要評價一個系統(tǒng)的性能，通常有不同的指標，相應(yīng)的會有不同的測試方法和測試工具。既有比較成熟的商業(yè)測試軟件，也有許多優(yōu)秀的開源工具來完成這個任務(wù)。本文簡要介紹如何使用lmbench來完成系統(tǒng)綜合性能測試。

 

Lmbench用C語言編寫的，是一套具有較好可移植性的，簡易的，符合ANSI/C標準為UNIX/POSIX而制定的微型測評工具。一般來說，它衡量兩個關(guān)鍵特征：反應(yīng)時間和帶寬。Lmbench旨在使系統(tǒng)開發(fā)者深入了解系統(tǒng)關(guān)鍵操作的基礎(chǔ)成本。

 

Lmbench是個多平臺軟件，因此能夠?qū)ν墑e的系統(tǒng)進行比較測試，反映不同系統(tǒng)的優(yōu)劣，通過選擇不同的庫函數(shù)我們就能夠比較庫函數(shù)的性能；更為重要的是，作為一個開源軟件，lmbench提供一個測試框架，假如測試者對測試項目有更高的測試需要，能夠通過少量的修改源代碼達到目的（比如現(xiàn)在只能評測進程創(chuàng)建、終止的性能和進程轉(zhuǎn)換的開銷，通過修改部分代碼即可實現(xiàn)線程級別的性能測試）。

 

lmbench是一個用于評價系統(tǒng)綜合性能的軟件，主要測試內(nèi)容包括：

    *存儲器延遲計算結(jié)果

          —存儲器延遲測試展示了所有系統(tǒng)（數(shù)據(jù)）的緩存延遲，包括L1/L2 cache以及主內(nèi)存

    *帶寬測評工具

          —讀取緩存文件

          —拷貝內(nèi)存

          —讀內(nèi)存

          —寫內(nèi)存

          —管道

          —TCP

    *反應(yīng)時間測評工具

          —上下文切換

          —網(wǎng)絡(luò)： 連接的建立，管道，TCP，UDP和RPC hot potato

          —文件系統(tǒng)的建立和刪除

          —進程創(chuàng)建

          —信號處理

          —上層的系統(tǒng)調(diào)用

          —內(nèi)存讀入反應(yīng)時間

    * 其他

          —處理器時鐘比率計算

 

Lmbench的測試內(nèi)容有很多，實在是benchmarking領(lǐng)域的“瑞士軍刀”啊。

 

Lmbench的成功應(yīng)用案例包括：

   Sun公司和SGI公司已經(jīng)使用這種測評工具以尋找和補救存在于性能上的問題。

   Intel公司在開發(fā)P6的過程中，使用了它們。

   Linux在Linux的性能優(yōu)化中使用了它們。

 

1. 下載：

Lmbench當前的最新版本為3.0。

lmbench的主站：

http://www.bitmover.com/lmbench/

lmbench 3版本的下載鏈接：

http://www.bitmover.com/lmbench/lmbench3.tar.gz

 

2. 編譯：

下載解壓后運行make build后會出現(xiàn)以下錯誤：

make[2]: *** No rule to make target `../SCCS/s.ChangeSet', needed by `bk.ver'.  Stop.

make[2]: Leaving directory `/home/wave/xilinx/lmbench3/src'

make[1]: *** [lmbench] Error 2

make[1]: Leaving directory `/home/wave/xilinx/lmbench3/src'

make: *** [build] Error 2

 

問題來源：

SCCS是Sun的版本管理工具。lmbench這個項目是Sun資助的，而且作者Larry McVoy也曾經(jīng)是Sun的員工，就用了這玩藝。

 

解決辦法1：

修改src/Makefile，將231行的bk.ver去掉就可以了。編譯完成后在bin下有benchmarking需要的的binary。

 

解決辦法2：

在lmbench3/SCCS目錄下創(chuàng)建一個工程要的文件s.ChangeSet，騙過make。

 

交叉編譯：

本人在Xilinx ZC706開發(fā)板上嘗試用PetaLinux 2013.04附帶的交叉編譯工具鏈進行了編譯，可以在lmbench3目錄下使用以下命令完成編譯：

make OS=armv7l-linux-gnu CC=arm-xilinx-linux-gnueabi-gcc AR=arm-xilinx-linux-gnueabi-ar build

如果使用其他pre-built的交叉編譯工具，需要修改CC和AR的內(nèi)容。編譯完成后，會在lmbench3\bin目錄下生成OS指定的目錄，可執(zhí)行文件放在這個目錄下。這個OS名稱適用于ZC706開發(fā)板，在其他嵌入式開發(fā)板上可能會不同。一個簡單的工程上取得合適名字的辦法：如果不是這個名字，在下一步配置完成后會提示無法保存配置文件到某個位置，看系統(tǒng)提示修改就好了。

注意：使用PetaLinux 2013.04交叉編譯工具鏈之前，要先’source settings.sh’初始化環(huán)境變量。

 

3. 配置：

把Host上編譯好的lmbench轉(zhuǎn)移到嵌入式Linux中有很多種辦法，本人采用以下辦法：

 

在Host上把lmbench3目錄打成一個tar ball，然后拷貝到SD卡中，嵌入式Linux從SD卡啟動。

 

Linux啟動后，將SD卡mount到文件系統(tǒng)中：

mount /dev/mmcblk0p1 /mnt

 

在嵌入式Linux中創(chuàng)建臨時文件系統(tǒng)，這里假定開發(fā)者是用root帳號登錄到Linux的：

mkdir -p /home/root/ramfs

mount -t ramfs none /home/root/ramfs -o maxsize=32768

Note:缺省情況下，Ramfs被限制最多可使用內(nèi)存大小的一半。可以通過maxsize(以kbyte為單位)選項來改變。

 

用以下命令啟動配置過程：

cd /home/root/ramfs

tar xvf /mnt/lmbench3.tar

export PATH=$PATH:/home/root/ramfs/lmbench3/bin/armv7l-linux-gnu

cd lmbench3/scripts

./config-run

 

 

本人使用的配置為：

MULTIPLE COPIES [default 1]: 1

Job placement selection [default 1]: 1 > Allow scheduler to place jobs

MB [default 84]: 8

SUBSET (ALL|HARWARE|OS|DEVELOPMENT) [default all]: all

FASTMEM [default no]: yes

SLOWFS [default no]:

DISKS [default none]

REMOTE [default none]

Processor mhz [default 498 MHz, 2.0080 nanosec clock] 733

FSDIR [default /tmp]

Status output file [default /dev/tty]

Mail results [default yes] no

 

關(guān)于測試項的解釋：

1. 在多核CPU上并行多少個lmbench。作者說這個目前還是實驗性質(zhì)的，結(jié)果可能不正確并有隨機性。更重要的是，整個benchmark的速度會變得非常慢（100倍）。既然這樣，當然用缺省的數(shù)值1了。

2. 測試任務(wù)的分配方式。按回車選擇缺省的方案1。

3. 有些測試需要一段內(nèi)存。內(nèi)存至少是cache size的4倍，最大不超過物理內(nèi)存的80%。內(nèi)存越大，測試的結(jié)果越準確，不過需要的時間也越長。

4. 選擇測試項目。分別是全部測試、硬件測試、OS測試和操作系統(tǒng)開發(fā)階段的測試。缺省選擇為全部測試。

5. 內(nèi)存延遲測試。測試需要的時間可能比較長。在cache line size超過128字節(jié)并希望確定cache line size的時候比較有用。

6. 測試文件系統(tǒng)的延遲。在一些老的文件系統(tǒng)（UFS, FFS等）上會比較慢，在Linux ext2fs和Sun tmpfs上會比較快?？梢杂脕頊y試ramdisk的性能，間接測試RAM的性能。

7. 測試磁盤的性能。需要提供磁盤的位置，例如：/dev/sda。同時需要提供一行磁盤的文字描述。

8. 網(wǎng)絡(luò)測試。需要有另外一臺中間不經(jīng)過網(wǎng)關(guān)的機器，需要rsh訪問權(quán)限。

9. 軟件會自動分析CPU的工作頻率。如果軟件無法檢測，需要提供CPU的工作頻率。

10. 需要一個位置保存臨時文件。要求不能是內(nèi)存駐留文件系統(tǒng)。

11. lmbench的輸出設(shè)備。缺省為/dev/tty，在大多數(shù)場合都適用。

12. 是否將結(jié)果上傳給作者。

 

4. 運行

首先要確認Embedded Linux已經(jīng)配置了合適的hostname，這個hostname將作為測試結(jié)果raw文件的文件名。

 

用以下命令開始性能測試：

./results

 

在本人的計算機上，大約運行了9分鐘后結(jié)束。生成的結(jié)果在lmbench3/results/$OS目錄里面。

 

如果Embedded Linux root fs里面有perl，可以直接在開發(fā)板上看測試結(jié)果的summary。如果沒有也不打緊，可以把生成的測試結(jié)果raw文件拷貝到host上，在host上生成summary。

./getsummary ./zynq.0

 

Summary是對測試結(jié)果的高度精簡。如果感興趣，開發(fā)者可以用Text Editor打開測試結(jié)果raw文件，找到更多更細致的有用信息。