淺談一種在嵌入式內核中測試exfat文件系統性能的方法的論文
隨著(zhù)嵌入式技術(shù)的發(fā)展，利用各種開(kāi)源的嵌入式平臺來(lái)開(kāi)發(fā)電子產(chǎn)品，已經(jīng)成為大部分公司的首選。要使運行嵌入式系統的電子產(chǎn)品實(shí)現音頻、視頻、圖片等多媒體信息的存儲及處理，幾乎離不開(kāi)文件系統的支持，那么在嵌入式平臺下開(kāi)發(fā)各種文件系統也是必然。其中具備優(yōu)越性能的exfat 文件系統由于微軟的不開(kāi)源性，也常常需要在內核中自主開(kāi)發(fā)。
在嵌入式系統中，如linux、ucos，實(shí)現exfat 文件系統的功能已經(jīng)不難。嵌入式開(kāi)發(fā)者在具備嵌入式開(kāi)發(fā)經(jīng)驗及exfat 文件系統的知識基礎上，即可完成。但是在實(shí)現了exfat 文件系統的'功能后，要如何驗證其性能卻不是那么容易。
1 測試工具的局限性
嵌入式軟件由于內存有限、實(shí)時(shí)性、開(kāi)發(fā)工具昂貴等特點(diǎn)，測試非常困難。嵌入式軟件從下到上，分為硬件層、驅動(dòng)層、內核層、應用層，而內核層由于結構復雜、代碼龐大，是嵌入式軟件中最難測試的部分，本文中待測的exfat 文件系統正處于內核層。雖然嵌入式軟件有一些集成的測試軟件，但是一般的測試軟件只能用于標準的嵌入式內核，只能測試規定的功能，不能進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，而對于很多嵌入式產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，嵌入式內核源碼需要修改，也需要測試更多特定的功能，這就需要特定的測試方式。
因此本文要探索的是在內核層的文件系統的測試方式。按照測試方式來(lái)分類(lèi)，該測試屬于白盒測試的范疇。
2 測試體系
文件系統是一種存儲系統，對于存儲系統來(lái)說(shuō)，需要關(guān)注的性能有訪(fǎng)問(wèn)接口性能、數據讀寫(xiě)性能、聚合帶寬、最大并發(fā)數、任務(wù)數、最大吞吐率、可擴展能力等，本文中的測試任務(wù)是測試嵌入式系統內核層文件系統的性能，因此需要測試的性能也相對單一，著(zhù)重測試訪(fǎng)問(wèn)接口性能和數據讀寫(xiě)性能。其中訪(fǎng)問(wèn)接口性能是指各個(gè)操作元數據和數據的API 返回速度，單位為API 操作數/s。以Open 函數為例，在應用層新建文件，調用Open函數，就可以通過(guò)內核文件函數FS_Open 函數調用驅動(dòng)層函數，從而調用硬件，完成具體的功能。那么該API的返回速度指發(fā)送Open 命令到返回成功所花的時(shí)間;數據讀寫(xiě)性能是指測定不同文件大小，數據塊大小和讀寫(xiě)比例的數據讀寫(xiě)性能，單位為MB/s，以Read 函數為例，預先在系統中插入存儲設備，調用Read 函數來(lái)讀取該存儲設備中的特定大小的文件，通過(guò)文件的大小除以讀取的時(shí)間即可獲得讀取的速度;當然也可以用time 命令來(lái)測試時(shí)間，手動(dòng)去計算速度，測試代碼如下：
#define size 1024*1024*200
#define LEN 1024
#include
int main()
{
FILE *fp1;
char *buf=new char[LEN];
int i,j;
fp1=fopen(“data.in”,”rb”);
for(j=0;j<1024*500;j++)
{
fread(buf,1024,1,fp1);
}
printf(“ok!/n”);
fclose(fp1);
}
綜上所述，測試體系如下所示：其中應用層的測試代碼作用是調用相關(guān)的APP 函數，內核層對應函數指的是exfat 文件系統的功能函數，驅動(dòng)層函數指的是與硬件相連的操作函數。
Exfat 文件系統的接口函數有：
unsigned int fsapitbl[]={
(unsigned int)FOpen,
(unsigned int)FClose,
(unsigned int)FRead,
(unsigned int)FWrite,
(unsigned int)GetLength,
(unsigned int)GetTime,
(unsigned int)ConvertName,
......
};
針對所有的APP 都需要完成接口性能測試，測試其響應時(shí)間以及功能的正確性;針對包含Read 和Write的APP 還需要完成讀寫(xiě)性能測試，測試其讀寫(xiě)速度，并且針對不同的存儲設備，不同的文件大小要有不同的測試數據。對于存儲系統的其他測試性能，需要聯(lián)合整個(gè)嵌入式系統來(lái)測試。
3 測試數據
在ucos 嵌入式平臺上測試exfat 的讀寫(xiě)性能所得。其中ReadDIO 指用DirectIO 的方式來(lái)完成讀操作，速度比一般的Read 更快，當然針對不同的應用需求，可能會(huì )對內核文件系統系統進(jìn)行不同的修改，測試時(shí)要根據文件系統需求文檔和設計文檔來(lái)設計測試樣例。
4 測試結果
通過(guò)測試數據的分析，可以看出本文提出的測試方法可以快速全面地測試內核層exfat 文件系統的性能。雖然本文提出的測試方法目前只針對exfat 文件系統，但因為exfat、fat、ntfs 等文件系統基本接口A(yíng)PP 的類(lèi)似性，本問(wèn)提出的測試方法也可以拓展到其他文件系統的測試。不過(guò)本文的測試方法還未實(shí)現全自動(dòng)的測試，這還需要后續通過(guò)配置腳本來(lái)實(shí)現。
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