характеристики чтения — накопителями-хранилищами. И те, и другие согласованы, предсказуемы и унифицированы.

Кэширование операций чтения и записи для гибридных развертываний

При кэшировании жестких дисков (HDD) кэшируются операции чтения и записи с тем, чтобы обеспечить для них показатели задержки, как при использовании флэш-накопителей (зачастую улучшив примерно в 10 раз). Кэш чтения хранит недавно считанные и часто считываемые данные для организации быстрого доступа к ним и сведения к минимуму объема произвольных обращений к жестким дискам. (Из-за задержек во время операций поиска и раскрутки диска вызванные произвольными обращениями к жесткому диску потери времени и задержки имеют существенное значение.) Операции записи кэшируются, чтобы объединить последовательности запросов, а также объединить операции записи и перезаписи для снижения общего потока данных на накопители-хранилища.

В локальных дисковых пространствах реализован алгоритм, который устраняет произвольный порядок операций записи перед их переносом из кэша на устройство и эмулирует шаблон ввода-вывода, который выглядит последовательным, даже если реальные операции ввода-вывода, инициируемые рабочей нагрузкой (например, виртуальными машинами), имеют произвольный порядок. Это позволяет увеличить количество операций ввода-вывода в секунду и пропускную способность для жестких дисков.

Кэширование в развертываниях с накопителями всех трех типов

При наличии накопителей всех трех типов накопители NVMe обеспечивают кэширование для твердотельных накопителей (SSD) и жестких дисков. Режим работы соответствует описанному ранее: для накопителей SSD кэшируются только операции записи, для жестких дисков — операции чтения и записи. Работа по кэшированию жестких дисков равномерно распределяется среди кэш-накопителей.

Итоги

В этой таблице приведена сводная информация о том, какие накопители используются для кэширования, какие — для хранения данных и как осуществляется кэширование в каждом варианте развертывания.

Развертывание	Кэш-накопители	Накопители-хранилища	Режим кэширования (по умолчанию)
Только NVMe	Нет (как вариант — настройка вручную)	NVMe	Только запись (если настроено)
Только SSD	Нет (как вариант — настройка вручную)	SSD	Только запись (если настроено)
NVMe + SSD	NVMe	SSD	Только на запись
NVMe + жесткий диск	NVMe	HDD	Чтение + запись
SSD + жесткий диск	SSD	HDD	Чтение + запись
NVMe + SSD + жесткий диск	NVMe	SSD + жесткий диск	Для жесткого диска — чтение + запись, для SSD — только запись

Серверная архитектура

Кэш реализуется на уровне накопителя: отдельные кэш-накопители на одном сервере привязаны к одному или нескольким накопителям-хранилищам на том же сервере.

Поскольку кэш находится ниже остального стека программно-определяемого хранилища Windows, он не использует такие концепции, как дисковые пространства или отказоустойчивость, и не нуждается в них. Можно считать это созданием «гибридных» накопителей (частично флэш-накопителей, частично дисковых), которые затем предоставляются операционной системе Windows. Как и в случае с реальным гибридным накопителем, перемещение в режиме реального времени «горячих» и «холодных» данных между более быстрыми и более медленными зонами физического носителя почти незаметно извне.

С учетом того, что устойчивость в локальных дисковых пространствах реализуется как минимум на уровне сервера (то есть, копии данных всегда записываются на разные сервера; не более одной копии на сервер), на данные в кэше распространяются те же преимущества устойчивости, что и на данные не в кэше.

Например, при использовании трехстороннего зеркалирования три копии любых данных записываются на разные серверы и оказываются там в кэше. Вне зависимости от того, будут ли они позднее перенесены из кэша на устройство или нет, три эти копии всегда существуют.

Привязки к накопителям являются динамическими

Привязка кэш-накопителей к накопителям-хранилищам может иметь любой коэффициент — от 1:1 до 1:12 и так далее. Он настраивается динамически всякий раз, когда добавляются или удаляются накопители, например при увеличении масштаба системы или после сбоев. Это означает, что вы можете добавлять кэш-накопители или накопители-хранилища независимо друг от друга, когда это необходимо.

Рекомендуется делать число накопителей-хранилищ кратным числу кэш-накопителей для соблюдения симметрии. Например, если у вас четыре кэш-накопителя, то при наличии восьми накопителей-хранилищ (соотношение 1:2) производительность будет более постоянной, чем при наличии семи или девяти накопителей-хранилищ.

Обработка сбоев кэш-накопителей

При сбое в работе кэш-накопителя все операции записи, которые еще не были перенесены из кэша на устройство, теряются на локальном сервере, то есть существуют только в других копиях (на других серверах). Так же, как и при сбоях других накопителей, дисковые пространства могут выполнять автоматическое восстановление и делают это, обращаясь к сохранившимся копиям.

В течение небольшого периода времени накопители-хранилища, которые были привязаны к отказавшему кэш-накопителю, будут отображаться как неисправные. После повторной привязки кэша (выполняется автоматически) и завершения восстановления данных (выполняется автоматически) они снова будут отображаться как исправные.

Этот сценарий показывает, почему для поддержания работоспособности сервера требуется не менее двух кэш-накопителей на сервер.

Затем можно заменить кэш-накопитель, следуя стандартной процедуре замены любых накопителей.

Может потребоваться отключение питания для безопасной замены накопителя NVMe в виде дополнительной карты (AIC) или в форм-факторе M.2.

Связь с другими кэшами

Существует несколько других несвязанных друг с другом кэшей в стеке программно-определяемого хранилища Windows. Примерами могут служить кэш обратной записи дисковых пространств и кэш чтения в памяти общего тома кластера (CSV).

При использовании локальных дисковых пространств не следует изменять стандартный режим работы кэша обратной записи дисковых пространств. Например, не следует использовать такой параметр, как -WriteCacheSize в командлете New-Volume.

Решайте сами, использовать кэш CSV или нет. Он не конфликтует с кэшем, описанным в этом разделе каким бы то ни было. В некоторых рабочих сценариях он может повысить производительность. Подробнее см. в разделе Включение кэша CSV.

Настройка вручную

В большинстве случаев ручная настройка не требуется. Если это необходимо, см. следующие разделы.

если после установки необходимо внести изменения в модель устройства кэширования, измените документ по компонентам поддержки служба работоспособности, как описано в разделе общие сведения о служба работоспособности.

Указание модели кэш-накопителя

В развертываниях, где все накопители одного типа (например, только NVMe или SSD), кэш не настроен, поскольку Windows не может автоматически определить у накопителей одного типа такие характеристики, как ресурс записи.

Чтобы использовать более износостойкие накопители в качестве кэша для менее износостойких накопителей того же типа, используйте для указания нужной модели накопителя параметр -CacheDeviceModel командлета Enable-ClusterS2D. После включения локальных дисковых пространств все накопители указанной модели будут использоваться для кэширования.

Убедитесь, что строка модели указана в точности так, как она отображается в выходных данных командлета Get-PhysicalDisk.

Пример

Сначала получите список физических дисков:

Вот пример выходных данных:

Затем введите следующую команду, указав модель устройства кэша:

Вы можете проверить, что назначенные накопители используются для кэширования, запустив командлет Get-PhysicalDisk в PowerShell и проверив свойство Usage — оно должно иметь значение «Journal».

Варианты развертывания вручную

Ручная настройка поддерживает следующие варианты развертывания:

Установка режима работы кэша

Можно переопределить режим работы кэша по умолчанию. Например, можно включить кэширование операций чтения даже для развертываний только с использованием флэш-накопителей. Не рекомендуется менять режим работы, если вы не уверены, что режим работы по умолчанию не подходит для ваших рабочих нагрузок.

Чтобы переопределить поведение, используйте командлет Set-клустерсторажеспацесдирект и параметры -качемодессд и -качемодехдд . Параметр CacheModeSSD задает режим работы кэша при кэшировании твердотельных накопителей. Параметр CacheModeHDD задает режим работы кэша при кэшировании жестких дисков. Это можно сделать в любой момент после включения локальных дисковых пространств.

Чтобы проверить, задано ли поведение, можно использовать Get-клустерсторажеспацесдирект .

Пример

сначала получите параметры дисковые пространства Direct:

Вот пример выходных данных:

Затем сделайте следующее.

Вот пример выходных данных:

Изменение размера кэша

Размер кэша должен выбираться таким, чтобы в нем мог разместиться рабочий набор (активно читаемые и записываемые данные в любой момент времени) ваших приложений и рабочих нагрузок.

Это особенно важно в гибридных развертываниях с использованием жестких дисков. Если размер активного рабочего набора превышает размер кэша либо размер активного рабочего набора меняется слишком быстро, будет возрастать число промахов в кэше чтения и операции записи должны будут чаще переноситься из кэша на устройство, что будет негативно сказываться на общей производительности.

Для проверки показателя промахов в кэше можно использовать встроенную служебную программу Windows «Системный монитор» (PerfMon.exe). В частности, можно сравнить значение Cache Miss Reads/sec (Промахов в кэше чтения в секунду) из группы счетчиков Cluster Storage Hybrid Disk (Гибридный диск системы хранения данных кластера) с общим числом операций чтения в вашем развертывании. Каждый «гибридный диск» соответствует одному накопителю-хранилищу.

Например, два кэш-накопителя, привязанные к четырем накопителям-хранилищам, дадут четыре экземпляра объекта «гибридный диск» на сервер.

Универсальных правил нет, но если слишком много операций чтения не попадают в кэш, его размер может быть недостаточным. В этом случае рекомендуется добавить дополнительные кэш-накопители для увеличения размера кэша. Добавлять кэш-накопители и накопители-хранилища можно независимо друг от друга, когда это необходимо.

Источник