前言 · web viewfigure 6: average deployment rate between multi solutions notes: usb 3.0 thumb...

Windows 系统镜像安装方法对比分析白皮书本文档更新于 2014 年 10 月

摘要在本白皮书中，我们将微软提供的系统镜像部署方案进行比较。我们根据行业标准概念不同方案的数据进行比较，阐明了部署系统镜像需要的准备条件，各方法的优劣势，以及如何提高部署聊率的方法。本文档适用于以下操作系统 :

Windows 7 Windows 8 Windows 8.1

版权信息: © 20114Microsoft Corporation。保留所有权利。本文档“按原样”提供。本文档中表达的信息和观点（包括 URL 和其他 Internet 网站引用）可能会更改，恕不另行通知。使用本文档的风险由您自己承担。本文档并不赋予您对微软任何产品中任何知识产权的任何法律权利。您可以复制并使用本文档，以供内部参考。您可以修改本文档，以供内部参考

Windows 系统镜像安装方法对比分析白皮书 - 2

前言...............................................................................................................................3平板在工厂中是如何生产出来的？............................................................................3各种各样的系统部署方案...........................................................................................5

Windows 系统安装过程介绍.................................................................................5系统安装方案...........................................................................................................6

1. U盘安装.......................................................................................................62. eMMC 拷贝机..............................................................................................73. 网络部署.......................................................................................................8研究方法.......................................................................................................................9

对比数据.......................................................................................................................9实验环境...................................................................................................................9部署方法比较.........................................................................................................10影响 U 盘部署的因素.............................................................................................12

1. CPU 性能....................................................................................................122. 部署设备.....................................................................................................13小结....................................................................................................................14

客户反馈.....................................................................................................................15结论.............................................................................................................................16附录.............................................................................................................................17参考资源.....................................................................................................................18

前言随着信息时代的到来，使用社交网络和应用程序的用户数量极大的增加，由此带动了便携智能设备市场的崛起。平板电脑和移动电话从小玩具变成日常必不可少的工具，消费者对于平板电脑的功能要求也越来越高。Windows 平板凭借着强大的平台兼容性以及多功能应用，在市场上占有的份额日渐增高。对于平板的生产厂商而言，效率即是金钱。如何以最有效率的方式进行生产，是厂商最关心的问题。在 windows 平板的生产环节中，windows 系统的烧录

本文档更新于 2014年 10月© 2013 Microsoft. All rights reserved.


耗时时间长，操作繁琐，尤其是对于没有 windows 产品生产经验的工厂来说，可能还是有点不知从何下手。Windows 系统的安装方法其实并不难，这篇文章讲提供你目前主流的系统安装方法，同时还会针对每种方法做对比分析，如果你担心系统烧录会成为生产效率的瓶颈，这篇指南将提供你最适合的解决方法。开始让你的生产变得更加简单吧！

平板在工厂中是如何生产出来的？基于目前平板市场的生产模式，平板电脑的生产分为两部分，PCBA打板以及整机组装。生产大致分为组装，测试，包装三方面，当然，不同的厂商，流程也稍有不同。无论是在 PCBA 工厂，还是在组装厂，操作系统的安装是必不可少的一环，因此，快速、简单、便捷的烧录方法显得尤为重要。当 PCBA打板完成后，测试系统会先烧录的平板电脑上，然后进行简单的功能验证测试。测试完成后进行整机组装，然后进行全功能测试。测试通过的机器会再次安装正式出货的系统，并且打包出货。其中，操作系统烧录的过程大概会持续 10-15 分钟，占了整个生产总时间的20%。Figure 1所示是平板的生产流程:Figure 2: Manufacturing Process

关于操作系统烧录的方法，目前最广泛应用的有三种：U盘安装，eMMC/ 硬盘拷贝机，还有网络部署。. 在深圳的平板生产厂商中，三种方法使用的比例如下图所示：



考虑到每种方案的实施成本以及操作难易度, 63% 的厂商选择U 盘安装的方法， 17%的厂商选择硬盘拷贝机。另外，有 10%的厂商同时拥有 PCBA 工厂以及组装厂，会考虑使用 emmc拷贝机和 U 盘安装搭配使用，先使用拷贝机拷贝测试系统，完成测试后再在产线上用 U 盘安装出货系统。

Figure 2: Deploy Methods Proportion

各种各样的系统部署方案 Windows 系统安装过程介绍

在正式生产前，有很多准备工作要做，其中就包含系统镜像的制作。为了区别于其他厂商，通常会在系统镜像中放入一些客制化信息，大致会包含：添加语言包，更改 OEM 信息，添加驱动以及预装应用程序，升级更新补丁等。出货使用的系统镜像需要在生产之前就准备好，并做好验证工作。为了让客户能够针对镜像做以上的客制化动作，微软提供了一套系统镜像制作工具 (Windows OPK).

Windows 部署面向的是希望自定义安装和自动执行大规模 Windows 安装（如在工厂制造现场或整个组织内安装）的 OEM 和 IT 专业人员。以前的 OEM 预

安装工具包 (OPK) 和 Windows 自动化安装工具包 (AIK) 中包含了各种部署工具，Windows ADK 使用这些发布的部署工具提供安装支持，还包括了Windows 预安装环境、部署映像、服务和管理以及 Windows 系统映像管理器。下面的图片显示了整个镜像制作的过程:



Figure 3: Image building Process

通常来讲，镜像制作包含了以下四个步骤:

1. 基础镜像文件制作. 从微软网站下载下来的原始镜像，不包含任何驱动，语言包等信息，因此我们需要在这个步骤中添加语言包，驱动以及更改 OEM信息等动作，可以通过 unattended file 来实现。

2. 基础镜像验证. 将修改过的基础镜像抓取出来，并且安装在测试电脑上进行验证。可以启动到工厂模式进行测试以及应用程序安装。

3. 抓取出货镜像. ADK 工具支持将镜像抓取到不同类型的设备上，比如说 U 盘，CD光盘或者生成为 ISO 文件

4. 镜像安装. 镜像安装的方法有很多种，其中应用最广泛的是 U 盘安装，拷贝机以及网络部署，接下来的内容里会针对每种方法做相应的介绍。

系统安装方案在实际的生产环境中，考虑到工厂的硬件设置，人工熟练度，产能等因素，不同的工厂生产流程各不相同，因此，要求系统镜像的安装也要支持多种模式。1. U盘安装

随着记忆芯片在市场上应用的越来越广泛，USB 设备在低端移动设备上使用的范围越来越广。Flash 设备有多种形态， SD 卡， SSD 以及 USB 移动存储设备。本文提到的 U 盘部署指的是一般市面上大量生产的普通 USB 设备。Ｕ盘部署指的是，用户通过将安装镜像放到 U 盘中，通过 U 盘将系统安装到机器:

制作winPE启动盘设置BIOS　从 U 盘启动.



启动到 WinPE 环境，拷贝安装文件到硬盘中并且解压基础镜像。安装基础镜像之后，启动到工厂模式，设置客制化信息。比如默认密钥的注入，OEM客户信息，添加语言包以及驱动文件等。

将制作完成的镜像抓取到Ｕ盘中，用于产线生产。.以上过程是在实验室环境完成的，在镜像制作完成后，产线生产时需要将Ｕ盘插入电脑，然后从 U 盘启动，镜像就会自动安装到电脑上。Figure 4: UFD Deployment Process

2. eMMC 拷贝机

eMMC架构是，将 MMC组件(闪存加上控制器)集成为一个小球阵列(BGA)，　用于电路板作为嵌入式非易失性内存系统。目前绝大多数移动设备主要使用这种形式的 flash存储. eMMC拷贝机旨在满足 eMMC 内容重复和验证生产的需要而设计. eMMC eMMC拷贝机可以制作多个副本,最常见的模式是 1:8或1:16,这意味着它可以同时制作 8或 16个副本.

在 PCBA 打板之前，制作系统镜像. 将包含系统镜像的 eMMC芯片放入烧录器，将空白的 eMMC放入机座中，镜像会复制到空白的 eMMC 中.

在 SMT之后, eMMC 会被打在主板上，因此不需要在产线上进行镜像安装工作.



3. 网络部署

Windows 部署服务使工厂能够通过网络部署 Windows 操作系统,提供一个更加综合和自动的解决方案.目前的瓶颈:

1. 新平板电脑和超级本机器的设计已经删除了 RJ- 45 网络端口,从而增加了困难的工厂通过改进部署映像.

2. PXE 启动不是 UEFI 的标准配置 3. Windows 部署映像从 u 盘不能扩大在大规模生产环境中.

目前工厂生产模式: USB 网卡 + WinPE U 盘生产线总是需要预安装环境 u 盘启动机器并加载驱动程序启用 USB 网卡，为了访问工厂改进通过内部网。运营商需要处理许多 u 盘和将会有太多的人工干预并且减缓操作系统部署.

建议模式: USB 网卡+ USB 网卡 UEFI 驱动网络使用一个USB 网卡完成部署。工厂操作员只需要一个插头,机器可以自动从WDS 通过 PXE启动工厂内部网.

为了这是支持,您将需要 UEFI支持的 PXE启动网络软件狗。这个由 BIOS 生产厂商提供支持。 Figure 5: Windows Deployment Services



研究方法在本节中,我们将评估不同的操作系统映像部署选项通过回顾现有的合作伙伴的反馈,以及正式的测试在我们自己完成测试实验室.

用户反馈: 提供的测试数据是本地设备合作伙伴(ODM / IDH)和在不同的工厂完成。本研究的目标群体是软件工程团队在工厂。具体的研究是通过面对面的采访中,跟进电话和直接的电子邮件与特定合作伙伴在我们实验室测试和验证.

实验室验证: 为了确保数据是准确的,微软测试研究下面的每个解决方案在我们的内部测试实验室。个人测试被完成验证和验证以下数据收集和提供.

对比数据

实验环境 Test image size: 4,290.56GB

OS Image contains Windows 8.1 and Office 2013 Home Edition Test machine:

Intel reference design with USB 2.0 port CPU: Z3735E Memory: 1G , Samsung



Storage: 16G eMMC , BIWIN USB 3.0 Hub

部署方法比较如上所述,最受欢迎的操作系统映像部署方法是 USB闪存驱动器(UFD)自动(脚本)操作系统部署、eMMC复印机和Windows部署服务(WDS)。每个部署解决方案研究提供不同的基于硬件的方法部署映像到设备,提供不同的部署时间.

下面是一个简短的描述每个部署的解决方案,紧随其后的是特定的部署时间独特的每个部署的解决方案。在某些情况下,合作伙伴可能会选择部署单个操作系统映像部署解决方案,满足工厂的具体需求设置和设计。在其他情况下,合作伙伴可能会选择部署多个操作系统映像部署解决方案来达到最好的效率在整个工厂。每个合作伙伴必须决定哪个操作系统映像部署方法(s)他们会采用基于最适合特定的设置和工厂配置. 小结 : Figure 6: Average Deployment Rate between Multi Solutions

Notes:

USB 3.0 thumb drive: read speed 41mb/s; write speed 16mb/s,

Copy Machine: 8 sockets

Network Environment: 100Mbps



根据测试结果,最有效的方式将 Windows 操作系统映像部署到一个低成本平板电脑设备是通过使用 EMMC 复印机,紧随其后的是 USB闪存驱动器,最后使用改进的网络部署:

U盘部署: UFD 是一个灵活的设备, 操作简单, 成本低, 但很难管理多个操作系统映像的部署大量的平板电脑在任何给定的时间.

网络部署: 生产线上灵活,无需手动操作,易于管理图片,适合大规模生产,但网络环境的特殊应用需求和高成本。改进并提供 30 +的规模“设备”一次足够的硬件和网络带宽.

EMMC 拷贝机: 为操作系统映像部署不需要花时间在生产线上,操作简单但呆板和有限,成本高,故障率明显。一个 EMMC 复印机确实提供 16“设备”的规模,和可以使用多台机器同时 eMMCs燃烧.

影响 U 盘部署的因素经过整个USB 部署过程,最长的部分文件复制和图像应用,有关系统性能,驱动性能和图像尺寸。这意味着 CPU 性能和数据读写速度可以部署大影响因素.

1. CPU 性能默认窗口设置为“平衡”电力计划可以导致你的 cpu被压制到 50%甚至67%的力量。这就相当于运行在全功率与 2/3或 1/2尽可能多的 cpu。很多情况下 windows得了 CPU瓶颈,即使工作量不是很大。这是一个直接结果默认设置离开权力的计划.

通过使用“Powercfg命令,这使得高性能电力计划活动在电脑上。这将导致处理器运行在最高性能设置在运行 Windows体育环境。数据显示,一旦Powercfg 设置被应用,我们看到结果平均 30 - 50%部署映像的时间节省5.1版本 Windows PE 内基于英特尔的系统。Powerconfig 修改预安装环境,系统的 CPU 将被放置在高性能模式,这使得显著差异在 OS映像部署的时候使用预安装环境和下面描述的设备配置【PowerConfig】:

为了获得下面描述的 CPU 性能计时,您必须添加 Windows 8.1 更新Powercfg.exe(请参见参考资料部分直接链接到 Powercfg 安装)5.1预安装环境和运行 Powercfg命令设置高性能图像捕获之前设置和操作系统部署操作。这一修改使所有 Windows 操作系统的高性能部署映像的活动。从本质上讲,这种设置使高性能的电力支持英特尔CPU 的。看来没有调整,系统使用的是默认节流设置在操作系统这不是透支CPU 的能力.Below are the specific OS Image deployment times while the Powercfg 设置启用和禁用,正如你所看到的好处使 Powercfg 设置在预安装环境提供了重要的优势不启用系统。布朗一个是显示时间与 Powerconfig启用,它比那件蓝色的要短得多机架没有 Powercfg 部署时间.



Figure 7: CPU Performance Impact

Notes:

USB 3.0 thumb drive: read speed 41mb/s; write speed 16mb/s

2. 部署设备部署芯片组性能有很大的影响,也影响在实验室环境中比在工厂。工厂地板上,图片下载时间取决于不同的因素,图像大小、操作技能、eMMC flash写入速度,USB集线器速度和 USB 设备部署。正如我们所知,flash媒体可以在 SD卡等形式因素,闪存芯片和 USB笔驱动器。UFDs,USB 2 和 USB 3确实不同的数据传输性能最大的区别与USB 1 和 2.0 的速度,这与 PC 主机控制器通信。USB 的最高速度480 Mbps,我们现在有 64 GB 大小的 USB驱动器,手机,pda,有很多内置的内部存储,甚至在 480 Mbps 的完整的数据传输设备之间需要花很长时间。相比之下,USB 3.0拥有最大传输速度为 5.0 Gbps,几乎比 USB 2.0快 10倍这种比较在我们实验室测试,通过 4个不同拇指驱动器(USB 2.0 u 盘、硬盘驱动器、Windows(固态硬盘),USB 3.0 u 盘),部署在同一台机器上使用相同的图像数据传输速度是否有影响部署.Notes:

Test image size: 4,290.56MB (Windows 8.1 and Office 2013)

Devices Tested:



USB 2.0 thumb drive: read speed 17mb/s

USB 3.0 thumb drive: read speed 41mb/s; write speed 16mb/s

SSD USB Drive: Windows to Go USB, read speed 38mb/s

HDD USB Drive: USB2.0, 5400rpm/8M

Figure 8: Deployment Device Impact

通过数据对比，我们发现以下结论:

USB2.0 是所有设备中最慢的 USB3.0 和 HDD 表现尤为出色.

考虑到设备的普及和成本,UFD 由工厂首选。USB 3,USB 2相比,它能沟通主机延迟可能导致更好的传输性能,更好的异步传输也将提高设备之间的通信。更好的转移率允许高带宽密集型的数字录像机等设备和应用程序一个USB 3.0 的完美人选。与其他技术相比,USB 3叶 eSATA 以及蓝牙协议远远落后于速度和性能。虽然没有许多 USB 3 设备,但它近年来显然将成为标准.

小结

消除了人为因素,主要约束拖动整个部署速度硬件性能和图像数据传输速度

在 Windows PE基于英特尔的系统 5.1版本,使 Powercfg 设置将迫使高性能的硬件运行状态,映像部署过程将有 30 - 50%的时间储节省.

也不同的速度UFD 设备(USB2 和 USB3)是主要的原因导致数据差异的35 - 40%.



客户反馈也不同的速度UFD 设备(USB2 和 USB3)是主要的原因导致数据差异的 35 - 40%:

镜像下载时间相比于安卓系统要长很多. 窗口大小的图像比安卓大得多(通常 3 - 4 GB为windows而不是

Android 500 mb左右)

很容易定制一个Android 的形象,以满足许多常见的客户需求,比如改变背景,公司信息,添加应用程序,需要简单的工具来修改图像。

结论基础数据比较和生产线上反馈,一般来说,所有这三个解决方案都有自己的优点和缺点,决定哪种方法适用于根据实际情况将由合作伙伴。我们专注于几个部分来识别每一个解决方案:

部署实践可以提高通过在预安装环境,也使 Powerconfig 数据读写速度的影响.

针对不同的合作伙伴,我们鼓励他们选择基于工厂实际情况的解决方案。下面列出的五大合作伙伴最感兴趣的特性不同的部署方法的比较:

Figure 9: Key Features Summarize Suitable

Environment

Operator Experience

Hardware and Maintenance Costs

Deployment Quality

Flexibility



UFD 小型生产线, 同时生产的机器数量不超过 50+

工人需要了解如何从 U 盘启动

成本低 ,但是有使用寿命的限制

稳定性高灵活性一般, 需要对镜像进行管控

Copy Machine

不受产线规模限制

在生产线没有任何操作

拷贝机成本数据丢失以及 eMMC 损坏.

系统无法改，灵活性低

WDS 大型生产线, 支持生产多个订单

需要有人在服务器端进行管控

网络设备的成本

取决于网络稳定性

产线上进行系统镜像管控以及更新非常方便

附录 USB OS Deploy BootWIM introduction

Folder/File structure:

Flow



WinPE 中启动高性能设置：1. Mount Windows 8.1 Update Install.wim (c:\Win8.1_mount)2. Mount WinPE 5.1 boot.wim (c:\Winpe5.1_mount)3. Copy c:\Win8.1_mount\Windows\System32\powercfg.exe c:\

Winpe5.1_mount\Windows\System32 (this example is for English but you can choose whatever language your WinPE is in)

4. Copy c:\Win8.1_mount\Windows\System32\en-US\powercfg.exe.mui c:\Winpe5.1_mount\Windows\System32\en-US (the MUI component of the binary is necessary in order for the executable to run in Windows PE)

5. Notepad c:\Winpe5.1_mount\Windows\System32\startnet.cmd6. [add this line in automation scripts] call powercfg /s

8c5e7fda-e8bf-4a96-9a85-a6e23a8c635c (this GUID is the High Performance GUID)

7. Unmount Windows 8.1 Update Install.wim (discard changes)8. Unmount WinPE 5.1 (commit changes)

参考资源拷贝机:http://baike.baidu.com/view/3777196.htmPower Policy Configuration and Deployment in Windows:http://msdn.microsoft.com/en-us/library/windows/hardware/dn642106(v=vs.85).aspxPowercfg Command-Line Options:http://technet.microsoft.com/en-us/library/cc748940(v=WS.10).aspx

网络部署: http://technet.microsoft.com/en-us/library/cc772106(v=WS.10).aspx


http://technet.microsoft.com/en-us/library/cc772106(v=WS.10).aspx




http://msdn.microsoft.com/en-us/library/windows/hardware/dn642106(v=vs.85).aspx

http://msdn.microsoft.com/en-us/library/windows/hardware/dn642106(v=vs.85).aspx

http://baike.baidu.com/view/3777196.htm


Windows Assessment and Deployment Kit (Windows ADK) for Windows 8.1 Update:http://www.microsoft.com/en-us/download/details.aspx?id=39982


http://www.microsoft.com/en-us/download/details.aspx?id=39982

前言 · web viewfigure 6: average deployment rate between multi solutions notes: usb 3.0 thumb...

Documents