CN101814038A - 一种加快计算机启动速度的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种加快计算机启动速度的方法，包括设定系统启动需要预读的数据并建立预读数据的列表文件；按照列表文件通过私有接口从磁盘中读取指定的预读内容并缓存到预留空间(内存)中，截获对磁盘的读/写操作，如果该读/写操作涉及的磁盘扇区与所述的预读内容A所在的磁盘扇区有交集，根据第一空间中记录的对应关系，在预留空间中找出与该交集部分的扇区相对应的位置，将涉及该交集部分扇区的需要进行读/写操作的内容直接针对预留空间中相对应的位置进行操作，这样实际上就不需要针对磁盘进行实际的读/写操作，而只是针对预留空间进行读/写操作,这样可以减少针对磁盘的读/写操作，提高系统启动速度。

Description

一种加快计算机启动速度的方法

技术领域

本发明涉及计算机技术领域，尤其涉及一种加快计算机启动速度的方法。

背景技术

随着计算机的发展，软件功能变得越来越强，其种类也日益丰富，这也就带来了各软件的之间的竞争；作为一种竞争手段，当前越来越多的软件启用了随系统启动的功能，其中较典型的方式就是启动后再最小化到任务栏。通过这种方式，一方面简化了用户操作，但另一方面也给用户带来了不利的影响，导致计算启动速度变慢，当这种软件很多的时候，就会很明显。网吧作为一个较特殊的计算机服务场所，由于各种政策的要求，会预装很多的管理软件，如监控/文化/安全/计费等等，同时为了简化用户操作，一般也会预装很多常用软件，并且设置为随计算机启动，所以启动速度缓慢的问题，对用户体验的负面影响就更明显。

发明内容

本发明的目的在于提供一种加快计算机启动速度的方法。本发明的主要原理就是将并发IO及缓存技术提前应用于计算机启动过程中，由于在计算机启动过程中都会加载各种设备驱动程序，并对设备进行初始化，而在这期间，完全可以并发的发起磁盘预读工作；同时又由于各软件必然会用到一些公用的模块，而在计算机启动过程中，文件系统层的缓存机制一般没生效，所以这里通过前面的预读，一方面提高了并发性，另一方面通过建立的缓存，降低了读磁盘的次数，这种方案的优势在实际应用中也得到充分的验证。

一种加快计算机启动速度的方法，包括如下步骤：

步骤(一)

a)设定在系统启动过程中需要预读的数据，并针对需要预读的数据建立列表，得到一份预读数据的列表文件；

b)生成一个私有接口，用于发起预读磁盘操作；

c)在系统启动过程中根据所述的列表文件中需要预读的数据的大小，按可用内存的一定比例申请内存空间，命名为预留空间，同时在内存中指定用于记录对应关系及更新位置的第一空间；

所述的预留空间的大小一般不高于可用内存的1/3，可以根据需要进行调整。

d)按照列表文件通过所述的私有接口从磁盘中读取指定的预读内容A并缓存到预留空间中，将缓存到预留空间中的这部分内容命名为预读内容A`；

对磁盘中的预读内容A所在的磁盘扇区与缓存的预读内容A`在预留空间中的位置建立对应关系，并将该对应关系记录到所述的第一空间中，如下式：

预读内容A的磁盘扇区——预留空间(内存)中的已预读内容A`的位置；

步骤(二)

截获对磁盘的读/写操作，对截获到的写操作进行如下处理：

a)如果该写操作涉及的磁盘扇区与所述的预读内容A所在的磁盘扇区有交集，根据第一空间中记录的对应关系，在预留空间中找出与该交集部分的扇区相对应的位置，将涉及该交集部分扇区的需要进行写操作的内容写入预留空间中相对应的位置；再将其余需要进行写操作的内容写入对应的磁盘扇区；

对预留空间中经过内容更新的位置(即经过写操作的位置)做标志，表示该区域内容被写过，并记录到第一空间中，完成写操作；

以上操作可以看出，针对所述的交集部分扇区的内容并没有针对磁盘进行实际的写操作，而是针对预留空间进行写操作，如果该写操作涉及的磁盘扇区均包含在所述的预读内容A所在的磁盘扇区，那么实际上就不需要针对磁盘进行实际的写操作，可以减少针对磁盘的写操作，提高系统启动速度。

如果该写操作涉及的磁盘扇区与所述的预读内容A所在的磁盘扇区没有交集，那么将需要进行写操作的内容直接写入对应的磁盘扇区。

对截获到的读操作进行如下处理：

a)如果该读操作涉及的磁盘扇区与所述的预读内容A所在的磁盘扇区有交集，根据第一空间中记录的对应关系，在预留空间中找出与该交集部分的扇区相对应的位置，将涉及该交集部分扇区的需要进行读操作的内容直接从预留空间中相对应的位置读取；再将其余需要进行读操作的内容从对应的磁盘扇区中读取；

b)如果该读操作涉及的磁盘扇区与所述的预读内容A所在的磁盘扇区没有交集，那么将需要进行读操作的内容从对应的磁盘扇区中读取。

以上操作可以看出，针对所述的交集部分扇区的内容并没有针对磁盘进行实际的读操作，而是针对预留空间进行读操作，实际应用中，如果将系统启动需要读取的文件都列入到了预读数据的列表文件中，在步骤(一)中就已经完成了预读，那么进行读操作时，所涉及的磁盘扇区就大部分已包含在预读内容A`中，这样就减少了针对磁盘进行实际的读操作，而只是针对预留空间(内存)进行读操作，也可以提高系统启动速度。

作为优选，每次系统启动后可以对所述的列表文件进行必要的更新。

在进行读操作时，首先判断读操作是否通过私有接口发起。

如果该读操作不是通过私有接口发起的，就将该读操作涉及到的磁盘扇区记录到所述的列表文件中，则这些扇区中的数据就作为下次系统启动时需要预读的内容，这样就完成了列表文件的更新。

如果该读操作是通过私有接口发起的，那么则认为仅仅是按照列表文件进行预读，因此该读操作涉及到的磁盘扇区不做记录，也不对列表文件进行更新。

步骤(三)

当系统启动阶段完成后，根据第一空间中的记录，找出步骤(二)中预留空间内经过内容更新的位置，将该位置中的内容回写到磁盘中对应的扇区，然后释放预留空间及第一空间。

本发明的加快计算机启动速度的方法，能很好的解决启动阶段速度缓慢的问题，本发明方法同时也完全可以应用于家用或办公的计算机。

附图说明

图1为本发明方法实施时，数据读/写位置的示意图。

具体实施方式

在以下的详细说明中，描述了特定的细节以便提供对本发明全面的理解。然而本专业的技术人员会认识到，本发明也可以用其它相类似的细节实施。

参见图1，图中列表文件5中记录了在系统启动过程中需要预读的数据为磁盘8中的扇区1、扇区2、扇区3和扇区4中的内容，生成一个私有接口后，在系统启动过程中根据列表文件5中需要预读的数据的大小从可用内存中申请预留空间7，同时在内存中指定用于记录对应关系及更新位置的第一空间6；

按照列表文件5的记载通过私有接口，将磁盘8中扇区1、扇区2、扇区3和扇区4中的内容读到预留空间7中相对应的位置1′、位置2′、位置3′和位置4′中。

将扇区1与位置1′的对应关系；扇区2与位置2′的对应关系；扇区3与位置3′的对应关系；扇区4与位置4′的对应关系记录到第一空间6中。

截获对磁盘的读/写操作，对截获到的写操作进行如下处理：

例如写操作涉及的磁盘扇区为扇区4，根据第一空间6中记录的对应关系，在预留空间7中找出与扇区4相对应的位置4′，将涉及扇区4的需要进行写操作的内容写入预留空间7中的位置4′。

对预留空间7中经过内容更新的位置(即位置4′)做标志，表示位置4′被写过，并记录到第一空间6中，完成写操作；可以看出实际上并不需要针对磁盘8进行实际的写操作，这样可以减少针对磁盘8的写操作，提高系统启动速度。

对截获到的读操作进行如下处理：

例如读操作涉及的磁盘扇区为扇区1、扇区2、扇区3和扇区4，根据第一空间6中记录的对应关系，在预留空间7中找出与扇区1、扇区2、扇区3和扇区4相对应的位置1′、位置2′、位置3′和位置4′，需要进行读操作的内容直接从位置1′、位置2′、位置3′和位置4′中读取；可以看出，如果将系统启动需要读取的文件都列入列表文件5，由于之前已经完成了预读，那么进行读操作时，实际上就不需要针对磁盘8进行实际的读操作，而只是针对预留空间7进行读操作，这样可以减少针对磁盘的读操作，提高系统启动速度。

当系统启动阶段完成后，根据第一空间6中的记录，找出中预留空间7内经过内容更新的位置4′，将位置4′中的内容回写到磁盘8中对应的扇区4，然后释放预留空间7及第一空间6。

本发明提供的方法主要可通过编写磁盘过滤驱动软件来实现，该软件包含一个底层驱动程序如命名为FastBoot.sys及列表文件如命名为D:\FastBoot.dat。例如硬盘中有C/D两个分区，并在C分区安装了WindowsXP系统，而将预读取文件放到D分区，本发明方法具体步骤如下：

列表文件FastBoot.dat中记录了系统启动时需要预读的数据所在的磁盘扇区，FastBoot.sys在系统启动过程中，该程序初始时通过调用系统函数IoAttachDevice，挂接到代表C分区的系统设备\Device\HarddiskVolume1上，这样在该FastBoot.sys运行后，就可以截获到系统中对C分区的所在磁盘区域的读写操作，该FastBoot.sys对写操作截获的函数接口命名为FastWrite，对读操作操作截获的函数接口命名为FastRead，同时再可选通过系统函数PsSetCreateProcessNotifyRoutine来注册截获进程创建通知的接口，该接口命名为CreateProcessNotify，最后再通过调用系统函数IoCreateDevice创建另一个私有的设备名如命名为\Device\PreReadC，即生成了用于发起预读取的私有接口。

并在该FastBoot.sys初始运行时申请一部分内存空间，如命名为Map，用于记录重定向区间对应关系，即为第一空间；同时再申请一部分内存空间，如命名为Swap，用于缓存预读取的磁盘内容，即预留空间；再将D:\FastBoot.dat读入内存中，作为预读磁盘扇区的依据。

在计算机启动过程中，每次读磁盘操作都会被FastRead接口截获，在该FastRead接口中，当通过判断不是通过私有接口\Device\PreReadC发起的预读操作，就可将这些实际的读操作所涉及到扇区，做记录并写到D:\FastBoot.dat中，作为下次启动的预读磁盘文件；而当计算机在启动过程中运行到加载不涉及磁盘读写各种设备驱动(如网卡/声卡等等)的C:\a.sys驱动并对设备初始化时，此时FastWrite/FastRead将不会被调用，这里通过定时计数，当达到一定值(该值可以很小，如几十毫秒)，就认为此时磁盘空闲，就通过\Device\PreReadC私有接口利用已被读入内存中D:\FastBoot.dat中指定的各扇区偏移，对磁盘发起并发的预读操作，并将读取的内容在Swap做缓存并在Map中做记录，这一步主要利用的并发IO技术；而在计算机启动过程中各个不同的模块间又常常会利用到相同的模块，如C:\a.dll，这里由于有了预读及缓存机制，所以也就将多次的磁盘读减少为一次磁盘读，这一步主要利用了程序的局部性及缓存原理；最后当系统启动到，我们认为基本结束时，就应该释放前面申请的Swap及Map等资源，这里我们可以以Windows系统进程smss.exe创建时作为一个参考时间点，在该进程创建后，就可认为启动启动阶段基本完成，而此后的操作系统自带的文件系统缓存也就开始会起作用，本方法的任务也就完成了，该时间点的采集这里可选择通过在截获进程创建通知的CreateProcessNotify接口中来判断smss.exe进程名实现。

本方法在第一次实施时由于还没有“上次”的磁盘预读文件，所以不会起到加速的效果，但是从第二次开始后就会生效，并且以后每次启动模块的变动，都会反映到下次启动过程中。

虽然此处说明描述了本发明的某此特征及一种实现方法，但是对于本专业的技术人员来说，将会出现许多修改、替换、变化和等效代换。因此，本发明的保护范围由所附的权利要求的范围为准。

Claims (2)

1.一种加快计算机启动速度的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤(一)

a)设定在系统启动过程中需要预读的数据，并针对需要预读的数据建立预读数据的列表文件；

b)生成一个私有接口；

c)在内存中申请预留空间和用于记录对应关系及更新位置的第一空间；

d)按照列表文件通过所述的私有接口从磁盘中读取指定的预读内容A并缓存到预留空间中，将缓存到预留空间中的这部分内容命名为预读内容A`；对磁盘中的预读内容A所在的磁盘扇区与缓存的预读内容A`在预留空间中的位置建立对应关系，并将该对应关系记录到所述的第一空间中；

步骤(二)

截获对磁盘的读/写操作，对截获到的写操作进行如下处理：

a)如果该写操作涉及的磁盘扇区与所述的预读内容A所在的磁盘扇区有交集，根据第一空间中记录的对应关系，在预留空间中找出与该交集部分的扇区相对应的位置，将涉及该交集部分扇区的需要进行写操作的内容写入预留空间中相对应的位置，即更新缓存中的内容；再将其余需要进行写操作的内容写入对应的磁盘扇区；

如果该写操作涉及的磁盘扇区与所述的预读内容A所在的磁盘扇区没有交集，那么将需要进行写操作的内容直接写入对应的磁盘扇区；

对预留空间中经过内容更新的位置做标志，并记录到第一空间中；

对截获到的读操作进行如下处理：

a)如果该读操作涉及的磁盘扇区与所述的预读内容A所在的磁盘扇区有交集，根据第一空间中记录的对应关系，在预留空间中找出与该交集部分的扇区相对应的位置，将涉及该交集部分扇区的需要进行读操作的内容直接从预留空间中相对应的位置读取；再将其余需要进行读操作的内容从对应的磁盘扇区中读取；

b)如果该读操作涉及的磁盘扇区与所述的预读内容A所在的磁盘扇区没有交集，那么将需要进行读操作的内容从对应的磁盘扇区中读取；

步骤(三)

当系统启动阶段完成后，根据第一空间中的记录，找出步骤(二)中预留空间内经过内容更新的位置，将该位置中的内容回写到磁盘中对应的扇区，然后释放预留空间及第一空间。

2.如权利要求1所述的加快计算机启动速度的方法，其特征在于，在进行读操作时，将不是通过私有接口发起的读操作所涉及到的各磁盘扇区记录到所述的列表文件中，则这些扇区中的数据作为下次系统启动时需要预读的内容。

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