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6.1. 微性能测试列表

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2023-12-01

回归测试通常用来检测系统中的特定部分是否如期工作,并且要确定旧的错误没有重新出现。

FreeBSD 的回归测试工具能够在 FreeBSD 的源代码树 src/tools/regression 中找到。

6.1. 微性能测试列表

这一章包含了一些在 FreeBSD 上或者 FreeBSD 自身做适合的微性能测试的建议。

要在每一次单独的测试的时候使用所有我们给出的建议是不可能的。 但是你用得越多,你测试小差别的能力就会越好。

  • 关闭 APM 和任何其他干扰时钟的东西 (ACPI ?)。

  • 进入单用户模式。例如,cron(8) 和其他的守护进程只会增加测试的不准确性。sshd(8) 这个守护进程也会造成问题。如果在测试的时候需要 ssh 连接, 那么你或者关闭 SSHv1 的密匙再生功能,或者在测试的时候杀死 sshd 父进程。

  • 不要运行 ntpd(8)

  • 如果有 syslog(3) 事件发生,使用一个空白的 /etc/syslogd.conf 运行 syslogd(8), 或者,不要运行它。

  • 最小化磁盘 I/O,可能的话,要完全避免。

  • 不要挂载不必要的文件系统。

  • 可能的话,把 //usr, 和其他任何文件挂载为只读。 这样的话可以从 I/O 方面去掉到磁盘的异步更新(等等)。

  • 使用 newfs(8) 来生成要测试读写的文件系统。 在每次测试运行前使用 tar(1) 或者 dump(8) 给测试文件系统灌输文件。测试开始前先卸载文件系统, 然后再挂载。这样做的话能得到一个连续的文件系统格局。 对于经典测试,我们要测试的目录是 /usr/obj(用 newfs 重新初始化,然后再挂载)。 要获得 100% 的再现,请使用 dd(1) 产生的文件来灌输文件系统。(也就是: dd if=myimage of=/dev/ad0s1h bs=1m)

  • 使用基于 malloc 的或者预先装载的 md(4) 分区。

  • 测试的每次单独迭代之间重启系统。 这可以给你一个更连续的状态。

  • 从内核中去掉所有不重要的设备驱动。例如,如果测试不需要 USB, 那么就不要把 USB 放到内核中。驱动加载经常会产生延时。

  • 不要配置不使用的硬件。如果测试不使用硬盘,使用 atacontrol(8)camcontrol(8) 去掉硬盘。

  • 除非必要,否则不要配置网络, 或者等到测试完要把测试结果传输到另一台机器的时候再启动网络。

    如果系统必须连接到公共网络,一定要注意广播数据。 即使这些数据很难被注意到,也会占用 CPU 的时钟周期。 组播也有类似的情况。

  • 把每一个文件系统放到它自己的硬盘上。 这可以最小化磁盘的磁头搜索优化的抖动。

  • 尽量减少把结果输出到串口或 VGA 控制台。 将结果导入文件可以减少震动干扰。 (串口终端很容易变成一个瓶颈。) 在测试的时候不要触碰键盘,甚至spaceback-space 键也会以数字形式显示出来。

  • 确认你的测试足够长, 但不是太长。 如果测试太短, 就无法忽略时间戳的误差影响, 而如果太长, 温度的变化会影响计算机内的石英晶体的频率。 经验值: 多于一分钟, 少于一个小时。

  • 尽量保证机器所在环境的温度恒定。 这会同时影响石英晶体和磁盘驱动器的算法。 要得到稳定的时钟,可以考虑使用 稳定时钟注入(stabilized clock injection)。例如,使用 OCXO + PLL, 把测试结果注入时钟电路而不是主板上的xtal。 要了解更多,请联系 Poul-Henning Kamp

  • 测试至少要运行三次。但是对于 “测试前” 和 “测试后” 的代码,最好分别都运行二十次以上。 尽可能交错执行测试,这样可以侦测测试环境对测试的影响。 不要 1:1 的交错,要 3:3 的交错, 这样就可以检测人机交互对测试的影响。

    好的类型,比如:bababa{bbbaaa}*, 可以在 1+1 的运行后给出一些提示(在测试出错时可以停止测试), 以及在首次 3+3 运行后的标准差(如果测试时间较长可以给出一些), 和测试运行的趋势与稍后一些交互数字。

  • 使用 ministat(1) 来查看数字是否具有统计学上的意义。 你可以买一本 “Cartoon guide to statistics” ISBN: 0062731025,高度推荐, 如果你已经忘记或者根本不知道标准差和 Student's T 测试。

  • 不要使用后台 fsck(8) 除非你是在对后台 fsck进行 benchmark。同时,在 /etc/rc.conf 中关闭 background_fsck,除非在系统起动后, 你的 benchmark 在 fsck 运行 60+ 秒后仍然没开始。 因为一旦开启了后台 fsckrc(8) 会把 fsck 唤醒并检查是否要在文件系统上运行之。 类似的,除非你的测试对象包括 snapshots, 就要确定系统中没有任何 snapshots。

  • 如果你的 benchmark 有预期之外的性能低下问题, 就要检测有没有来自未知系统资源的高频率中断。 有一些版本的 ACPI 就有 “运行混乱” 的问题,并且会产生过多的中断。 要诊断奇怪的测试结果,可以抓一些 vmstat -i 的片段然后查看是否有不正常的现象。

  • 要谨慎对待内核和用户空间的优化参数,对于调试也是这样。 因为很容易就会忽略一些东西, 然后才会意识到测试不能用来比较同样的事情。

  • 除非你的测试对内核参数 WITNESSINVARIANTS 有兴趣,否则不要在开启了这些内核参数后进行你的 benchmark。 WITNESS 会导致 400%+ 的性能损失。 类似的,用户态的 malloc(3) 参数在 -CURRENT 版本和生产版本中默认值都是不同的。