iozone是一個(gè)文件系統(tǒng)性能評(píng)測工具,，可以測試Read, write, re-read,re-write, read backwards, read strided, fread, fwrite, random read, pread, mmap, aio_read, aio_write 等不同模式下不同文件系統(tǒng)的讀寫性能,。本文介紹了它的各種功能,，如何針對ARM進(jìn)行交叉編譯,，以及如何配置合理參數(shù)進(jìn)行評(píng)測。通過在RAMFS上運(yùn)行iozone,，亦可測試內(nèi)存子系統(tǒng)的性能,。

 

1. 介紹

iozone的web site位于：

http://www.iozone.org/

本文中使用的軟件為：

http://www.iozone.org/src/current/iozone3_414.tar

 

iozone的主要測試內(nèi)容：

Write: 測試向一個(gè)新文件寫入的性能。當(dāng)新文件被寫入時(shí),，除了文件中的數(shù)據(jù),，還有被稱作“元數(shù)據(jù)”的額外信息也需要被存儲(chǔ)。這些額外信息包括目錄信息,，所分配的空間和一些與該文件有關(guān)但又并非該文件所含數(shù)據(jù)的其他數(shù)據(jù),。因為這些額外信息，Write的性能通常會(huì)比Re-write的性能低,。

Re-write: 測試向一個(gè)已存在的文件寫入的性能,。因?yàn)榇藭r(shí)元數(shù)據(jù)已經(jīng)存在。Re-write的性能通常比Write的性能高,。

Read: 測試讀一個(gè)已存在的文件的性能,。

Re-Read: 測試讀一個(gè)最近讀過的文件的性能。因?yàn)椴僮飨到y(tǒng)通常會(huì)緩存最近讀過的文件數(shù)據(jù),，Re-Read性能會(huì)高些,。

Random Read: 測試讀一個(gè)文件中的隨機(jī)偏移量的性能。

Random Write: 測試寫一個(gè)文件中的隨機(jī)偏移量的性能,。

Random Mix: 測試讀寫一個(gè)文件中的隨機(jī)偏移量的性能,。在隨機(jī)訪問的時(shí)候，許多其他因素可能影響測試結(jié)果,，例如：操作系統(tǒng)緩存的大小,，磁盤數(shù)量，尋道延遲和其他,。

Backwards Read: 測試使用倒序讀一個(gè)文件的性能,。盡管不常見，但事實(shí)上確實(shí)有些應(yīng)用這么干,，例如MSC Nastran,。

Record Rewrite: 測試寫與覆蓋寫一個(gè)文件中的特定塊的性能。在跨越L1 cache,、L2 cache和操作系統(tǒng)緩存邊界時(shí),，測試結(jié)果會(huì)發(fā)生突然變化,。

Strided Read: 測試跳躍讀一個(gè)文件的性能。例如：每間隔200Kbytes,讀4Kbytes并重復(fù)這個(gè)模式,。文件中使用了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)并且訪問這個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的特定區(qū)域的應(yīng)用程序常常這樣做,。

Fwrite: 測試調(diào)用庫函數(shù)fwrite()來寫文件的性能。這個(gè)測試是針對新文件,，所以包括元數(shù)據(jù)的寫入,。

Frewrite:測試調(diào)用庫函數(shù)fwrite()來寫文件的性能。類似Re-write操作,，因?yàn)槭轻槍?wbr>已存在的文件,，無元數(shù)據(jù)操作，測試的性能會(huì)高些,。

Fread:測試調(diào)用庫函數(shù)fread()來讀文件的性能,。

Freread: 這個(gè)測試與上面的fread 類似，類似Re-Read,，因?yàn)椴僮飨到y(tǒng)緩存了文件數(shù)據(jù)會(huì)導(dǎo)致測試結(jié)果比較高,。

 

幾個(gè)特殊測試:

Mmap: 這個(gè)測試就是測量使用mmap()機(jī)制完成I/O的性能。許多操作系統(tǒng)支持mmap()的使用來映射一個(gè)文件到用戶地址空間,。映射之后,對內(nèi)存的讀寫將同步到文件中去,。這對一些希望將文件當(dāng)作內(nèi)存塊來使用的應(yīng)用程序來說很方便。一個(gè)例子是內(nèi)存中的一塊將同時(shí)作為一個(gè)文件保存在于文件系統(tǒng)中,。mmap 文件的語義和普通文件略有不同,。如果發(fā)生了對內(nèi)存的存儲(chǔ)，并不是立即發(fā)生相應(yīng)的文件I/O操作,。使用MS_SYNC 和MS_ASYNC標(biāo)志位的 msyc()函數(shù)調(diào)用將控制內(nèi)存和文件的一致性,。調(diào)用msync() 時(shí)將MS_SYNC置位將強(qiáng)制把內(nèi)存里的內(nèi)容寫到文件中去并等待直到此操作完成才返回。而MS_ASYNC 置位則告訴操作系統(tǒng)使用異步機(jī)制將內(nèi)存刷新到磁盤,，這樣應(yīng)用程序可以直接返回而不用等待此操作的完成,。

Async I/O: 這個(gè)測試測量POSIX異步I/O機(jī)制的性能。許多操作系統(tǒng)支持的另外一種I/O機(jī)制是POSIX 標(biāo)準(zhǔn)的異步I/O,。本程序使用POSIX標(biāo)準(zhǔn)異步I/O接口來完成此測試功能,。例如： aio_write(), aio_read(), aio_error()。

 

2. 針對ARM交叉編譯：

iozone對交叉編譯的支持算是比較好的,。打開iozone3_414/src/current/Makefile找到CC和GCC的定義并修改成如下內(nèi)容,。

CC    = arm-xilinx-linux-gnueabi-gcc

GCC = arm-xilinx-linux-gnueabi-gcc

注意：這里使用的是PetaLinux 2013.04的tool chain，使用前要先到PetaLinux目錄下'source settings.sh’

 

然后用命令'make linux-arm’即可完成編譯,。編譯成功后 生成可執(zhí)行文件iozone,。

 

3. 在zc706上運(yùn)行iozone

可以用以下命令看iozone的詳細(xì)參數(shù)列表和解釋：

./iozone –h

 

iozone有很多參數(shù)。在這里我們關(guān)注的是如何用iozone通過ramfs來測試和比較內(nèi)存性能，在zc706上使用的命令如下：

./iozone -Raz -b out.xls -i 0 -i 1 -i 2 -S 512 -g 8M -+r

 

常用參數(shù)說明如下：

-R: 產(chǎn)生EXCEL格式的報(bào)告

-a: 全自動(dòng)模式,。生成包括所有測試操作的報(bào)告,，使用的塊 大小從4k到16M，文件大小從64k到512M,。

-f filename: 用來指定測試時(shí)使用的臨時(shí)文件的文件名。

-z: 和-a一起,，指定測試所有可能的record size

-S: 指定process cache的大小,，單位是Kbytes。

-g -n: 指定file size的最大值和最小值,。文件越大測試時(shí)間越長,。測試文件的大小一定要大過cache，否則會(huì)使數(shù)值非常不真實(shí),。

-+r:在打開文件時(shí)的flag中包含O_RSYNC和O_SYNC,，即同步讀和同步寫，保證數(shù)據(jù)真正寫到硬件上和真正從硬件上讀數(shù)據(jù),。

 

可以用以下命令創(chuàng)建ram file system以供測試

mkdir -p /home/root/tmpfs

mount tmpfs /home/root/tmpfs -t tmpfs -O size=32M

 

mkdir -p /home/root/ramfs

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

注意:缺省情況下,，Ramfs被限制最多可使用內(nèi)存大小的一半?？梢酝ㄟ^maxsize(以kbyte為單位)選項(xiàng)來改變,。

 

mkdir -p /home/root/ramdisk

mke2fs /dev/ram1 -L "ramdisk" -b 1024 -m 0

mount -t ext2 /dev/ram1 /home/root/ramdisk

注意: ramdisk的大小在配置Linux kernel的時(shí)候被指定。

 

進(jìn)入到相應(yīng)的目錄,，執(zhí)行以下命令完成測試：

tar xvf /mnt/iozone3_414.tar

cd iozone3_414/src/current/

./iozone -Raz -b out.xls -i 0 -i 1 -i 2 -S 512 -g 8M -+r

 

生成的xls report里面,，行是記錄大小，列是測試文件大小,，單位為Kbytes,。表格中的數(shù)據(jù)是傳輸速度，單位為Kbytes/s,。

 

從測試結(jié)果來看,，有如下結(jié)論

* 因?yàn)槭菍am file system測試，是否打開數(shù)據(jù)同步對性能影響不大,。

* 對Write操作,，性能ramfs>tmpfs>>ramdisk; 對Read操作，性能ramfs>ramdisk>tmfs,?？梢哉J(rèn)為ramfs的開銷更小，更能反映main memory的性能,。值得注意的是ramdisk的寫性能很差,，只有ramfs和tmpfs的1/4左右。

 

4. 測試PL MIG的性能：

Linux的memory pool缺省是從高地址開始分配的。如果要測試PL MIG的性能,，只需要簡單的修改Linux的kernel command line即可,。在U-BOOT里面運(yùn)行命令：

setenv bootargs console=ttyPS0,115200 root=/dev/ram rw ip=192.168.1.10 earlyprintk mem=2048M

run sdboot

啟動(dòng)后cat /proc/meminfo可以看到Linux確實(shí)使用了2GB的內(nèi)存。

 

重新運(yùn)行benchmarker,，即可得到PL DDR的性能數(shù)據(jù),。

注意：文件大小要大于L2 cache size(512KB)才有意義，否則數(shù)據(jù)都是在L1/L2 cache里面轉(zhuǎn)來轉(zhuǎn)去,。