[发明专利]一种实时操作系统内存管理算法性能测试方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于多线程的POSIX标准的实时操作系统内存管理算法性能测试方法，所述方法首先在操作系统外部由自动数据集生成工具生成内存分配数据的测试集；并提出了双线程测试模型和第二多线程测试模型；针对基于POSIX接口的实时操作系统的内存管理算法，在测试模型下运行生成的数据集，以便获取在两个测试模型中运行的日志数据；最后将运行日志数据输入到自动数据分析工具中进行数据处理，得到该内存管理算法的时间性能和碎片性能的具体数据的分析结果和图表展示，从而得出该内存管理算法适合的数据场景。本发明应用到开源实时操作系统Zephyr中，对不同的内存管理算法进行分析，以得到不同内存管理算法的性能指标。

技术领域

本发明属于实时操作系统技术领域，具体涉及一种基于多线程的POSIX标准的实时操作系统内存管理算法性能测试方法和系统。

背景技术

随着计算机软硬件的快速发展，计算机软件的规模越来越大，复杂度越来越高。操作系统作为计算的一个系统性软件，在计算机整个运行过程中起着承上启下的核心作用。随着嵌入式领域的快速发展，其软件复杂度也在相应的增加，实时嵌入式系统中需要有更有效的动态内存分配。然而，内存的动态分配和释放是不确定的，这主要体现在两个方面：系统申请和释放内存块的大小不确定，申请和释放的时间不确定。这都会影响嵌入式实时操作系统的响应实时性。对于实时操作系统来说，最关键的是需要保证“实时性”。内存碎片问题使得内存分配尤其是动态内存分配成为系统不确定性的一个主要来源。所以，通过测试来确定内存碎片对实时操作系统内存分配性能的影响具有重要意义。

在对内存管理算法进行性能评价时，主要从两方面进行考量：内存分配和释放的时间性能，系统运行过程中产生的碎片情况。内存分配和释放时间将会影响系统的实时响应时间；内存碎片一般是不可利用的，内存碎片的存在会导致内存资源存在浪费，导致合理的内存申请得不到满足，进而也会影响实时操作系统的实时性。因此，在对内存分配算法进行性能分析的时候，需要综合考虑这两方面的原因，只考虑其中一方面无法反映出内存分配算法的实际性能。

发明内容

为了解决现有技术存在的不足，本发明的目的是提供了一种基于多线程的POSIX标准的实时操作系统内存管理算法性能测试方法，考察内存管理算法的内存分配和释放的时间性能和碎片情况。本发明应用到开源实时操作系统Zephyr中，对不同的内存管理算法进行分析，以得到不同内存管理算法的性能指标。

本发明提出了一种基于多线程的POSIX标准的实时操作系统内存管理算法性能测试方法，包括以下步骤：

步骤一：在操作系统外部的自动数据集生成工具中生成内存分配数据的测试集，该测试集包括三类：均匀分布的数据集、高斯分布的数据集、对实际嵌入式操作系统运行中内存分配过程的采样得到的数据集；

所述自动数据集生成工具包括：数据随机生成器、数据均匀分布生成器；

步骤二：实现两个实时操作系统的第一多线程测试模型，分为双线程测试模型、第二多线程测试模型，并且移植到实现了POSIX标准的实时操作系统中；

步骤三：针对基于POSIX接口的实时操作系统的内存管理算法，在测试模型下运行生成的数据集，以便获取在两个测试模型中运行的日志数据，所述日志数据包括内存分配和释放的时间数据、内存分配时的内存余量、内存外碎片、内存内碎片等与内存量相关的数据；

步骤四：将运行日志数据输入到自动数据分析工具中进行数据处理，得到该内存管理算法的时间性能和碎片性能的具体数据的分析结果和图表展示，从而得出该内存管理算法适合的数据场景。

本发明提出的基于多线程的POSIX标准的实时操作系统内存管理算法性能测试方法中，所述步骤一具体包括以下步骤：

步骤A1：从通用的实时操作系统内存分配的操作中进行内存分配大小的统计，得出常见的内存分配范围；

步骤A2：计算步骤A1得到的内存分配范围的均值，和覆盖95％内存分配范围的方差值；