篩選驅動程式的略過IO

發行項
02/02/2024

關於 BypassIO

從 Windows 11 開始，BypassIO 已新增為從檔案讀取的優化 I/O 路徑。此路徑的目標是減少執行讀取的CPU額外負荷，這有助於符合在Windows上載入和執行新一代遊戲的I/O需求。 BypassIO 是基礎結構的一部分，可支援 Windows 上的 DirectStorage。

迷你篩選程序必須實作 BypassIO 的支援，並盡可能啟用 BypassIO。如果沒有篩選支援，遊戲效能會降低，導致終端使用者的遊戲體驗不佳。

在未來的 Windows 版本中，除了遊戲之外，還有更廣泛的應用程式用途。

BypassIO 是每個句柄概念。當要求 BypassIO 時，它會用於明確的檔案句柄。 BypassIO 不會影響該檔案的其他句柄。

FSCTL_MANAGE_BYPASS_IO 和對等 IOCTL_STORAGE_MANAGE_BYPASS_IO 已新增為此基礎結構的一部分。迷你篩選程式程式 FSCTL_MANAGE_BYPASS_IO，而 檔系統會將IOCTL_STORAGE_MANAGE_BYPASS_IO 傳送至磁碟區/儲存體堆棧。這些控制程式代碼的設計目的是可診斷：它們都會傳回驅動程式的身分識別，而該驅動程序失敗了 BypassIO 要求，以及它遭到驗證的原因。

此頁面提供文件系統篩選和儲存堆疊的架構詳細數據，以及如何在迷你篩選驅動程式中實作 BypassIO 的相關信息。如需記憶體驅動程序專屬的 BypassIO 資訊，請參閱 BypassIO 。

BypassIO 支援的範圍

從 Windows 11 開始，支援 BypassIO，如下所示：

僅限 Windows 用戶端系統上。未來版本將會新增伺服器系統支援。
僅在 NVMe 記憶體裝置上。未來版本將新增其他記憶體技術的支援。
僅限在NTFS檔案系統上。未來版本將新增其他文件系統的支援。
僅支援非快取讀取。未來版本中將會新增非快取寫入的支援。
只有目錄或磁碟區句柄) 不支援的檔案 (支援。

BypassIO 的運作方式

在已啟用 BypassIO 的 FileHandle 上呼叫 NtReadFile 時，作業通常不會流經傳統的 I/O 堆棧，而會周遊整個文件系統堆棧、磁碟區堆疊和儲存堆棧。相反地，作業會直接從 I/O 管理員流向 (NTFS) 檔案系統，然後流向磁碟 (classpnp) 驅動程式，然後流向 StorNVMe 驅動程式。使用完全啟用 BypassIO 的 FileHandle：

系統會略過所有文件系統篩選。
系統會略過所有磁碟區堆疊篩選。
會略過磁碟驅動程式上方的所有記憶體堆疊篩選和驅動程式，以及磁碟與 StorNVMe 驅動程式之間的驅動程式。

在文件系統篩選堆疊支援 BypassIO 但磁碟區和/或儲存堆疊沒有的情況下，讀取 IO 會略過篩選堆棧，但仍會透過磁碟區和/或儲存堆棧傳送。這種支援層級稱為部分 BypassIO。

顯示讀取要求之傳統 I O 路徑的影像。

顯示讀取要求的略過 I O 路徑的影像。

BypassIO 的 DIS 變更和新增專案

已新增下列與篩選驅動程式相關的 DIS，以提供 BypassIO 支援：

此外，下列 DIS 已變更為支援 BypassIO：

SkipIoOpenCount 字段已新增至 FSRTL_ADVANCED_FCB_HEADER 結構。文件系統會使用此欄位，在目前已啟用 BypassIO 的數據流上維護唯一的 FileObject 計數。新增此欄位會增加結構大小。從 Windows 11 開始使用的結構版本FSRTL_FCB_HEADER_V4。

其他作業對已啟用 BypassIO 的句柄的影響

在句柄上啟用 BypassIO 不會影響其他句柄。不過，啟用 BypassIO 之句柄上的其他作業會影響使用 BypassIO，例如在下列案例中：

如果您已開啟 [處理 A] 開啟至已啟用 BypassIO 且正常運作的檔案，而有人 (例如，另一個線程或進程) 開啟句柄 B 來執行快取或記憶體對應的 IO，則 BypassIO 會在句柄 A 上暫時暫停，直到句柄 B 關閉為止。系統會改用傳統的 I/O 路徑，以確保不會發生過時的數據。系統會繼續使用該句柄上的傳統 I/O 路徑，直到所有數據區段和快取對應損毀為止，因此篩選條件必須關閉句柄的檔案，略過IO 才能繼續。
如果已啟用 BypassIO 的檔案標示為疏鬆，則所有 BypassIO 作業都會開始使用傳統的 I/O 路徑。
將已啟用 BypassIO 的檔案解除凍結會導致所有 BypassIO 作業使用傳統的 I/O 路徑。完成反常數之後，系統會切換回該句柄上的 BypassIO 路徑。

在迷你篩選器中實作 BypassIO 支援

更新 INF 或 MANIFEST 檔案

從 Windows 11 開始，篩選開發人員應該將SUPPORTED_FS_FEATURES_BYPASS_IO新增至驅動程式 INF 或 MANIFEST 檔案中的 SupportedFeatures。 (您可以輸入 fltmc instances 提升許可權的命令提示字元，以查看所有作用中篩選條件的 “SprtFtrs” 值。)

注意

永遠不能支援 BypassIO 的篩選仍應該將 SUPPORTED_FS_FEATURES_BYPASS_IO 新增至其 SupportedFeatures 狀態，然後適當地在篩選內指定原因。

建議使用迷你篩選，盡可能將 Vetoing BypassIO 降到最低。

如果迷你篩選附加至已啟用 BypassIO 的磁碟區，但該迷你篩選程式尚未更新其 SupportedFeatures 設定以包含 SUPPORTED_FS_FEATURES_BYPASS_IO，該磁碟區上的所有 BypassIO 作業都會立即遭到封鎖，並回復到傳統 I/O 路徑，導致遊戲效能降低。

未篩選IRP_MJ_READ或IRP_MJ_WRITE的迷你篩選會自動加入 BypassIO 支援，就像已在 SupportedFeatures 中新增SUPPORTED_FS_FEATURES_BYPASS_IO一樣。

如果堆疊上有未加入附加的迷你篩選器， FS_BPIO_OP_ENABLE 和 FS_BPIO_OP_QUERY 作業就會失敗。

實作 BypassIO 要求的支援

迷你篩選應該新增 BypassIO 要求的支援，這些要求會透過 FSCTL_MANAGE_BYPASS_IO 控件程式代碼傳送。如需詳細資訊，請參閱支援 BypassIO 作業。

判斷 BypassIO 是否正常運作

已新增 fsutil 命令，以發出指定FS_BPIO_OP_QUERY作業FSCTL_MANAGE_BYPASS_IO。顯示的結果會識別防止 BypassIO 的第一個驅動程式，以及原因。

> fsutil bypassIo state /v <path>

其中 <路徑> 可以是磁碟區、目錄或特定檔名，而 /v 是選擇性的詳細資訊旗標。

在此第一個範例中，假設 WOF 迷你篩選器尚未加入 BypassIO。執行命令 fsutil bypassIo state c:\ 會產生下列輸出：

BypassIo on "c:\" is not currently supported.
Status: 506 (At least one minifilter does not support bypass IO)
Driver: wof.sys
Reason: The specified minifilter does not support bypass IO.

在這裡第二個範例中，在啟用 BitLocker 的系統上執行 fsutil bypassIO state /v c:\ 會導致下列輸出：

BypassIo on "c:\" is partially supported
    Volume stack bypass is disabled (fvevol.sys)
      Status:  495 (The specified operation is not supported while encryption is enabled on the target object)
      Reason:  BitLocker Drive Encryption is enabled.
    Storage Type:   NVMe
    Storage Driver: BypassIo compatible
    Driver Name:    stornvme.sys

NTFS 特定行為

您可以在NTFS駐留檔案上啟用 BypassIO;不過，只要檔案是駐留的，檔案就會採用傳統的 I/O 路徑。如果檔案發生寫入，使其不具許可權，系統會切換為使用 BypassIO 路徑。

NTFS 壓縮無法在 BypassIO 使用中檔案上啟用。

NTFS 加密可以在 BypassIO 使用中檔案上啟用。 BypassIO 已暫停。

BypassIO 不會影響卸除讀取/寫入作業。