【经验分享】ARM Linux-RT内核实时系统性能评估工具

前言
下载和编译方法
常用工具介绍
总结

前言

最近在研究Linux-RT实时系统，介绍下常用的实时系统的性能评估工具。

下载和编译方法

用git下载

c 复制代码

git clone git://git.kernel.org/pub/scm/utils/rt-tests/rt-tests.git

或者下载我上传的工具包即可，已处理arm32位linux操作系统可用。

交叉编译

c 复制代码

make CC=arm-linux-gnueabihf-

在编译目录下会生成如下常用工具。

常用工具介绍

1、cyclictest：用于测量和分析操作系统内核中的定时调度延迟，特别是在实时内核中。它可以帮助衡量系统响应的实时性。

在终端运行如下命令

c 复制代码

cyclictest -t 4 -a -p 99 -m

参数解释：运行 4 个线程，绑定到当前可用的 CPU 核，设置优先级为 99，同时锁定内存，适合测试实时性能。测试结果如下：

c 复制代码

输出结果含义如下: 
T: 0 表示序号为0的线程 
P: 99表示线程优先级为99 
C: 80631表示计数器。线程的时间间隔每达到一次，计数器加1 
I: 1000表示时间间隔为1000微秒(us) 
Min: 表示最小时延(us) 
Act: 表示最近一次的时延(us) 
Avg：表示平均时延(us) 
Max： 表示最大时延(us)

2、hackbench：一种用于测试调度器性能的基准测试工具，模拟消息传递负载以评估系统的调度效率。

在终端输入命令

c 复制代码

hackbench -l 10000

参数解释：表示运行 10,000 次消息传递的循环。

工具会显示完成测试所需的时间（单位为秒），数值越小，系统调度器性能越好。结果如下：

3、hwlatdetect：用于检测硬件延迟的工具，可以帮助发现系统中由于硬件原因导致的延迟问题。

4、pi_stress：测试优先级反转的工具，通过创建多个线程来验证实时环境下的优先级反转处理是否有效。

c 复制代码

pi_stress --duration=10

参数解释：

--duration=10：测试运行 10 秒。

输出结果：工具通过模拟优先级反转场景，验证实时系统是否正确处理了优先级继承，输出相关统计信息。

5、pip_stress：与 pi_stress 类似，专注于测试优先级继承协议的有效性。

6、pmqtest：用于测试 POSIX 消息队列的实时性能，帮助开发者评估消息队列的延迟和吞吐量。

c 复制代码

pmqtest /dev/ttyS2

参数解释：/dev/ttyS2为模拟的 POSIX 消息队列设备文件。

输出结果：工具会显示消息队列的最大延迟、最小延迟和平均延迟。

7、ptsematest：测试 POSIX 信号量的延迟和性能，评估在多任务环境下信号量的实时性能。

c 复制代码

ptsematest -a

参数解释：-a：将信号量测试运行在系统的所有 CPU 核上。

输出结果：工具会输出信号量的最大延迟、最小延迟和平均延迟，用于评估信号量的实时性能。

8、rt-migrate-test：用于测试和分析实时任务在多个 CPU 之间的迁移性能。

在终端运行如下命令

c 复制代码

rt-migrate-test -p 80

参数解释：设置测试任务的优先级为 80

输出结果如下：

c 复制代码

45：表示当前的测试阶段编号（或循环编号）。
后面的数值（如 20070、43、36...）：表示迁移延迟（以微秒为单位）或其他相关性能指标。
len：迁移任务的长度或完成迁移所需的时间。
loops：表示任务迁移的循环次数。
Parent pid：父进程的进程 ID，是管理这些任务的主线程。
Task X (prio Y) (pid Z)：
Task X：表示测试的第 X 个任务。
prio Y：任务的实时优先级（越低表示优先级越高，通常范围是 0-99，优先级 80、81 表示较高优先级）。
pid Z：任务对应的进程 ID。
Max：任务迁移的最大延迟（以微秒为单位）。
Min：任务迁移的最小延迟（以微秒为单位）。
Tot：任务迁移的总延迟，即所有迁移过程的延迟总和。
Avg：任务迁移的平均延迟。

9、sendme：通常用于发送和接收信号的测试，帮助评估信号传递机制的实时性能。

10、signaltest：用于测试信号处理的延迟和性能，评估信号在系统中的传递效率。

在终端输入命令：

c 复制代码

signaltest -l 100

参数说明：-l 100 测试100个循环

输出结果：显示信号传递的延迟数据。

11、sigwaittest：测试 sigwait() 的性能，分析信号等待机制在实时系统中的效率。

在终端输入命令：

c 复制代码

sigwaittest

测试结果如下：

12、svsematest：测试 System V 信号量的性能，帮助评估此类型信号量的实时性能。

在终端输入命令：

c 复制代码

svsematest -t 10

参数解释：-t 10：测试运行 10 秒。

测试结果：输出信号量的最大延迟、最小延迟和平均延迟数据。

总结

本文简要介绍了Linux-RT实时系统性能评估工具及实际测试方法，希望对你有所帮助。