您如何測(cè)試RTOS性能？

對(duì)于每個(gè)嵌入式軟件開發(fā)人員和團(tuán)隊(duì)來說，性能是關(guān)鍵的指標(biāo)。無論您是開發(fā)資源受限的設(shè)備，高性能模塊還是僅僅是普通的系統(tǒng)，浪費(fèi)的時(shí)鐘周期都會(huì)花費(fèi)金錢，時(shí)間和能量。如今，許多嵌入式系統(tǒng)都是由RTO構(gòu)建的，但是根據(jù)我的經(jīng)驗(yàn)，團(tuán)隊(duì)通常幾乎不考慮其性能。

團(tuán)隊(duì)不考慮它也就不足為奇了，因?yàn)楸容^不同的RTOSE的數(shù)據(jù)很少。每個(gè)RTO雖然以核心概念和工具為基礎(chǔ)，但都提供了廣泛而多樣的功能。使用此類功能集，您如何以提供合理的“蘋果蘋果”比較的方式測(cè)試RTOS性能?

在這篇文章中，我將分享如何測(cè)試三個(gè)流行的開源RTOSE(Zephyr RTOS，F(xiàn)reertos和Eclipse ThreadX)和一個(gè)商業(yè)RTO(PX5 RTOS)的RTOS性能。

識(shí)別RTOS性能測(cè)試

您可能會(huì)懷疑，并非所有的RTOSE都相等。每個(gè)RTO都會(huì)牢記不同的目標(biāo)。這意味著基礎(chǔ)實(shí)施將從一個(gè)RTO到另一個(gè)RTO都不同。每個(gè)RTO都有其優(yōu)勢(shì)，劣勢(shì)，定制和標(biāo)準(zhǔn)功能。我們?nèi)绾我怨降姆绞奖容^不同的rtoses并為我們提供準(zhǔn)確的結(jié)果?

首先，我們必須認(rèn)識(shí)到我們不能測(cè)試RTO的每個(gè)功能。例如，弗雷托斯(Freertos)具有超酷的功能，可讓您在無滴答模式下以低功率應(yīng)用程序運(yùn)行內(nèi)核。盡管這是一個(gè)很棒的功能，但并非所有RTOSE都具有它，因此很難比較其他RTOSE的功能。

我們必須專注于所有rtoses所共有的功能，而不是專注于差異化者，并且有很多。例如，所有RTOSE都將至少有一個(gè)調(diào)度程序，消息隊(duì)列，信號(hào)量，內(nèi)存管理和其他一些。這些構(gòu)成了今天幾乎所有可用的RTO的基礎(chǔ)。這些功能是應(yīng)該關(guān)注的功能，然后可以使我們對(duì)不同的功能的性能有一種感覺。

RTOS性能基準(zhǔn)

如果要比較RTOS性能，則需要進(jìn)行測(cè)試安全帶。測(cè)試安全帶使您可以創(chuàng)建一組常見的測(cè)試，該測(cè)試可行任何RTO中可用的標(biāo)準(zhǔn)功能。盡管開發(fā)人員可以使用幾種不同的選項(xiàng)，但我使用的最多和最熟悉的是Eclipse基礎(chǔ)線程度量基準(zhǔn)套件。

線程度量基準(zhǔn)套件由八個(gè)測(cè)試組成，其中一項(xiàng)是校準(zhǔn)測(cè)試，以確保平臺(tái)的操作相似。例如，如果成功地將RTO帶入測(cè)試線束，并使用類似的設(shè)置并使用GCC進(jìn)行了編譯，則您希望校準(zhǔn)測(cè)試為每個(gè)RTO提供約70,000個(gè)計(jì)數(shù)。如果不是這樣，那么您知道編譯器或其他設(shè)置不是相同的，這意味著您不能信任任何其他測(cè)試的結(jié)果。 (至少不信任任何直接比較)。

在我的實(shí)驗(yàn)中，我選擇了我認(rèn)為每個(gè)RTO的五個(gè)最常見的功能，每個(gè)RTO應(yīng)具有的線程度量基準(zhǔn)套件，其中包括：

· 合作計(jì)劃

· 預(yù)先安排

· 內(nèi)存分配

· 同步處理(信號(hào)量)

· 消息傳遞

每個(gè)測(cè)試的時(shí)間為30秒間隔，結(jié)果提供了計(jì)數(shù)器中累積的值。值越高，該測(cè)試的性能越高。 RTO完全有可能在一個(gè)測(cè)試上粉碎它，只能在另一個(gè)測(cè)試上表現(xiàn)出色。

獲得蘋果與蘋果的比較

您可能會(huì)認(rèn)為，使用基準(zhǔn)套件，您將RTO插入套件，進(jìn)行一些測(cè)試，進(jìn)行一些比較并完成。不幸的是，這并不是那么簡(jiǎn)單。還記得我如何提到?jīng)]有同等的兩個(gè)rtose?為了獲得合理的比較，您需要確保以使其公平的方式配置每個(gè)RTO!

您可以清楚地看到PX5 RTOS優(yōu)于開源RTOSE。實(shí)際上，如果您看開源RTOSE，則Zephyr RTO的表現(xiàn)似乎非常可怕!剪裁干燥吧? Zephyr RTO的表現(xiàn)不佳，還是這樣做?

Zephyr以其默認(rèn)配置進(jìn)行了測(cè)試。那是什么意思?

它的意思是：

· 不啟用速度優(yōu)化

· 啟用了記錄

· 主張檢查已啟用

· 啟用了調(diào)試優(yōu)化

· 運(yùn)行時(shí)錯(cuò)誤檢查已啟用

· 電源管理已啟用

· MPU已啟用并用于堆棧保護(hù)

我們可以爭(zhēng)辯說，默認(rèn)情況下，這些是否是啟用的好東西，但是在任何一種情況下，其他RTOSE是否默認(rèn)啟用了這些東西?

他們不!默認(rèn)情況下，它們是配置的，或者通過我的一些小調(diào)整，以禁用這些功能，以確保每個(gè)RTO的配置足夠接近，以便可以輕松地將它們進(jìn)行比較以進(jìn)行性能!

為了獲得蘋果到蘋果的比較，我必須禁用這些Zephyr RTOS功能。當(dāng)我這樣做時(shí)，結(jié)果有所改變。

唯一的變化是Zephyr的表現(xiàn)幾乎增加了兩倍!它的性能仍比PX5 RTOS慢約30%，并且比ThreadX慢20%，但是我們現(xiàn)在可以更自信地比較其性能并得出一些初步結(jié)論。

結(jié)論

比較RTOS之間的RTOS性能并不是微不足道的!每個(gè)RTO都有獨(dú)特的功能和配置，必須考慮到準(zhǔn)確的比較。我發(fā)現(xiàn)，一旦您將競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境升級(jí)，您就可以看到每個(gè)RTO的性能，將它們相互比較，并得出結(jié)論您的RTO可能如何影響您自己的項(xiàng)目。

每個(gè)項(xiàng)目都有其需求和需求，每個(gè)RTO都有其利基市場(chǎng)。作為工程師，擁有數(shù)據(jù)來幫助我們了解性能特征可以幫助我們做出正確的設(shè)計(jì)決策，并確保我們不會(huì)在桌面上留下任何急需的性能。

您已經(jīng)看到錯(cuò)誤配置如何影響比較測(cè)量值。我有一個(gè)動(dòng)作項(xiàng)目供您從今天的帖子中刪除：?jiǎn)栕约海骸拔业腞TO是否正確配置了?”這個(gè)問題可能會(huì)使您的RTOS的性能增加一倍。