Windows XP: Was ist am neuen Kernel besser?

Erweiterungen des Betriebssystem-Kernels sind nicht nur für Entwickler von Interesse. Wir erläutern zwei signifikante Verbesserungen, die Microsoft am XP-Kernel vorgenommen hat, und was diese dem Anwender bringen.

Verbesserungen an der Registry
Die Registry hat in allen Microsoft-Betriebssystemen von Windows 95 an aufwärts eine wichtige Funktion. In jeder neuen Betriebssystem-Version haben die Microsoft-Entwickler die Funktionalität der Registry verfeinert, indem sie weitere Unter-Indizes und Einträge hinzufügten, um Administratoren mehr Kontrollmöglichkeiten über das Verhalten des Betriebssystems an die Hand zu geben.

Der Registry-Code für XP/.NET bringt eine Reihe von praktischen Vorteilen für Anwender und Administratoren: Die Registry darf größer werden als in den früheren Windows-Versionen, und Abfragen der Registry sind schneller geworden.

Unterstützung für eine vergrößerte Registry
In früheren Windows-Versionen war die Größe der Registry auf ca. 80% der Größe des Paged Pool beschränkt. In der Regel bedeutete dies eine Begrenzung der Registry-Größe auf 376 MB.

Hinweis:
Der Paged Pool ist der Arbeitsspeicherbereich für Objekte, die seitenweise auf die Festplatte ausgelagert werden können (Virtual Memory). Die Größe des Paged Pool wird vom Betriebssystem eingestellt, je nachdem, wieviel an realem RAM in der Maschine installiert ist, wobei die Größe des Nonpaged Pool (Memory für Objekte, die sich nicht auf Platte pagen lassen) berücksichtigt werden muss.

In Windows XP/.NET ist diese Beschränkung aufgehoben. Die Registry wurde aus dem Paged Pool herausgenommen, XP lagert mit Hilfe des Memory Cache Managers die Registry in Portionen von 256 KB auf den Systemcache (Systemzwischenspeicher) aus. Jetzt ist die Gesamtgröße der Registry nur noch von der Größe des verfügbaren Plattenplatzes abhängig. Allerdings hat der Systemstock noch eine Maximalgröße, aber sie wurde von 123 MB auf 200 MB erweitert.

Schnellere AbfragenDurch die Art und Weise, wie die Registry-Informationen abgespeichert sind und wie der Memory Cache Manager das Caching (Auslagern/Reinholen) steuert, ist die Abfrage der Registry in XP schneller geworden. Bei früheren Windows-Versionen wurde ein neu generierter Unter-Index der Registry in den nächsten freien Speicherbereich abgelegt. Bei XP wird das nun in besser organisierter Form abgewickelt, indem alle Unter-Indizes, die miteinander zu tun haben, in der selben physischen Gruppe platziert werden, so dass sie aneinander grenzen. Dadurch werden Page Faults, die beim Zugriff auf die Registry-Informationen passieren, reduziert.

Hinweis:
Ein Page Fault findet statt, wenn die Daten, auf die die Software zuzugreifen versucht, nicht im Arbeitsspeicher gefunden werden und deshalb von der Platte geholt werden müssen.

Windows XP macht die Abfrage noch schneller, indem es die Indizes der Registry über ein Cache laufen läßt, so dass der Zugriff darauf schneller wird. XP kann den Einsatz der Registry-Schlüssel per Programm steuern, so dass die Schlüssel, die gerade gebraucht werden, schon im Arbeitsspeicher sind.

Verstärktes I/O-Subsystem
Der Kern des Betriebssystems ist in mehrere Teile unterteilt, die sogenannten Subsysteme. Das I/O-Subsystem gibt den Anwendungen Zugang zur Computer-Hardware, der Treiber-Software Zugang zu den System-Ressourcen und wickelt die Kommunikation mit den Ein /Ausgabe-Geräten ab. Es stellt (über die Geräte-Treiber) das Bindeglied zwischen dem Betriebssystem und den Hardware-Geräten dar.

Die Verbesserungen am I/O-Subsystem von Windows XP machen das Betriebssystem stabiler als in früheren Windows-Versionen und sorgen für eine schnellere Abwicklung.

Höhere Stabilität
Die Leistung ist bei der Auswahl des Betriebssystems nur einer von mehreren Faktoren und meistens noch nicht einmal der wichtigste. Stabilität und Zuverlässigkeit dagegen haben für einen Rechner in der Produktion, sei es ein Arbeitsplatz-Rechner (Client) oder ein Server, oberste Priorität. Eine schnelle Maschine nützt wenig, wenn sie häufig zusammenbricht.

Zur Erhöhung der Stabilität und Verringerung der Gefahr von System-Zusammenbrüchen hat Microsoft einige Veränderungen am Kern vorgenommen:

  • I/O-Drosselung: Wenn der dem System zugeteilte Arbeitsspeicher knapp wird, verarbeitet es die I/O-Informationen sequenziell, eine Seite nach der Anderen. Dadurch wird zwar der Durchsatz verringert, aber das System wird vor Zusammenbruch infolge fehlenden Arbeitsspeichers geschützt.
  • Die Treiber dürfen keine „must succeed“-Anforderungen mehr an das Betriebssystem stellen: In früheren Windows-Versionen musste das Betriebssystem dem Treiber selbst dann Arbeitsspeicher zur Verfügung stellen, wenn der Vorrat daran knapp war, was zu einem System-Zusammenbruch führen konnte. In XP wird, wenn ein Treiber eine „must succeed“-Anforderung absetzt, diese Anforderung nicht mehr erfüllt.

Defragger ist besser geworden
Die APIs für System-Defragmentierung wurden neu geschrieben, um die Art der Defragmentierung der Daten zu ändern und den Defragmentierungs-Prozess zu beschleunigen. In Windows 2000 hatte der Defragmenter eine begrenzte Funktionalität – z.B. konnten keine verschlüsselten Dateien defragmentiert werden, ebenso wenig wie die Master File Table (MFT). Da die Defragmentierungs-APIs nicht mehr den System-Cache benutzen (was Lesezugriff erforderte), können verschlüsselte Dateien jetzt defragmentiert werden. Auch die MFT kann defragmentiert werden.

Eine andere Schwachstelle des Windows-2000-Defraggers war seine Unfähigkeit, Laufwerke mit großen Clustergrößen (über 4KB) zu defragmentieren. Diese Beschränkung wurde in Windows XP aufgehoben. Man kann NTFS-Dateien auch so markieren, dass sie nicht defragmentiert werden.

Verbesserungen für NTFS
NTFS hat einige Verbesserungen bekommen, die Sicherheit, Performance und Zuverlässigkeit weiter erhöhen. Zur Erhöhung der Sicherheit ist die voreingestellte Zugangskontroll-Liste (ACL) für NTFS-Datenträger strenger gestaltet worden. Man kann jetzt EFS zur Verschlüsselung der Datenbank für das Client-seitige Caching verwenden. Auch erhöht der Windows XP Explorer mit Hilfe eines Read-Only directory flag die Performance, wenn das Verzeichnis Metadaten enthält.

 

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