CN101420341B - 嵌入式系统的处理器性能测试方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及嵌入式系统领域，尤其涉及对嵌入式系统的CPU性能进行测试的技术。本发明提供的一种嵌入式系统的处理器性能测试装置和方法，包括：将报文从传输层输入，经网络层、数据链路层输出；确认数据链路层输出的报文为测试报文时，将该报文发送到第一网口驱动层；第一网口驱动层将接收的报文缓存到队列中，并将队列中的报文经数据链路层、网络层、传输层进行返回；根据报文的返回延迟时间确定处理器的性能。由于将报文从传输层输入，经网络层、数据链路层到达虚拟网口驱动层后再返回，根据报文的返回延迟时间确定CPU的性能。这样，报文在经过了整个发送、接收过程后，报文的返回延迟时间直接反映了CPU对报文处理的整个过程的性能。

Description

嵌入式系统的处理器性能测试方法和装置 

技术领域

本发明涉及嵌入式系统领域，尤其涉及对嵌入式系统的CPU性能进行测试的技术。 

背景技术

嵌入式系统往往是针对专用系统设计的专用计算机系统，其与普通的PC机相比，更适合于这些专用系统，具有更高的可靠性、更小的体积和功耗。嵌入式系统主要由嵌入式处理器(即嵌入式CPU)、相关硬件、嵌入式操作系统以及应用软件系统组成。 

在嵌入式系统中，对CPU(Central Processing Unit，中央处理单元)性能的测试与普通PC机有着很大的不同：普通PC机对CPU性能的测试一般通过通用的测试软件来实现，通过运行各种标准测试程序，获得CPU总体性能参数；而在嵌入式系统中由于操作系统不同于普通PC机，一般不能运行普通PC机所使用的测试软件，而且这些测试软件不能对具体的细节尤其是体系结构相关的细节进行测试，这对于嵌入式CPU性能分析来说是不够的，尤其对于关心报文处理能力的嵌入式网络系统更是不够。 

在现有技术中，对于处理报文的嵌入式网络系统通常分层次测试嵌入式网络系统中的CPU性能。例如，测试CPU对TCP(Transmission ControlProtocol，传输控制协议)/IP(Internet Protocol，互联网协议)体系结构的报文处理性能(如图1所示)，可以针对运输层、网络层、数据链路层等分别进行测试，得到： 

TCP mark，其表示CPU处理运输层相关任务的性能；通常反映了CPU对数据与缓冲区管理能力，这些通常是TCP实现中最通用与花费最大的地方； IP mark，其表示CPU处理网络层相关任务的性能；即表示CPU完成网络路由器、网关和交换机的功能时所体现的处理性能； 

Link mark，其表示CPU处理数据链路层相关任务的性能；具体以报文在数据链路层传输速度来测试CPU性能。 

例如，测试CPU对TIPC(Telecom Inter Process Communication，)体系结构的报文处理性能(如图2所示)，可以针对Socket层(套接字层)、Port层(端口层)、虚拟Link层(虚拟链接层)等分别进行测试，得到： 

socket mark，其表示CPU处理Socket层相关任务的性能；通常以socket适配层的报文传输速度来确定socket mark； 

Port mark，其表示CPU处理Port层相关任务的性能；通常以端口层报文的传输速度来确定Port mark； 

Link mark，其表示CPU处理虚拟Link层相关任务的性能；通常以报文在虚拟Link层的传输速度来确定Link mark。 

现有技术的测试方法，只能测试出嵌入式系统的CPU的局部处理性能，例如在处理网络层、或者数据链路层相关任务时的性能，不能从整体反映CPU处理报文的性能；而且由于在分层测试中对于每个测试层，例如运输层、网络层都是通过系统I/O(Input/Output)读取文件的方式进行测试报文的输入、输出，因此，这种测试方法I/O访问次数较多，而对I/O的访问造成的测试延 迟，影响了测试结果的准确。 

发明内容

本发明实施例提供了一种嵌入式系统的处理器测试方法和装置，用于测试嵌入式系统处理器处理报文的整体性能。 

一种嵌入式系统的处理器性能测试方法，包括： 

将报文从传输层输入，经网络层、数据链路层输出； 

确认所述数据链路层输出的报文为测试报文时，将该报文发送到虚拟网口驱动层； 

所述虚拟网口驱动层接收到报文后，将所述报文缓存到队列中，并将队列中的报文经所述数据链路层、网络层、传输层进行返回； 

根据返回的报文的返回延迟时间确定所述处理器的性能。 

所述测试报文为回环报文；以及所述网络层在确定从所述传输层接收到回环报文后，将该回环报文传送到所述数据链路层。 

一种嵌入式系统的处理器性能测试方法，包括： 

将报文从传输层输入，经网络层、数据链路层输出到虚拟网口驱动层； 

所述虚拟网口驱动层接收到报文后，将所述报文缓存到队列中，并将队列中的报文经所述数据链路层、网络层、传输层进行返回； 

根据返回的报文的返回延迟时间确定所述处理器的性能。 

一种嵌入式系统的处理器性能测试装置，包括：传输层模块、网络层模块、数据链路层模块，还包括： 

报文发送模块，用于将报文向所述传输层模块发送； 

第一网口驱动层模块，用于接收输入的报文，将所述报文缓存到队列中，并将队列中的报文进行返回； 

所述输入的报文为所述报文发送模块发送的、经传输层模块、网络层模块、数据链路层模块处理后到达第一网口驱动层模块的报文； 

报文接收模块，用于接收返回的报文； 

所述返回的报文为所述第一网口驱动层模块返回的、经数据链路层模块、网络层模块、传输层模块处理后到达所述报文接收模块的报文； 

处理器性能确定模块，用于根据所述报文接收模块接收的报文的返回延迟时间，确定所述处理器的性能。 

本发明实施例由于将测试报文从传输层输入，经网络层、数据链路层到达第一网口驱动层(即虚拟网口驱动层)，由虚拟网口驱动层经数据链路层、网络层、传输层再返回该测试报文，根据测试报文的返回延迟时间从而确定CPU的性能。这样，报文在经过了整个发送、接收过程后，报文的返回延迟时间直接反映了CPU对报文处理的整个过程的性能。此外，由于在传输层以上输入和接收报文，不必调用系统的I/O读取中间层(如网络层、数据链路层等)处理的报文，从而减少了对I/O访问的次数，避免了I/O访问造成的测试延迟，使得测试结果更为准确。 

本发明实施例由于将报文从Socket层输入，经Port层、虚拟链路层到达第一网口驱动层(即虚拟网口驱动层)，由虚拟网口驱动层经虚拟链路层、Port层、Socket层再返回该报文，根据报文的返回延迟时间从而确定CPU的性能。这样，报文在经过了整个发送、接收过程后，报文的返回延迟时间直接反映了CPU对报文处理的整个过程的性能。此外，由于在Socket层以上输入和接收报文，不必调用系统的I/O读取中间层(如Socket层、Port层等)处理的报文，从而减少了对I/O访问的次数，避免了I/O访问造成的测试延迟，使得测试结果更为准确。 

附图说明

图1为现有技术的测试CPU处理TCP/IP体系结构报文的性能的示意图； 

图2为现有技术的测试CPU处理TIPC体系结构报文的性能的示意图； 

图3为本发明实施例一的测试CPU处理TCP/IP体系结构报文的性能的示意图； 

图4为本发明实施例一的测试CPU处理TCP/IP体系结构报文的性能的方法流程图； 

图5为现有技术的网络层处理回环报文的示意图； 

图6为本发明实施例一的测试CPU处理TCP/IP体系结构报文的性能的装置结构图； 

图7为本发明实施例二的测试CPU处理TIPC体系结构报文的性能的示意图； 

图8为本发明实施例二的测试CPU处理TIPC体系结构报文的性能的方 法流程图； 

图9为本发明实施例二的测试CPU处理TIPC体系结构报文的性能的装置结构图。 

具体实施方式

本发明实施例通过测试系统对报文的整个发送、接收处理的过程，从而确定嵌入式系统的CPU对整个报文发送、接收过程的处理性能，也就获得了CPU处理报文的整体性能。例如，对于TCP/IP体系结构的报文，本发明实施例将报文从传输层输入，经网络层、数据链路层到达虚拟网口驱动层，由虚拟网口驱动层经数据链路层、网络层、传输层再返回该报文，根据报文的返回延迟时间从而确定CPU的性能。这样，报文在经过了整个发送、接收过程后，报文的返回延迟时间直接反映了CPU对报文处理的整个过程的性能——返回时间越短则CPU处理报文的性能就越高。 

本发明提供了两个具体实施例。其中，实施例一为测试CPU对TCP/IP体系结构的报文处理性能的技术方案；实施例二为测试CPU对TIPC体系结构的报文处理性能的技术方案。 

实施例一 

TCP/IP(传输控制协议/网际协议)是一种网络通信协议，它规范了网络上的所有通信设备，尤其是一个主机与另一个主机之间的数据传输格式以及传送方式。TCP/IP是因特网的基础协议。测试CPU对TCP/IP体系结构的报文处理性能的示意图如图3所示，具体的测试方法的流程图，如图4所示，包括如下具体步骤： 

S401、将报文从传输层输入。 

报文经传输层处理后，继续下传。 

S402、报文到达网络层；报文在到达网络层后，网络层对报文作相应处理。

由于现有技术中通常使用回环报文来做网络层以上的连接通路测试，因此，网络层还会判断该报文是否为回环报文，若为回环报文，则网络层向传输层返回该报文；若不是回环报文，表明该报文为正常发送的报文，则网络层向数据链路层发送该报文(如图5所示)。 

在本发明实施例中，如果利用回环报文来进行CPU性能的测试，则可以对网络层的功能进行改变，使网络层在检测出回环报文时，依然向数据链路层发送该报文。 

S403、报文到达数据链路层，数据链路层对报文进行相应的处理后下传该报文。 

S404、判断报文是否为测试报文；若是，向虚拟网口驱动层传送该报文。 

在嵌入式网络系统中设置有真实网口驱动层，用于向网络发送报文，或者从网络接收报文；此外，嵌入式网络系统中还设置有虚拟网口驱动层，虚拟网口驱动层用于在测试CPU性能时使用。 

在判断从数据链路层输出的报文是测试报文后，将该报文发送给虚拟网口驱动层；否则，发送给真实网口驱动层，由真实网口驱动层将该报文通过网络发送出去。这样，在测试CPU性能的过程中，系统依然可以向网络发送报文；也就是说，在测试过程中不影响网络报文的接收与发送。 

如果系统是采用回环报文作为测试报文，则对数据链路层输出的报文判断为回环报文时，将该报文发送给虚拟网口驱动层；否则，发送给真实网口驱动层，由真实网口驱动层将该报文通过网络发送出去。 

这里需要指出的是，判断报文是否为测试报文的步骤并不是必须的。例如，测试人员可以在测试前进行配置——将网口驱动层配置为虚拟网口驱动层。这样，所有的报文在经过数据链路层后都到达虚拟网口驱动层，不必再区分是否为测试报文，决定是向虚拟网口驱动层还是真实网口驱动层发送。 

S405、报文到达虚拟网口驱动层后返回。 

虚拟网口驱动层将从数据链路层接收的报文缓存到队列后，并不将队列 中的报文通过硬件设备(如网卡等)向网络发送，而是激活接收接口线程，由接收接口线程将队列中的报文向上层返回。 

S406、报文经数据链路层、网络层、传输层返回。 

S407、根据报文的发送时间以及返回时间，确定报文的返回延迟时间，从而确定CPU的性能。 

在报文从传输层返回后，根据报文的发送时间以及返回时间，确定报文的返回延迟时间，从而确定CPU的性能。具体的，报文的返回延迟时间＝报文的返回时间-报文的发送时间。为了获得更为准确的测试结果，可以统计大量报文的返回延迟时间，从而确定该嵌入式网络系统的CPU的性能。例如，当统计的报文平均返回延迟时间大于设定值A，则确定CPU的性能较差；或者，根据经验制定一个返回延迟时间与CPU性能等级对照表，根据测试的报文平均返回延迟时间，确定出对应的CPU性能等级。 

本发明实施例提供的一种嵌入式网络系统的处理器性能测试装置，如图6所示，包括：报文发送模块601、传输层模块602、网络层模块603、数据链路层模块604、第一网口驱动层模块605、报文接收模块606、处理器性能确定模块607。 

报文发送模块601用于将报文向传输层模块602发送。 

传输层模块602对从报文发送模块601接收的报文作传输层的相应处理后，向网络层模块603发送该报文。 

网络层模块603在接收到传输层模块602发送的报文后，对该报文作网络层的相应处理，并向数据链路层模块604发送该报文。 

数据链路层模块604在接收到网络层模块603发送的报文后，对该报文作数据链路层的相应处理后向第一网口驱动层模块605发送该报文。 

第一网口驱动层模块605在接收到数据链路层模块604发送的报文后，将所述报文缓存到队列中，并激活接收接口线程；接收接口线程将队列中的报文向数据链路层模块604返回。

数据链路层模块604接收到第一网口驱动层模块605返回的报文后作数据链路层的相应处理，向网络层模块603返回该报文。 

网络层模块603接收到数据链路层模块604返回的报文后作网络层的相应处理，向传输层模块602返回该报文。 

传输层模块602接收到网络层模块603返回的报文后作传输层的相应处理，向报文接收模块606发送返回的报文。 

报文接收模块606接收传输层模块602发送的返回的报文。 

处理器性能确定模块607根据报文接收模块606所接收的报文的返回延迟时间，确定处理器的性能。即处理器性能确定模块607根据该报文的发送时间和报文接收模块606接收到返回报文的时间确定出报文的返回延迟时间，进而确定处理器的性能。 

进一步，所述装置还包括： 

测试报文确定模块608位于第一网口驱动层模块605与数据链路层模块604之间，判断数据链路层模块604发送给第一网口驱动层模块605的报文是否为测试报文；若是，则将该报文转发至第一网口驱动层模块605；否则，将该报文转发至第二网口驱动层模块609，第二网口驱动层模块609驱动网络硬件将该报文向网络发送。 

进一步，网络层模块603还用于在确定从传输层接收的报文为回环报文后，仍然将该报文传送到所述数据链路层模块。 

本发明实施例由于将报文从传输层输入，经网络层、数据链路层到达虚拟网口驱动层，由虚拟网口驱动层经数据链路层、网络层、传输层再返回该报文，根据报文的返回延迟时间从而确定CPU的性能。这样，报文在经过了整个发送、接收过程后，报文的返回延迟时间直接反映了CPU对报文处理的整个过程的性能。 

由于在传输层以上输入和接收报文，不必调用系统的I/O读取中间层(如网络层、数据链路层等)处理的报文，从而减少了对I/O访问的次数，避免了 I/O访问造成的测试延迟，使得测试结果更为准确。 

实施例二 

TIPC协议即透明内部进程通信协议，以共享内存为基础实现任务和资源的调度，TIPC协议专门用于内部集群(intra cluster)通信，处于相同cluster内的不同节点可以不用考虑所处的位置直接进行快速可靠的通讯，intra cluster可以是任何类型的分布式多处理器系统。TIPC为分布式系统的进程间通信提供了一套透明可靠的传输协议。 

为了全面测试嵌入式网络系统中的CPU性能，还可以测试CPU处理TIPC报文的性能(如图7所示)，具体的测试方法与上述测试CPU对TCP/IP处理性能的测试方法相类似，流程图如图8所示，包括如下步骤： 

S801、将报文从Socket层输入。 

报文经Socket层处理后，继续下传。 

S802、报文到达Port层，Port层对报文作相应处理。 

类似的，现有技术中通常使用回环报文来做Port层以上的连接通路测试，因此，Port层还会判断接收的报文是否为回环报文，若为回环报文，则Port层向Socket层返回该报文；若不是回环报文，表明该报文为正常发送的报文，则Port层向虚拟Link层发送该报文。 

在本发明实施例中，如果利用回环报文作为测试报文来进行CPU性能的测试，则可以对Port层的功能进行改变，使Port层在检测出回环报文时，依然向虚拟Link层发送该报文。 

S803、报文到达虚拟Link层，虚拟Link层对报文进行相应的处理后下传该报文。 

S804、判断报文是否为测试报文；若是，向虚拟网口驱动层发送该报文。 

类似的，针对TIPC体在嵌入式网络系统中也可以设置有真实网口驱动层和虚拟网口驱动层。真实网口驱动层用于向其它设备或系统发送报文，或者从其它设备或系统接收报文；虚拟网口驱动层用于在测试CPU性能时使用。 在判断虚拟Link层输出的报文是测试报文后，将该报文发送给虚拟网口驱动层；否则，发送给真实网口驱动层，由真实网口驱动层将该报文通过网络向其它设备或系统发送。这样，在测试CPU性能的过程中，系统依然可以向其它设备或系统发送报文。 

这里需要指出的是，判断报文是否为测试报文的步骤并不是必须的。例如，测试人员可以在测试前进行配置——将网口驱动层配置为虚拟网口驱动层。这样，所有的报文在经过数据链路层后都到达虚拟网口驱动层，不必再区分是否为测试报文，决定是向虚拟网口驱动层还是真实网口驱动层发送。 

S805、报文到达虚拟网口驱动层后返回。 

虚拟网口驱动层将从数据链路层接收的报文缓存到队列后，并不将队列中的报文通过硬件设备(如网卡等)进行发送，而是激活接收接口线程，由接收接口线程将队列中的报文向上层返回。 

S806、报文经虚拟Link层、Port层、Socket层返回。 

S807、根据报文的发送时间以及返回时间，确定报文的返回延迟时间，从而确定CPU的性能。 

在报文从Socket层返回后，根据报文的发送时间以及返回时间，确定报文的返回延迟时间，从而确定CPU的性能。 

为了获得更为准确的测试结果，可以统计大量报文的返回延迟时间，从而确定该嵌入式网络系统的CPU的性能。例如，当统计的报文平均返回延迟时间大于设定值B，则确定CPU的性能较差；或者，根据经验制定一个返回延迟时间与CPU性能等级对照表，根据测试的报文平均返回延迟时间，确定出对应的CPU性能等级。 

本发明实施例提供的一种嵌入式网络系统的处理器性能测试装置，如图9所示，包括：报文发送模块901、套接字层模块902、端口层模块903、虚拟链路层模块904、第一网口驱动层模块905、报文接收模块906、处理器性能确定模块907。

报文发送模块901用于将报文向套接字层模块902发送。 

套接字层模块902对从报文发送模块901接收的报文作Socket层的相应处理后，向端口层模块903发送该报文。 

端口层模块903在接收到套接字层模块902发送的报文后，对该报文作Port层的相应处理，并向虚拟链路层模块904发送该报文。 

虚拟链路层模块904在接收到端口层模块903发送的报文后，对该报文作虚拟链路层的相应处理后向第一网口驱动层模块905发送该报文。 

第一网口驱动层模块905在接收到虚拟链路层模块904发送的报文后，将所述报文缓存到队列中，并激活接收接口线程；接收接口线程将队列中的报文向虚拟链路层模块904返回。 

虚拟链路层模块904接收到第一网口驱动层模块905返回的报文后作相应的虚拟链路层处理，向端口层模块903返回该报文。 

端口层模块903接收到虚拟链路层模块904返回的报文后作Port层的相应处理，向套接字层模块902返回该报文。 

套接字层模块902接收到端口层模块903返回的报文后作Socket层的相应处理，向报文接收模块906发送返回的报文。 

报文接收模块906接收套接字层模块902发送的返回的报文。 

处理器性能确定模块907根据报文接收模块906所接收的报文的返回延迟时间，确定处理器的性能。即处理器性能确定模块907根据该报文的发送时间和报文接收模块906接收到返回报文的时间确定出报文的返回延迟时间，进而确定处理器的性能。 

进一步，所述装置还包括： 

测试报文确定模块908位于第一网口驱动层模块905与虚拟链路层模块904之间，判断虚拟链路层模块904发送给第一网口驱动层模块905的报文是否为测试报文；若是，则将该报文转发至第一网口驱动层模块905；否则，将该报文转发至第二网口驱动层模块909，第二网口驱动层模块909驱动网络硬 件将该报文向网络发送。 

进一步，端口层模块903还用于在确定从传输层接收的报文为回环报文后，仍然将该报文传送到所述虚拟链路层模块。 

本发明实施例由于将报文从Socket层输入，经Port层、虚拟链路层到达虚拟网口驱动层，由虚拟网口驱动层经虚拟链路层、Port层、Socket层再返回该报文，根据报文的返回延迟时间从而确定CPU的性能。这样，报文在经过了整个发送、接收过程后，报文的返回延迟时间直接反映了CPU对报文处理的整个过程的性能。 

由于在Socket层以上输入和接收报文，不必调用系统的I/O读取中间层(如Socket层、Port层等)处理的报文，从而减少了对I/O访问的次数，避免了I/O访问造成的测试延迟，使得测试结果更为准确。 

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，如：ROM/RAM、磁碟、光盘等。 

还可以理解的是，附图或实施例中所示的装置结构仅仅是示意性的，表示逻辑结构。其中作为分离部件显示的模块可能是或者可能不是物理上分开的，作为模块显示的部件可能是或者可能不是物理模块。 

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种嵌入式系统的处理器性能测试方法，其特征在于，包括：

将报文从传输层输入，经网络层、数据链路层输出；

确认所述数据链路层输出的报文为测试报文时，将该报文发送到虚拟网口驱动层；

所述虚拟网口驱动层接收到报文后，将所述报文缓存到队列中，并将队列中的报文经所述数据链路层、网络层、传输层进行返回；

根据返回的报文的返回延迟时间确定所述处理器的性能。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述测试报文为回环报文；以及所述网络层在确定从所述传输层接收到回环报文后，将该回环报文传送到所述数据链路层。

3.一种嵌入式系统的处理器性能测试方法，其特征在于，包括：

将报文从传输层输入，经网络层、数据链路层输出到虚拟网口驱动层；

所述虚拟网口驱动层接收到报文后，将所述报文缓存到队列中，并将队列中的报文经所述数据链路层、网络层、传输层进行返回；

根据返回的报文的返回延迟时间确定所述处理器的性能。

4.一种嵌入式系统的处理器性能测试装置，包括：传输层模块、网络层模块、数据链路层模块，其特征在于，还包括：

报文发送模块，用于将报文向所述传输层模块发送；

虚拟网口驱动层模块，用于接收输入的报文，将所述报文缓存到队列中，并将队列中的报文进行返回；所述输入的报文为所述报文发送模块发送的、经传输层模块、网络层模块、数据链路层模块处理后到达虚拟网口驱动层模块的报文；

报文接收模块，用于接收返回的报文；所述返回的报文为所述虚拟网口驱动层模块返回的、经数据链路层模块、网络层模块、传输层模块处理后到达所述报文接收模块的报文；

处理器性能确定模块，用于根据所述报文接收模块接收的报文的返回延迟时间，确定所述处理器的性能。

5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，还包括：

测试报文确定模块，用于接收经所述传输层模块、网络层模块、数据链路层模块处理后的报文，并在确定接收的报文为测试报文时，将所述报文转发给所述虚拟网口驱动层模块。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述测试报文为回环报文；以及

所述网络层模块具体用于在确定从传输层接收的报文为回环报文后，将该回环报文传送到所述数据链路层模块。

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