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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(biāo)，其中最基礎(chǔ)的指標(biāo)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(xì)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(hù)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(shè)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(shè)立不同的測試場景即測試用例，然后針對性地進(jìn)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(dāng)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(xì)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64bit TEST_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bufsizehalflen?=?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(fù)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_addressif?(!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，具體可以看網(wǎng)上的一篇詳細(xì)解析文章 https://www.jianshu.com/p/ef203c360c4f。

測試函數(shù)名測試作用

test_stuck_address	先全部把地址值交替取反放入對應(yīng)存儲位置，然后再讀出比較，重復(fù)n次
test_random_value	等效test_random_comparison(bufa, bufb, count)：數(shù)據(jù)敏感型測試用例
test_xor_comparison	與test_random_value比多了個異或操作
test_sub_comparison	與test_random_value比多了個減法操作
test_mul_comparisone	與test_random_value比多了個乘法操作
test_div_comparison	與test_random_value比多了個除法操作
test_or_comparison	在test_random_comparison()里面合并了
test_and_comparison	在test_random_comparison()里面合并了
test_seqinc_comparison	是 test_blockseq_comparison的一個子集；模擬客戶壓力測試場景
test_solidbits_comparison	固定全1后寫入兩個buffer，然后讀出比較，然后全0寫入讀出比較；這就是Zero-One算法
test_blockseq_comparison	一次寫一個count大小的塊，寫的值是拿byte級的數(shù)填充32bit，然后取出對比，接著重復(fù)256次；也是壓力用例，只是次數(shù)變多了；
test_checkerboard_comparison	把設(shè)定好的幾組Data BackGround，依次寫入，然后讀出比較
test_bitspread_comparison	還是在32bit里面移動，只是這次移動的不是單單的一個0或者1，而是兩個1，這兩個1之間隔著兩個空位/td>
test_bitflip_comparison	也是32bit里面的一個bit=1不斷移動生成data pattern然后，每個pattern均執(zhí)行
test_walkbits1_comparison	與test_walkbits0_comparison同理
test_walkbits0_comparison	就是bit=1的位置在32bit里面移動，每移動一次就全部填滿buffer，先是從低位往高位移，再是從高位往低位移動
test_8bit_wide_random	以char指針存值，也就是每次存8bit，粒度更細(xì)；
test_16bit_wide_random	以unsigned short指針存值，也就是每次存16bit，不同粒度檢測；

2.4 結(jié)果格式

在Unix-like系統(tǒng)下使用make && make install命令進(jìn)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 4096 pagesizemask is 0xfffffffffffff000 want 10MB (10485760 bytes) got 10MB (10485760 bytes), trying mlock ...locked. Loop 1/1:Stuck Address: okRandom Value: okCompare XOR: okCompare SUB: okCompare MUL: okCompare DIV: okCompare OR: okCompare AND: okSequential Increment: okSolid Bits: okBlock Sequential: okCheckerboard: okBit Spread: okBit Flip: okWalking Ones: okWalking Zeroes: ok8-bit Writes: ok16-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~~~

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的嵌入式里如何给内存做压力测试？不妨试试memtester的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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