Основы поддержки и тестирования устройств для Windows 7

В связи с началом широкого бета-тестирования Windows 7 мы подумали, что было бы здорово поговорить об обеспечении поддержки устройств через тестирование и взаимодействие с другими членами экосистемы Windows .Это очень серьезный вопрос и поэтому относимся мы к нему серьезно. И как неоднократно заявлялось в ходе PDC , в данной сфере мы уяснили несколько уроков, которыми хотим воспользоваться при разработке Windows 7. И несмотря на то, что эта задача является первостепенной для всей внутренней структуры подразделения Windows , от лица всего подразделения выступит Грант Джордж ( GrantGeorge ), вице-президент группы TestfortheWindowsExperience . Мы считаем, что это довольно обширная тема, поэтому в ближайшее время вернемся к этому вопросу. – Стивен

Устройства и драйверы в Windows

Одной из важнейших обязанностей при выпуске Windows является поддержка и совместимость всех устройств и соответствующих им драйверов, которые используются пользователями. Абстрактный слой, отвечающий в Windows за подключение устройств и установку приложений, является ключевой частью ОС. Этот слой проявляется через модель драйвера, которая является интерфейсом для всех партнеров из многогранной экосистемы. На сегодняшний день Windows поддерживает весьма широкий диапазон устройств – аудио- (колонки, наушники…), устройства вывода информации (мониторы…), принтеры, факсы, сканнеры, цифровые камеры, всевозможные портативные устройства с раличными размерами, формами и функциями. Windows – это платформа, открытая для компаний со всего мира, которые разрабатывают и продают эти устройства пользователям – и наша работа заключается в том, чтобы понимать веяния в экосистеме и гарантировать, что все предлагаемые устройства и драйвера работают в создаваемой нами ОС. Поэтому в ходе разработки Windows 7 мы тесно сотрудничаем с производителями компьютеров и комплектующих.

Драйвера, по сути, являются интерфейсом между устройством и Windows, а заодно и «гражданами» WDM (Windows Driver Model). WDM изначально задумывалась как промежуточной слой для драйверов уровня ядра с целью упростить процедуру создания драйверов для Windows. Существует нескольких типов драйверов: классовые драйвера (class drivers), которые поддерживают массив устройств схожих классов, когда производители устройств создают их совместимыми со стандартными протоколами взаимодействия с ОС, и специальные (device-specific) драйвера, разработанные специально для конкретного устройства или специальной модификации этого устройства.

Поддержка со стороны партнеров

Наша поддержка партнерам по экосистеме выражается в форме Windows Driver Kit (WDK), а при сертификации – в форме Windows Logo Kit (WLK). WDK облегчает разработку драйверов и заменяет предыдущий Windows Driver Development Kit (DDK). WDK содержит все компоненты DDK плюс Windows Driver Foundation (WDF) и Installable File System kit (IFS). Driver Test Manager (DTM) – еще один компонент, но в состав WDK он не входит. Windows Logo Kit (WLK) призван помочь в сертификации устройств для Windows (содержит автоматизированные тесты). Партнеры проводят эти тесты на разрабатываемых устройствах с целью получить возможность использовать логотип «Designed for Windows». Этот процесс сертификации помогает нам и нашим партнерам обеспечивать определенный уровень качества и совместимости для устройств, используемых в Windows. Устройства, прошедшие тесты, получают логотип, а драйвера для них размещаются на Windows Update.

Аттестация и тестирование

С Windows 7 мы модифицировали процедуру аттестации модели драйвера, тестирования новых и старых устройств и тестирования самих драйверов. По сравнению с Vista сегодня мы еще более внимательно относимся к аттестации платформы драйверов и устройств. Информация об установочной базе каждого устройства является неотъемлимой частью тестирования. Сама информация поступает к нам совершенно разными путями: через программы тестирования, телеметрию, а также из статистики продаж и планов наших партнеров. Мы централизовали и стандартизировали механизм тестирования таким образом, что стало возможным обнаруживать ошибки гораздо раньше, чем в предыдущих релизах. Кроме того, мы стали уведомлять партнеров о грядущих изменениях в архитектуре или интерфейсе на более ранних этапах разработки, чтобы они могли скоординировать свой цикл тестирования с нашим. В дополнение к этому мы установили более четкое соответствие между статистикой реального использования, наметившимися тенденциями и доступностью каждого устройства, что позволило расставить приоритеты в тестовой лаборатории. Это особенно важно для новых и грядущих устройств, которые появятся до и сразу после релиза Windows 7.

Еще одним важным элементом в обеспечении удобства пользователей Windows 7 при подключении устройств является сама организация процесса разработки Windows 7. В этот раз все наши команды разработчиков следуют четкой и хорошо структурированной процедуре. Программирование и разработка новых функций и возможностей Windows 7 разделены на три фазы с определенным временем на интеграцию и стабилизацию кода по завершении каждой фазы программирования. Это гарантирует высокую стабильность кода на каждой фазе разработки. Стоит отметить, что тестирование и аттестация драйверов является неотъемлемой частью процесса разработки. Ларри уже рассказывал об этом в своей статье. Программные менеджеры, разработчики и тестеры работают в тесном партнерстве. Наша работа с партнерами, в частности с производителями устройств, также подверглась пересмотру: все они знали о грядущих изменениях в Windows 7 еще на ранних стадиях разработки. Особое внимание было уделено планированию и дальнейшему исполнению плана. На наш взгляд это позволило внести в процесс разработки фактор прогнозируемости и, как следствие, упростило для нам процесс реализации новых функций в Windows 7.

Определение необходимости тестирования определенных устройств

Наш команда программных менеджеров осуществляет анализ статистики использования тех или иных устройств. Львиная доля информации поступает через программу Customer Experience Improvement Program. Эта информация позволяет увидеть актуальное использование устройств на компьютерах пользователей. Так, к примеру, удалось обнаружить, что существует 16000 уникальных аппаратных ID для графических карт. Мы понимаем, что отсутствие поддержки одного из этих устройств в значительной степени ухудшит удобство использования Windows.

Новые устройства изначально, как правило, имеют небольшую базу пользователей, но драйвера для таких устройств написаны с использованием нового кода. Как только использование таких устройств становится нормой и их рыночная доля увеличивается, производители продолжают улучшать свои драйвера. По этой причине для нас и для наших пользователей крайне важно устанавливать последнюю версию драйверов.

В ходе жизненного цикла устройства мы продолжаем сотрудничать с партнерами и тестируем максимально возможное количество устройств, чтобы и новые устройства, и старые могли работать в Windows. Особое внимание к тенденциям рынка позволяет нам принимать грамотные решения в контексте следующих областей:

• Все критические и наиболее распространные устройства должны поддерживаться Windows
• Какие драйвера следует разместить на Windows Update
• На каких устройствах и драйверах сфокусировать усилия

Еще одним несомненным преимуществом анализа рынка является создание картины эквивалентности классов семейства устройств.

Эквивалентность классов

Использование понятия «эквивалентные классы» помогает определить и расставить приоритеты при тестировании устройств. Создание эквивалентных классов подразумевает группировку устройств в несколько групп на базе эквивалентности их свойств. Представьте, что мы работаем на химическую компанию и осуществляем тестирование окраски автомобилей. Исходя из фиксированного бюджета на тестирование, работодатель решает увеличить количество производителей и марок автомобилей для тестирования нашего продукта. Для начала мы проведем анализ рынка, чтобы определить объекты для тестирования.

Допустим, что первым из тестируемых автомобилей является синий Ford Mustang 2003 года выпуска. Мы знаем, что такая же синяя краска использовалась на всех автомобилях Ford 2003 и 2004 годов выпуска, а также на автомобилях Mazda 2005 года выпуска. Это значит, что наш первый автомобиль, на самом деле, представляет группу автомобилей:

Теперь возьмем серебристый Mercedes C240 2001 года выпуска. Мы знаем, что Mercedes и Chrysler сотрудничают, а дальнейшие изыскания выявили, что Chrysler использовал ту же самую краску на всех автомобилях модельного ряда 2006-2009 годов. На базе эквивалентных классов наша тестовая таблица приобретает следующий вид:

Путем кропотливого анализа каждого автомобиля мы установили соответствие, которое позволило нам увеличить охват нашего тестирования. Получается так, что тестирование одной модели одного производителя теоретически равнозначно тестированию нескольких. Мы, конечно же, понимаем, что в реальном мире разные компании могут использовать разные техники для нанесения краски, поэтому здесь есть некоторые тонкости, которые требуется определить для установления более точного соответствия между классами.

Тестирование компьютеров проходит по схожей процедуре. Несмотря на то, что на рынке существуют тысячи различных устройств, во многих из них используются одинаковые компоненты. Разница с предыдущими версиями устройства состоит лишь в количестве памяти, рабочей частоты, разрешения, наличия определенных портов. Возьмем, к примеру, графические адаптеры. Как было сказано выше, на рынке присутствует более 16000 устройств, однако, картина эквивалентности показала, что более 90% представлены 60 различными GPU. Добавление несколько дополнительных устройств к бережно построенной тестовой матрице доводят показатель эквивалентности до 99% всех графических карт. Авторы драйверов могут использовать эквивалентность для создания драйверов для бóльшего количества устройств. Инсталляторы драйверов сообщают о поддерживаемых устройствах через аппаратные ID.

Все современные компьютерные устройства имеют уникальные аппаратные ID, в которых указываются производитель, тип и класс устройства. Большинство ID (устройства PCI, PC Card, USB и IEEE 1394) маркируются согласно индустриальным стандартам.

Давайте рассмотрим ID моего адаптера:

PCI\VEN_10DE&DEV_0611&SUBSYS_C8013842&REV_A2

Если зайти на сайт PCI-SIG, стандартизирующего органа, который присваивает ID всем PCI-устройствам, и выполнить поиск по «10DE», становится понятным, что производителем моего адаптера является NVidia. А если копнуть глубже и поискать в папке C:\Windows\System32\DriverStore\FileRepository, то можно найти и драйвера NVidia (папка, начинающаяся на nv_lh). Если открыть один из .INF-файлов этой папки, можно увидеть следующую информацию:

NVIDIA_G92.DEV_0611.1 = "NVIDIA GeForce 8800 GT”

Дальнейший анализ .INF-файла показывает, что тот же самый графический процессор G92 используется в следующих графических картах:

• NVIDIA GeForce 8800 GTS 512
• NVIDIA GeForce 8800 GT
• NVIDIA GeForce 9800 GX2
• NVIDIA GeForce 8800 GS
• NVIDIA GeForce 9600 GSO
• NVIDIA GeForce 8800 GT
• NVIDIA GeForce 9800 GTX
• NVIDIA Quadro FX 3700

В Интернете можно найти интересную информацию: «Графический процессор 8800 GT, известный под кодовым именем G92, был выпущен 29 октября 2007 года. Этот процессор, ознаменовавший переход на новый технологический процесс 65 нм, обеспечил поддержку технологии PCI-Express 2.0. На картах с процессором 8800 GT используется однопортовый вентилятор, а не двухпортовый, который используется в картах на базе процессоров 8800 GTS и GTX. В связи с использованным технологическим процессом энергопотребление графического процессора ниже, чем энергопотребление GTS и GTX».

Поэтому в теории, если бы мне пришлось протестировать мою графическую карту, была бы велика вероятность, что я получу очень похожие результаты на всех выше приведенных устройствах.

Цели в Windows 7

Одной из наших основных целей в Windows 7 является обеспечение совместимости со всеми сертифицированными для Vista драйверами, что позволит гарантировать пользователям беспроблемную миграцию на новую ОС после ее релиза. В связи с этим возникает несколько требований к тестированию:

• Драйвера, обеспечивающие базовую функциональность устройства, входят в состав дистрибутива. Сюда входят драйвера для устройств хранения информации, сетевых адаптеров, устройств ввода и графических устройств, чтобы пользователь после установки ОС смог при необходимости выйти в Интернет и загрузить дополнительные драйвера.
• Установка/обновление драйверов должны проходить с минимальными усилиями со стороны пользователя.
• После обновления драйверов у пользователя не должно быть проблем с дальнейшим обновлением.
• Драйвера должны обладать высокой надежностью.

Нас часто спрашивают о доступности драйверов. Пользователям требуются драйвера в трех случаях: 1) чистая установка Windows, 2) подключение устройства к новому компьютеру и 3) желание обновить драйвер. Мы понимаем, что для читателей нашего блога, которые в основной своей массе являются энтузиастами или ИТ-специалистами в своих компаниях, для своих семей и друзей, установка драйверов и обновлений является вроде хобби. Все мы всегда хотим иметь все самое новое.

Все мы сталкиваемся с необходимостью чистой установки при тестировании бета-версии Windows 7, но важно понимать, что большинству пользователей никогда не придется выполнять чистую установку ОС. Тем не менее, комбинация интегрированных в дистрибутив драйверов и драйверов, доступных через службу Windows Update, перекрывает очень широкий диапазон компьютеров. С другой стороны, драйвера для некоторых компьютеров доступны к загрузке исключительно с сайта производителя компьютера и по различным причинам не могут быть размещены на серверах Windows Update и даже на сайте производителя устройства. Так, например, драйвера для графических адаптеров, используемых в мобильных компьютерах, доступны на сайте производителя компьютера, а не с сайта производителя карты.

Очевидно, что подключение нового устройства является более распространенным явлением. Вполне возможно, что пользователь потерял установочный CD/DVD-диск, который прилагался к нему, и просто подключил устройство несмотря на предупреждение о необходимости установки драйвера. Наша задача – обеспечить установку драйверов для устройства с Windows Update. Но случается, что производители размещают на своих сайтах дополнительные обновления драйверов, которые велики по размеру и по ряду причин не могут быть размещены на серверах Windows Update. В этом случае пользователю будет предоставлена информация о том, откуда пользователь может загрузить необходимый драйвер.

Большинство из нас знакомо с процедурой обновления драйверов, поскольку очень часто для решения той или иной проблемы нам рекомендуют обновить драйвера до последней версии. С этим часто приходится встречаться в игровой сфере, где новые драйвера, как правило, позволяют увеличить производительность и получить новые возможности. Наиболее простым способом получения обновленных версий драйверов является использование службы Windows Update, хотя в некоторых случаях наиболее свежие версии драйверов могут быть загружены прямо с сайта производителя устройства.

Таким образом, наша цель – обеспечить доступность и высокое качество драйверов для широкого диапазона устройств. У нас есть огромное количество партнеров, которые занимаются разработкой и выпуском устройств и соответствующих им драйверов, и мы тесно сотрудничаем с ними для того, чтобы обеспечить как можно большее количество наших пользователей высококачественными драйверами.

Диапазон тестируемых в Windows 7 устройств и драйверов

В таблице ниже приведена лишь малая часть устройств, которые мы тестируем на протяжении разработки Windows 7. Большая же часть устройств, тестируемых нами, не попали в данную таблицу или замещены эквивалентными классами.

Эта информация общедоступна и ее можно узнать из различных источников, в частности, с нашего сайта WHQL, на котором перечислены все сертифицированные устройства. Ну а в целях знакомства пользователей с процессом разработки и с целью подготовить основу для дальнейших дискуссий мы подумали, что приведенного перечня будет достаточно.