深入了解 Windows Server 2008 内核变化

Windows Server 2008 是最新版本的 Microsoft 服务器平台，它包含许多系统级更改，这些更改涉及操作系统的所有功能领域：从内存管理

《TechNet 杂志》文章：“深入了解 Windows Vista 内核”第 1-3 部分（2007 年 2 月、3 月和 4 月）和“深入了解 Windows Vista 用户帐户控制”（2007 年 6 月）中介绍过的增强功能。只有其中的少数功能仅特定于客户端且并未包含在 Windows Server 2008 中，如 SuperFetch、ReadyBoost、ReadyDrive、ReadyBoot 和多媒体类计划程序服务 (MMCSS)。

因此，我将不再重复介绍 Windows Vista 中已介绍过且 Windows Server 2008 中同样包含的重要内核变化，如 I/O 优先级排列、新的引导体系结构 BitLockerTM、代码完整性和强制完整性级别。我将重点介绍之前这些文章中未涉及到的关键变化，包括与可靠性、性能、可伸缩性以及新的 Microsoft 管理程序计算机虚拟化技术 Hyper-VTM 相关的变化。

同样，与之前的文章一样，本文的范围仅限于操作系统内核 Ntoskrnl.exe 以及与其紧密关联的系统组件的变化。例如，本文不会介绍安装（WIM 或 Windows® 映像格式和基于组件的服务）、管理（组策略和 Active Directory® 改进）、常规诊断和监控（Windows 诊断基础结构）、核心网络（新的防火墙和 TCP/IP 实现）、Server Core 或服务器角色的变化。

系统的其中一项底层变化是 Windows Server 2008 仅提供设计用于多处理器系统的内核版本。过去，Windows 拥有专门针对单 CPU 计算机上的单处理器的版本，因为该版本可通过忽略仅在多处理器环境下需要的同步代码来获得稍好一点的性能。随着硬件速度变得越来越快，由优化带来的性能提高几乎可忽略不计，并且如今的大多数服务器系统都包含多个处理器，所以已不再需要单处理器的内核版本。

图 1 显示了 Windows Server 2008 内核的各个版本，系统中具体使用哪个版本取决于操作系统是调试版本（Checked 版本）还是零售版本、安装为 32 位还是 64 位（Itanium、Intel 64 或 AMD64），以及如果是 32 位安装，系统的物理内存是否超过 4GB 或支持数据执行保护 (DEP)。Windows Server 2008 还可能是最后一个提供 32 位版本的 Windows Server 操作系统。

Windows Server 的每个版本均注重改善服务器主要应用场合（如文件服务、网络 I/O 和内存管理）的性能。此外，Windows Server 2008 还包含许多变化和新功能，以使 Windows 能更好地利用新的硬件体系结构，适应高延迟网络并消除之前的 Windows 版本中限制性能的瓶颈。本部分将回顾内存管理器、I/O 系统方面的增强功能，并介绍新的网络文件系统 SMB 2.0。

试验：查看大规模的磁盘 I/O 操作

可使用 TechNet Sysinternals Process Monitor (technet.microsoft.com/sysinternals/bb896645.aspx) 之类的文件系统监视工具来查看 Windows Server 2008 系统上的大规模文件 I/O 操作。

有多种方法均可产生大规模 I/O 操作。如果有另一个运行 Windows Vista Service Pack 1 或 Windows Server 2008 的系统，可在头一个服务器上运行 Process Monitor 并监控到第二个系统的文件复制。还可以通过运行非常耗费内存的程序使得内存管理器将页面写出到分页文件中，从而产生大规模的分页文件 I/O 操作。

图 A 显示了在 Windows XP 系统中运行非常耗费内存的程序后 Process Monitor 的输出，此时在 Process Monitor 的“Options”（选项）菜单中选中了“Enable Advanced Output”（启用高级输出）选项，并将过滤器设置为仅显示到分页文件 pagefile.sys 的写入。“Detail”（详细信息）列显示写入大小为 64KB。

图 A (单击该图像获得较大视图)

如果在 Windows Server 2008 上运行相同的步骤，则很可能出现类似图 B 中显示的输出，它显示大多数写入大小约为 1MB。

图 B (单击该图像获得较大视图)

Windows Server 2008 中的内存管理器包含多项性能增强功能。例如，与 Windows Server 2003 相比，从分页文件提取数据或对映射文件执行预读 I/O 时，它将使用数量更少但规模更大的磁盘 I/O。I/O 系统中的变化是促成更大规模的文件 I/O 的前提，它去除了自 Windows NT® 的第一个版本以来一直存在的 64KB 的 I/O 大小限制。

并且，必须注意：与 Windows Server 2003 相比，使用 Windows Server 2008 时，Cache Manager 从映射文件进行预读（猜测性读取）的数据读取通常要大两倍，并且将直接进入待机列表（系统的代码和数据缓存）。这种行为取代了 Cache Manager 映射虚拟内存并将数据读入系统工作集（由内存管理器为系统分配的内存）的需要，而这种需要可能导致其他使用中的代码或数据被不必要地驱出工作集。

除通过减少写入分页文件的次数来提高性能外，较大规模的写入操作还可减少分页文件中的碎片。而它又反过来减少了读回多个页面所需的读取次数和磁盘寻道次数，因为如果不相邻，读取和寻道次数都会多得多。

内存管理器还会尝试写出其他已修改页面（这些页面与将要写出到所拥有进程的地址空间中的页面相邻），并且会将分页文件放到已包含其他相邻页面的区域中。这种方法也可尽量减少碎片并提高性能，因为那些可能会最终写出到分页文件中的页面均已被写入。此外，它还减少了引入大量相邻进程页面所需的分页读取次数。查看侧栏“试验：查看大规模的磁盘 I/O 操作”了解有关内存管理器使用大规模的 I/O 方面的更多信息。