嵌入式中如何給內(nèi)存做壓力測試？

大家好，我是痞子衡，是正經(jīng)搞技術(shù)的痞子。今天痞子衡給大家介紹的是內(nèi)存讀寫正確性壓力測試程序memtester。

在嵌入式系統(tǒng)中，內(nèi)存（RAM）的重要性不言而喻，系統(tǒng)性能及穩(wěn)定性都與內(nèi)存息息相關(guān)。關(guān)于內(nèi)存性能有很多個不同指標，其中最基礎的指標便是訪問可靠性（即讀寫的正確性），只有穩(wěn)定可靠的內(nèi)存訪問才能確保系統(tǒng)正常運行。很多時候簡單地內(nèi)存讀寫測試并不能發(fā)現(xiàn)隱藏的問題，因此我們需要一個完備的內(nèi)存訪問壓力測試程序，今天痞子衡就和大家詳細聊一聊memtester。

一、內(nèi)存性能測試程序集

在講memtester之前，痞子衡先給大家科普一下Linux系統(tǒng)下常用的內(nèi)存性能測試工具，它們分別是mbw、memtester、lmbench、sysbench。這幾個測試工具（程序）各有側(cè)重點：

內(nèi)存帶寬測試工具 --mbw；內(nèi)存壓力測試工具 --memtester；內(nèi)存綜合性能測試工具 --lmbench；內(nèi)存申請與讀寫速度測試工具 --sysbench;

二、memtester程序

memtester是Simon Kirby在1999年編寫的測試程序（v1版），后來由Charles Cazabon一直維護更新（v2及之后版本），主要面向Unix-like系統(tǒng)，官方主頁上介紹的是“A userspace utility for testing the memory subsystem for faults.”，其實就是為了測試內(nèi)存（主要DDR）的讀寫訪問可靠性（僅正確性，與速度性能無關(guān)），這是驗證板級硬件設備必不可少的一項測試。

整個memtester測試的視角就是從用戶的角度來看的，從用戶角度設立不同的測試場景即測試用例，然后針對性地進行功能測試，注意是從系統(tǒng)級來測試，也就是說關(guān)注的不單單是內(nèi)存顆粒了，還有系統(tǒng)板級的連線、IO性能、PCB等等相關(guān)的因素，在這些因素的影響下，內(nèi)存是否還能正常工作。

2.1 獲取程序

memtester程序的最新版本是4.5.0，早期的v1/v2/v3版本目前下載不到了，2012年Charles Cazabon重寫了程序并發(fā)布了全新v4.0.0，此后一直不定期更新，v4.x也是當前最流行的版本。

核心程序下載：http://pyropus.ca/software/memtester/

核心程序包下載后，在\memtester-4.5.0\下可找到源代碼。詳細源文件目錄如下：

\memtester-4.5.0 \memtester.h \memtester.c --主程序入口 \sizes.h --關(guān)于系統(tǒng)位數(shù)（32/64bit）的一些定義 \types.h --所用數(shù)據(jù)類型的定義 \tests.h \tests.c --測試算法子程序

如果是移植到ARM Cortex-M平臺下裸系統(tǒng)運行，一般只需要簡單修改memtester.c文件即可，其他源文件就是一些頭文件包含方面的改動，memtester本身并沒有太多移植工作，其源碼本是用作在Unix-like系統(tǒng)上運行的，而在嵌入式系統(tǒng)里運行僅需要把一些跟系統(tǒng)平臺相關(guān)的代碼刪除即可，此外就是打印函數(shù)的實現(xiàn)。

2.2 配置參數(shù)

memtester源碼里的配置選項主要是如下五個宏：

/* 如下需用戶自定義 */ULONG_MAX -- 確定系統(tǒng)是32bit還是64bitTEST_NARROW_WRITES -- 確定是否要包含8/16 bit寫測試/* 如下借助linux頭文件 */_SC_VERSION -- posix system版本檢查_SC_PAGE_SIZE -- 內(nèi)存page大小獲取MAP_LOCKED -- Linux里mmap里的swap特性

2.3 程序解析

讓我們嘗試分析memtester主函數(shù)入口main，main（）函數(shù)最開始都是一些輸入?yún)?shù)解析，其實主要就是為了獲取三個重要變量：內(nèi)存測試起始地址、內(nèi)存測試總長度、壓力測試循環(huán)次數(shù)，有了這三個變量值之后便開始逐一跑tests.c文件里各項測試算法小函數(shù)：

struct test { char *name; int （*fp）（）;};struct test tests［］ = { { “Random Value”， test_random_value }， { “Compare XOR”， test_xor_comparison }， { “Compare SUB”， test_sub_comparison }， { “Compare MUL”， test_mul_comparison }，

{ “Compare DIV”，test_div_comparison }， { “Compare OR”， test_or_comparison }， { “Compare AND”， test_and_comparison }， { “Sequential Increment”， test_seqinc_comparison }，

{ “Solid Bits”， test_solidbits_comparison }， { “Block Sequential”， test_blockseq_comparison }， { “Checkerboard”， test_checkerboard_comparison }， { “Bit Spread”， test_bitspread_comparison }，

{ “Bit Flip”， test_bitflip_comparison }， { “Walking Ones”， test_walkbits1_comparison }， { “Walking Zeroes”， test_walkbits0_comparison }，#ifdef TEST_NARROW_WRITES { “8-bit Writes”， test_8bit_wide_random }， { “16-bit Writes”， test_16bit_wide_random }，#endif { NULL， NULL }};/* Function definitions */void usage（char *me） { fprintf（stderr， “\n” “Usage： %s ［-p physaddrbase ［-d device］］ 《mem》［B|K|M|G］ ［loops］\n”， me）; exit（EXIT_FAIL_NONSTARTER）;}int main（int argc， char **argv）

{ ul loops， loop， i; size_t bufsize， halflen， count; void volatile *buf， *aligned; ulv *bufa， *bufb; ul testmask = 0; // 省略若干變量定義代碼 printf（“memtester version ” __version__ “ （%d-bit）\n”， UL_LEN）; printf（“Copyright （C） 2001-2020 Charles Cazabon.\n”）; printf（“Licensed under the GNU General Public License version 2 （only）。\n”）; printf（“\n”）; // 省略若干初始檢查代碼 // 從輸入?yún)?shù)里獲取physaddrbase計算出內(nèi)存測試起始地址

aligned // 從輸入?yún)?shù)里獲取mem及B|K|M|G計算出內(nèi)存測試總長度

bufsize halflen = bufsize / 2; count = halflen / sizeof（ul）; bufa = （ulv *） aligned; bufb = （ulv *） （（size_t） aligned + halflen）; // 壓力測試的重要變量， loops即重復次數(shù) for（loop=1; （（！loops） || loop 《= loops）; loop++） { printf（“Loop %lu”， loop）; if （loops） { printf（“/%lu”， loops）; } printf（“：\n”）; printf（“ %-20s： ”， “Stuck Address”）; fflush（stdout）; // 第一個測試

stuck_address if （！test_stuck_address（aligned， bufsize / sizeof（ul））） { printf（“ok\n”）; } else { exit_code |= EXIT_FAIL_ADDRESSLINES; } // 遍歷tests.c里的所有測試子程序 for （i=0;;i++） { if （！tests［i］.name） break; if （testmask && （！（（1 《《 i） & testmask））） { continue; } printf（“ %-20s： ”， tests［i］.name）; // 可以看到將內(nèi)存測試總空間一分為二，傳給子程序做處理的

if （！tests［i］.fp（bufa， bufb， count）） { printf（“ok\n”）; } else { exit_code |= EXIT_FAIL_OTHERTEST; } fflush（stdout）; /* clear buffer */ memset（（void *） buf， 255， wantbytes）; } printf（“\n”）; fflush（stdout）; }}

tests.c文件里才是最核心的壓力測試算法子程序，一共17個函數(shù)，涉及各種內(nèi)存訪問經(jīng)驗操作

2.4 結(jié)果格式

在Unix-like系統(tǒng)下使用make && make install命令進行編譯可得到一個可執(zhí)行的memtester，可以隨便執(zhí)行memtester 10M 1，即申請10M的內(nèi)存測試1次，結(jié)果如下：

［root@as150 ~］ memtester 10M 1memtester version 4.5.0 （64-bit）Copyright （C） 2001-2020 Charles Cazabon.Licensed under the GNU General Public License version 2 （only）.pagesize is 4096pagesizemask is 0xfffffffffffff000want 10MB （10485760 bytes）got 10MB （10485760 bytes），

trying mlock 。。.locked.Loop 1/1： Stuck Address： ok Random Value： ok Compare XOR： ok Compare SUB： ok Compare MUL： ok Compare DIV： ok Compare OR： ok Compare AND： ok Sequential Increment： ok Solid Bits： ok Block Sequential： ok Checkerboard： ok Bit Spread： ok Bit Flip： ok Walking Ones： ok Walking Zeroes： ok 8-bit Writes： ok 16-bit Writes： okDone.

至此，內(nèi)存讀寫正確性壓力測試程序memtester痞子衡便介紹完畢了，掌聲在哪里~~~

責任編輯：haq