Linux 性能基准测试工具及测试方法

2024-05-08 约 600 字预计阅读 3 分钟

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graph TB
    A[Linux 性能基准/测试] --> B[CPU]
    A --> C[内存]
    A --> D[磁盘 IO]
    A --> E[文件 IO]
    A --> F[网络]
    A --> G[应用程序]
    
    B --> H[Super_Pi 测试单线程性能]
    B --> I[sysbench 测试多线程性能]
    
    C --> J[stream 测试内存带宽]
    
    D --> K[fio 测试IOPS]
    D --> L[fio 测试吞吐量]
    
    E --> M[fio 测试IOPS]
    E --> N[fio 测试吞吐量]
    
    F --> O[netperf 测试带宽]
    F --> P[netperf 测试PPS]
    G --> Q[wrk 测试 Nginx QPS]

CPU

Super_Pi

Super_Pi 是一种用于计算圆周率π的程序，通常用于测试计算机性能和稳定性。它的主要用途是测量系统的单线程性能，因为它是一个单线程应用程序。

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# 安装 bc
$> yum -y install bc
# 测试 , 根据运行结果。查看 real 行，时间越短，性能越好 
$> time echo "scale=5000; 4*a(1)" | bc -l -q &>1 

sysbench 素数计算

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# 安装 sysbench
$> yum -y install sysbench
# 测试方法: 启动4个线程计算10000事件所花的时间
## 结果分析，看 total time 即可，时间越短，性能越好
$> sysbench cpu --threads=4 --events=10000 --time=0  run 

内存

内存带宽(stream)

Stream测试是内存测试中业界公认的内存带宽性能测试基准工具

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# 编译安装 STREAM
$> yum -y install gcc gcc-gfortran
$> git clone https://github.com/jeffhammond/STREAM.git
$> cd STREAM/
$> make
# 指定线程数
$> export OMP_NUM_THREADS=1
# 结果分析，看 Copy、Scale、Add、Triad，数值越大，性能越好
$> ./stream_c.exe

磁盘 IO/文件 IO

磁盘 IO 和 文件 IO的测试方法一致，将对应的 --filename 值修改为具体的磁盘即可，如 /dev/sda(注:磁盘IO测试时，请用空盘测试)

磁盘/文件读、写iops

iops：磁盘的每秒读写次数，这个是随机读写考察的重点

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# 安装
$> yum -y install fio
# 测试随机读 IOPS
$> fio --ioengine=libaio --bs=4k --direct=1 --thread --time_based --rw=randread --filename=/home/randread.txt --runtime=60 --numjobs=1 --iodepth=1 --group_reporting --name=randread-dep1 --size=1g
# 测试随机写 IOPS
$> fio --ioengine=libaio --bs=4k --direct=1 --thread --time_based --rw=randwrite --filename=/home/randwrite.txt --runtime=60 --numjobs=1 --iodepth=1 --group_reporting --name=randread-dep1 --size=1g

# 结果分析，看 IOPS 即可，值越大，性能越好

因地制宜，灵活选取。在基准测试时，一定要注意根据应用程序 I/O 的特点，来具体评估指标比如 etcd 磁盘性能衡量指标为：WAL 文件系统调用 fsync 的延迟分布，当 99% 样本的同步时间小于 10 毫秒就可以认为存储性能能够满足 etcd 的性能要求。

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$> mkdir etcd-bench 
$> fio --rw=write --ioengine=sync --fdatasync=1 --directory=etcd-bench --size=22m --bs=2300 --name=etcd-bench

网络

传输速率(pps)

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# server & client 编译安装 netserver
$> wget -c "https://codeload.github.com/HewlettPackard/netperf/tar.gz/netperf-2.5.0" -O netperf-2.5.0.tar.gz
$> yum -y install gcc cc 
$> tar zxvf netperf-2.5.0.tar.gz
$> cd netperf-netperf-2.5.0
$> ./configure && make && make install

# server 端启动 netserver
$> netserver
# 监控数据
$> sar -n DEV 5

# client 端测试
$> netperf -t UDP_STREAM -H <server ip> -l 100 -- -m 64 -R 1 &
# 监控数据
$> sar -n DEV 5

# 结果分析，看 rxpck/s,txpck/s 值即可，值越大，性能越好

网络带宽

宽带测速还有个工具-iptraf-ng

https://iperf.fr/iperf-download.php

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# server 端启动 netserver
$> netserver
# 监控数据
$> sar -n DEV 5
 
# client 端测试
$> netperf -t TCP_STREAM -H <server ip> -l 100 -- -m 1500 -R 1 &
# 监控数据
$> sar -n DEV 5

# 结果分析，看 rxkB/s,txkB/s 值即可，值越大，性能越好

单向时延

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# 服务端：
yum install -y sockperf
sockperf sr --daemonize > /dev/null 2>&1
 
# 客户端：
sockperf under-load -i serverip  --mps=100000 -t 300 -m 14 --reply-every=50 --full-log=sockperf.out
 
# mps: 每秒多少请求   -t 测试时间 -m 每个请求大小(默认14byte)

Nginx

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# 安装 ab 工具
$> yum -y install httpd-tools

# 编译安装 wrk
$> git clone https://github.com/wg/wrk.git
$> make
$> cp wrk /usr/local/bin/
 
# 测试，-c表示并发连接数1000，-t表示线程数为2，-d 表示测试时间
## # 结果分析，Requests/sec 为 QPS
$> wrk -t12 -c400 -d30s <URL>