Linux桌面系统性能评价的负载测试

操作系统

第25卷第4期

2006年12月

大连轻工业学院学报

JournalofDalianInstituteofLightIndustry

VoI.25，No.4Dec.2006

文章编号：1005-4014（2006）04-0274-04

Linux桌面系统性能评价的负载测试

李媛媛1，蒙会民2，肖 鹏2

（1.大连交通大学软件学院，辽宁大连 116028；

2.大连轻工业学院信息科学与工程学院，辽宁大连 116034）

＊

关键词：Linux桌面操作系统；性能测试；Linux内核；负载测试

摘要：本文针对Linux内核的特点，通过负载测试评价Linux桌面操作系统的性能。本文详述其测

试方法与步骤。实测几种流行的Linux桌面操作系统，分析其瓶颈和缺陷。

中图分类号：TP319 文献标识码：A

PerformanceassessmentforLinuxdesktopsystemvialoadtest

LIYuan-yuan1，MENGHui-ming2，XIAOPeng2

（1.CoIIegeofSoftware，DaIianJiaotongUniversity，DaIian116028，China；

2.SchooIofInformationScience Engineering，DaIianInstituteofLightIndustry，DaIian116034，China）

Keywords：Linuxdesktopsystem；performanceassessment；LinuxkerneI；Ioadtest

Abstract：InaccordancewiththecharacteristicsofLinuxkerneI，theperformanceassessmentforLinuxdesktopoperationsystemisimpIementedbyIoadtest.ThepaperdetaiIsthemethodandprocedure.DifferentkindsofconventionaILinuxdesktopsystemsaretestedtodeterminetheirbottIenecksandweaknesses. Linux凭借其开放和自由的特性得到迅速发展，也为我国国产操作系统的发展带来了契机。在Red-Hat，SUSE，RedFIag等众多开源厂商的努力下，

［1］Linux已经进入了桌面操作系统领域。以此为背

定的距离。原因在于现有的工具都是基于微观基准测试方法的，如Unixbench主要从CPU浮点运算能力，管道吞吐量，进程生成速度，系统调用开销等方面来测试Linux相关性能；Netperf主要是测试UnixDomainSocket性能，TCP、UDP的带宽和请求应答数；LMBENCH主要测试高速缓存、主存、网络

［3］

和磁盘之间数据传输能力。微观基准测试在实

景，探索和编写Linux桌面操作系统的性能测试方法和测试工具，具有重要的研究意义和实用价值。

性能测试是通过自动化的测试工具模拟多种正常、峰值以及异常负载条件来对系统的各项性能

［2］

指标进行测试。系统性能评测的层次分为机器

际应用中缺乏实用价值，原因是：

（1）Linux的应用千差万别，而反映操作系统性能的微观可测点实在太多，且依赖于系统的多种因素和应用特征，实现上困难且费时费力难以应用。

（2）微观上的硬件性能并不能真实反映操作系统的真实工作性能。

在Linux桌面操作系统的性能测试过程中，更是缺少有效的手段，也无法对性能问题进行定位，从而制约了其发展。针对以上原因，本文从宏观基准测试出发，结合负载测试提出了一种Linux桌面性能评价的具体实现，能相对简单快速的比较出不同版本Linux桌面系统的优劣和瓶颈所在。

级、算法级、程序级。其中程序级性能评测主要是使用基准测试程序（Benchmark）测试和评价系统的各种性能，它可分为微观基准测试程序（Micro-benchmark）和宏观基准测试程序（Macro-bench-mark）两大类。前者测试机器的某一特定方面的性质，如CPU速度、存储器速度、I/0速度、0S性能、网络特性等。后者是将计算机系统作为一个整体来测试其性能，它相对于某一应用类来比较不同的计算机系统，所以能快速对比系统的优劣。

有关Linux性能测试的研究主要是在国外开源社区，国内仍处于起步状态。虽然国外开源社区已存在一些Linux性能测试工具，但离实用还有一

收稿日期：2006-10-17

作者简介：李媛媛（1980~），女，助教.

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操作系统

第4期

李媛媛等：Linux桌面系统性能评价的负载测试

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l Linux桌面系统性能的负载测试

［2］

负载测试是确定在各种工作负载下系统

通信机制，允许多个进程共享物理内存。虚拟文件子系统依靠网络接口子系统来实现网络文件系统（NFS）。内存管理子系统依靠虚拟文件子系统来实现对换。

Linux内核性能决定了Linux的性能，针对内核这五大子系统设计出相关负载工作量对内核造成压力负载是测试Linux性能的关键。本文的主要工作就是针对Linux桌面操作系统的这五大子系统的自身特点设计出相应的负载工作量让内核的性能，目标是测试当负载逐渐增加时，系统组成部分的相应输出项，例如通过量、响应时间、CPU负载、内存使用等来决定系统的性能。负载测试是一个分析软件应用和支撑、模拟真实环境的使用，从而来确定能够接收的性能过程。本文的测试是基于负载测试，针对Linux内核自身特点模拟出内核的真实负载状态，对Linux内核在不同的负载条件下完成某个特定作业的响应时间、CPU利用率等进行比较，快速找出内核瓶颈。这些负载工作量必须是有代表性的常见的，特定作业工作量必须是用户使用系统过程当中常见的操作作业。如何来确定负载，这就得基于宏观基准测试理论分析Linux内核。

从微观基准测试理论的角度来看，操作系统的基本性能参数实在是太多，硬件上包括CPU、内存、I/0、网络等性能指标。软件上包括文件系统、编译器、数据库系统调用、中断、进程切换、线程调度开销、存储映射性能等等，由此可以看出从微观基准测试角度总结Linux桌面操作系统性能评价标准和参数工作的繁琐和难度。

从宏观基准测试理论出发就简单多了，测试Linux性能的关键在于测试Linux内核性能。基于负载测试的主要工作是确定合适的工作量来模拟有代表性的负载和用户作业，这个工作量的执行应该涉及了很多微观基本性能参数，如系统调用，进程切换等，毕竟系统的性能评价是非常复杂的，依赖于系统的多种因素和应用的特征。Linux内核结构如图l所示，核心的子系统是进程调度子系统，所有子系统依赖它挂起/唤醒进程。当进程被唤醒后，进程调度子系统依靠内存管理子系统来对进程的内存映射（页表）进行调整。进程间通讯子系统依靠内存管理子系统来实现共享内存

图l Linux内核结构

造成负载，将Linux桌面操作系统在这些负载条件下完成特定作业工作量的响应时间、CPU时间、CPU利用率等作为衡量的参数，最终所得的参数数据是平均数据，是更能体现系统性能的持续性能，而不是峰值性能。

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