1、中国石油大学（华东）毕业设计（论文）基于龙芯 2F 平台 web 服务器性能测试专业班级：计算机科学与技术 2006 级 2 班中国石油大学（华东）本科毕业设计（论文）摘 要龙芯是我国自主研发的通用 CPU，采用精简指令集，类似 MIPS 指令集，第一型的速度是 266MHz，最早在 2002 年开始使用。龙芯 2 号速度最高为 1GHz 龙芯 3 号即将问世。众所周知， CPU 是决定电脑性能的核心部件，也是整个系统的核心。其负责整个系统指令的执行、数学与逻辑的运算; 数据的存储与传送;以及对内对外输入/输出的控制。而在这个电脑核心部件市场领域里，人们最为熟悉的两个品牌无疑是 Intel 和
2、 AMD，他们在处理器市场的强势地位似乎无人能撼动。在 CPU 技术上，我们跟国外厂商有着较大的差距，缺乏具有自主知识产权的 CPU 芯片，是我国计算机产业的一大“芯”病，也是我们这些电子工作者、网络人胸口永远的痛。 过去，代表着国际 IT 顶尖技术的 CPU 芯片一直被英特尔等国外巨头所垄断，中国企业及消费者为之付出了巨额版权费。好在神州龙芯公司先后推出了“龙芯 1 号” 、 “龙芯 2 号”，打破了中国无“芯”的历史。 “龙芯”的诞生被业内人士誉为民族科技产业化道路上的一个里程碑。商品化的“龙芯”1号 CPU 的研制成功标志着我国已打破国外垄断， 初步掌握了当代 CPU 设计的关键技术，为
3、改变我国信息产业“无芯” 的局面迈出了重要的步伐，对我国形成有自主知识产权的计算机产业有重要的推动作用，对中国的 CPU核心技术、国家安全、经济发展都有举足轻重的作用。其中龙芯应用重要的领域之一就是 web 服务器平台，它的低耗能，稳定性，可观的性价比必然使龙芯在服务器市场异军突起。因此基于龙芯平台的 web 服务器性能测试至关重要。关键词:龙芯；cpu中国石油大学（华东）本科毕业设计（论文）ABSTRACTGodson is independently developed CPU, using reduced instruction set, set,similar to the MIPS
4、instruction set, the first type of speed is 266MHz, started in 2002. Godson-2 speeds up to 1GHz. Godson-3 is coming soon. As we all know, CPU is to determine the performance of the core components of the computer,also the core of the system.it take charge of the instructions f implementation of the
5、system, math and logic operations;,data storage and transmission,and internal and external input / output control.In the area of core components of the computer market The most familiar brands are Intel and AMD. No one can shake their strong position in the processor market , In CPU technology, we n
6、ow have a larger gap between foreign manufacturers.with the lack of CPU chip with independent intellectual property rights, Chinas computer industry is a major “core“ disease, these e-workers, our network of people eternal pain in the chest. In the past, representing the leading international IT tec
7、hnologies such as Intel CPU chip has been dominated by foreign giants, Chinese companies and consumers paid a huge amount of royalties. Fortunately, BLX company has launched the “Godson-1“, “Godson-2“, breaking the Chinese no “core“ of history. Godsonbirth was praised as a milestone on the road of t
8、he industry of science and technology industries. Commercialization of the “Godson“ The successful development of CPU 1 indicates that China has broken the foreign monopoly mastering the key technology of modern CPU design , to change the information industry in China “no core“ of the situation has
9、taken an important step. the formation of independent intellectual property rights in Chinas computer industry has an important role in promoting Chinas CPU core technology , 中国石油大学（华东）本科毕业设计（论文）national security, economic development has a pivotal role. Godson application , one of the important are
10、as is as web server platform, its low energy consumption, stability, considerable cost will help Godson in the server market spring up everywhere. Therefore, Godson-based web server performance testing platform is essentialKeywords: Godson；cpu中国石油大学（华东）本科毕业设计（论文）目 录第 1 章 前 言 .11.1 龙芯 2F CPU 基本情况 .11
11、.2 O32,N32,N64 三种 ABI 介绍 .1121 ABI 概念介绍 .1122 o32,n32,n64 三种 ABI .21.3 关于 BENCHMARK .31.4 LINUX BENCHMARK 介绍 .31.5 WEB服务器以及相关内容介绍 .4第 2 章 环境搭建 .62.1 不同 ABI 操作系统搭建 .62.1.1 debian-o32-ext3 系统的搭建 .6212 debian-o32-ext4 系统的搭建 .7213 gentoo-N32-ext3 系统的搭建 .7214 gentoo-N32-ext4 系统的搭建 .82.1.5 憨牛-N64-ext3 系统的
12、搭建 .82.1.6 憨牛-N64-ext3 系统的搭建 .92.1.7 gentoo-o32-ext3 系统的搭建 .92.1.8 gentoo-o32-ext4 系统的搭建 .102.1.9 fstab 文件的修改 .102.1.10 boot.cfg 的修改 .112.2 其他软件环境搭建 .122.2.1 apache 服务器的安装 .122.2.2 apache 服务器的配置 .122.2.3 php 的安装 .13中国石油大学（华东）本科毕业设计（论文）2.2.4 linux benchmark siege 的安装 .14第 3 章 论文正文撰写规范 .153.1 相同硬件平台不同
13、 ABI 及软件环境数据及分析 .16311 ext3 格式系统数据对比及分析 .163.1.2 ext4 格式系统数据对比及分析 .203.2 相同的 ABI 及软件环境下不同硬件平台上数据及分析 .233.2.1 对比平台介绍 .233.2.2 测试结果对比分析 .233.3 相同硬件平台相同 ABI 软件环境但不同系统格式数据对比析 .243.3.1 ext3 与 ext4 的区别 .253.3.2 ext3，ext4 格式系统测试数据对比分析 .253.4 相同 ABI 及软硬件环境不同的 MIPS ISA 数据对比及分析 .263.4.1 MIPS ISA .263.4.2 测试数据
14、结果分析 .26第 4 章 总结与展望 .284.1 总结 .284.1.1 本次毕设大致历程回顾 .28关于基于龙芯服务器性能探讨 .294.2 展望 .29致 谢 .31参考文献 .32中国石油大学（华东）本科毕业设计（论文）1第 1 章 前 言1.1 龙芯 2F CPU 基本情况龙芯 CPU 基本情况 龙芯是我国自主开发的通用 cpu，采用简单指令集，类似于 MIPS 指令集 龙芯二号 CPU 采用先进的四发射超标量超流水结构，片内一级指令和数据高速缓存各 64KB，片外二级高速缓存最多可达 8MB.最高频率为 1000MHz，功耗为 3-5 瓦，远远低于国外同类芯片，其 SPEC CP
15、U2000 测试程序的实测性能是 1.3GHz 的威盛处理器的 2-3 倍，已达到中等 Pentium4 水平. 过去，代表着国际 IT 顶尖技术的 CPU 芯片一直被英特尔等国外巨头所垄断，中国企业及消费者为之付出了巨额版权费。好在神州龙芯公司先后推出了“龙芯 1 号” 、 “龙芯 2 号” ，打破了中国无“芯”的历史。 “龙芯”的诞生被业内人士誉为民族科技产业化道路上的一个里程碑。商品化的“龙芯”1 号 CPU 的研制成功标志着我国已打破国外垄断， 初步掌握了当代 CPU 设计的关键技术，为改变我国信息产业“无芯”的局面迈出了重要的步伐，对我国形成有自主知识产权的计算机产业有重要的推动作用
16、，对中国的 CPU 核心技术、国家安全、经济发展都有举足轻重的作用。虽然“龙芯 2 号”正火热推广，但“龙芯 3 号”也开始研制了，2008年末 4 核龙芯 3 号流片成功，采用 65nm 工艺，主频 1GHz，晶体管数目达到 4.25 亿个。 “龙芯 3 号”早期是一款 4 核处理器，并增加专门服务于Java 程序的协处理器，以提高 Linux 环境下 Java 程序的执行效率，指令缓存追综技术等。 “龙芯 3 号”最终将实现对内峰值每秒 500-1000 亿次的计算速度。1.2 o32,n32,n64 三种 ABI 介绍121 ABI 概念介绍本次测试人物需要测试三种不同 ABI 的系统。
17、下面是对 ABI 以及中国石油大学（华东）本科毕业设计（论文）o32,n32,n64 概念的介绍。所谓 ABI 就是应用程序二进制接口，描述了应用程序和操作系统之间，一个应用和它的库之间，或者应用的组成部分之间的低接口 。ABI 不同于API ，API 定义了源代码和库之间的接口，因此同样的代码可以在支持这个 API 的任何系统中编译 ，然而 ABI 允许编译好的目标代码在使用兼容ABI 的系统中无需改动就能运行。 ABI 掩盖了各种细节，例如:调用约定控制着函数的参数如何传送以及如何接受返回值；系统调用的编码和一个应用如何向操作系统进行系统调用；以及在一个完整的操作系统 ABI 中，对象文件
18、的二进制格式、程序库等等。一个完整的 ABI，像 Intel 二进制兼容标准，允许支持它的操作系统上的程序不经修改在其他支持此 ABI 的操作体统上运行。ABI 是用于标识处理器的工作模式及规范目标文件的编码格式。MIPS 指令集架构自 MIPS3 起正式支持 64 位工作模式，故编码可以遵从 o32、n32 与 n64 等 ABI。o32 与 n64 即纯粹的 32 位与 64 位模式，二者除指针与变量类型的长度差异外，n64 还用寄存器来传递更多的参数，性能有所提高。n32 则是 32 位数据结构和 64 位指令的结合体，重点在于仅将 long 与 double 类型编译为 64 位，其余
19、指针与变量类型设定与 o32 相同。122 o32,n32,n64 三种 ABIO32 O32 使用严格的 32 位处理器的芯片。 在这 32 位，一个是保留供 Irix操作系统的使用，留下 31 为地址位，因此，为 2 GB 的内存，这意味着代码和数据的总和不得超过 2 GB，对于大多数应用程序， 这仍然是不够的。但是，由于内存价格下降，某些类别 计划寻求更大的缓冲内存中的数据集。目前 32 位 Oracle 符合这个标准。 N32 中国石油大学（华东）本科毕业设计（论文）大多数现代应用需要更多的计算性能 ，保持高度的交互性，而操纵非常大的数据集。 同时，应用程序已经被设计为一个 32 位程
20、序。由于 N32 ABI 的能增加了百分之 25 的应用程序的性能， 除了算法的改进，N32 具有更好的性能，因为它使用的一些 CPU 的 64 位功能。由于 N32 仍然保留 32 位寻址计划，O32 代码可以受益于与 N32 重新编译。 在实践中，N32 汇编规定了严格的规划条件. N32 和 O32 ABI 二进制不兼容。N64N64 采用 64 位地址模式，并且数据结构也是 64 位的。这使得 26 位的寻址，或大约 40 亿倍 O32 或 N52 更大的允许。由于记忆能力超出了最高的潜在可配置的今天，N6 是对未来的架构。1.3 关于 benchmarkbenchmark 问题就是基
21、准测试问题。我们说 Benchmark 测试中最重要的是标准规范，也就是说，其实工具等因素是不重要的，只要大家都是用同一标准规范、同一工具进行系统测试， 那么测试结果也就具有了比较意义。从这个意义出发，benchmark 测试实际上就成了各个厂商展示其技术实力的舞台.任何厂家或其它测试者都可以根据 TPC 组织公布的规范标准，最优地构造出自己的系统，使用最优的平台和最高效的应用程序。1.4 LINUX BENCHMARK 介绍Linux benchmark 即本次测试 web 服务器性能的测试方案。国外有众多优秀的测试软件，如 loadrunner,webload 等，可免费开源的并不多。相比
22、之下，siege 是一款比较优秀的免费开源软件。本设计选用的 benchmark 是开源软件 siege。具体参数如下：中国石油大学（华东）本科毕业设计（论文）格式：siege-c 500-r50-f url.txt Transactions: 总共完成请求次数 Availability: 测试的有效性Elapsed time: 总共用时 Data transferred: 传输总数据Response time: 响应时间，显示网络连接的速度 Transaction rate: 每秒处理次数Throughput: 数据吞吐量每秒即平均每秒传送数据Concurrency: 实际并发处理次数Suc
23、cessful transactions: 成功的传输次数Failed transactions: 失败的传输次数Longest transaction: 每次传输所花最长时间Shortest transaction: 每次传输所花最短时间 其中衡量测试性能最重要的参数 Elapsed time 以及Concurrency。Concurrency 反映了服务器的并行处理能力，Elapsed time 反映了服务器的总体处理速度。但在使用 siege 前要对它修改配置参数。Siege 配置修改如下：Vi ./siegercverbose = false 测试结果不输出在屏幕上concurrent = 50 默认并发用户为 50delay = 1 测试是延迟一秒发到服务器1.5 web 服务器以及相关内容介绍WEB 服务器也称为 WWW(WORLD WIDE WEB)服务器，主要功能是提供网上信息浏览服务。通俗的讲，Web 服务器传页面使浏览器可以浏览，提供的是客户端应用确切一点，你可以说：Web 服务器专门处理 HTTP 请求，过很多协议来为应用程序
