[發明專利]一種實時操作系統內存管理算法性能測試方法及系統

有效

• 申請號: 202110671038.1
• 申請日: 2021-06-17
• 公開（公告）號: CN113434374B
• 公開（公告）日: 2022-10-25
• 發明（設計）人: 郭建;周城程;關鈺千;蒲戈光
• 申請（專利權）人: 華東師范大學;上海工業控制安全創新科技有限公司
• 主分類號: G06F11/34
• 分類號: G06F11/34;G06F9/50;G06F11/30
• 代理公司: 上海德禾翰通律師事務所 31319
• 代理人: 夏思秋

1.一種基于多線程的POSIX標準的實時操作系統內存管理算法性能測試方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一：在操作系統外部的自動數據集生成工具中生成內存分配數據的測試集；

步驟二：實現實時操作系統的第一多線程測試模型，移植到實現了POSIX標準的實時操作系統中；所述第一多線程測試模型包括雙線程測試模型、第二多線程測試模型；

步驟三：針對基于POSIX接口的實時操作系統的內存管理算法，在測試模型下運行生成的數據集，以便獲取在所述雙線程測試模型、第二多線程測試模型中運行的日志數據；

步驟四：將運行日志數據輸入到自動數據分析工具中進行數據處理，得到該內存管理算法的時間性能和碎片性能的具體數據的分析結果和圖表展示，得出該內存管理算法適合的數據場景。

2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟一中，所述自動數據集生成工具包括：數據隨機生成器、數據均勻分布生成器；所述測試集包括：均勻分布的數據集、高斯分布的數據集、對實際嵌入式操作系統運行中內存分配過程的采樣得到的數據集。

3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟一具體包括以下步驟：

步驟A1：從通用的實時操作系統內存分配的操作中進行內存分配大小的統計，得出常見的內存分配范圍；

步驟A2：計算步驟A1得到的內存分配范圍的均值，和覆蓋95％內存分配范圍的方差值；

步驟A3：在操作系統外部生成測試需要的第一類數據集，所述第一類數據集是均勻分布的數據集，所述第一類數據集的信息包含申請的內存塊數據大小、內存塊申請和釋放的順序；所述申請內存塊的數據大小是隨機生成的，且每個數據出現的頻率服從概率統計的均勻分布，數據范圍由步驟A1確定；所述內存塊申請和釋放的順序是隨機生成的，概率服從均勻分布；

步驟A4：在操作系統外部生成測試需要的第二類數據集，所述第二類數據集服從高斯分布，所述第二類數據集的信息包含申請的內存塊數據大小、內存塊申請和釋放的順序；所述申請內存塊的數據大小是隨機生成的，且每個數據出現的頻率服從概率統計的高斯分布，數學期望值是步驟A2得到的均值，方差值是步驟A2得到的方差值；所述內存塊申請和釋放的順序是隨機生成的，概率服從均勻分布；

步驟A5：在操作系統外部生成測試需要的第三類數據集，通過對實際運行的實時操作系統進行內存分配操作的采樣，獲得實際運行的數據集，即第三類數據集；所述第三類數據集包含內存分配的大小、內存分配和釋放的順序。

4.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟二具體包括以下步驟：

步驟B1：在POSIX標準的基礎上實現雙線程測試模型，所述雙線程測試模型存在兩個線程，一個線程為主線程，進行內存分配和釋放操作；另一個線程為輔助線程，輔助主線程完成釋放操作；

步驟B2：在POSIX標準的基礎上實現第二多線程測試模型，所述第二多線程測試模型存在多個線程，各線程之間獨立，要求每個線程都單獨完成自己的申請和釋放任務；

步驟B3：步驟B1和B2中的測試模型需要記錄整個數據集完成分配和釋放任務的時間數據，記錄數據集中內存塊申請失敗總次數，記錄每次分配和釋放之后的內存余量、實際分配的內存塊大小、已使用的內存量的數據；

步驟B4：將步驟B1中的雙線程測試模型、步驟B2中的第二多線程測試模型直接移植到實現了POSIX標準的實時操作系統上。

5.如權利要求4所述的方法，其特征在于，所述步驟B1中的雙線程測試模型，在主線程遇到內存申請失敗情況時，主線程會被阻塞，輔助線程會隨機釋放內存中占用的內存塊，從而讓主線程的申請成功。

6.如權利要求4所述的方法，其特征在于，所述步驟B2中的第二多線程測試模型，每個線程在執行自己的申請任務時，如果遇到內存申請失敗情況時會釋放之前自己申請的內存塊，從而讓當前的申請成功。

7.如權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟三中，所述日志數據包括與內存量相關的內存分配和釋放的時間數據、內存分配時的內存余量、內存外碎片、內存內碎片數據。