SD EMMC Stress Test SOP

REVISION HISTORY¶

Revision No.	Description	Date
1.0	Initial release	04/15/2025

1. SD EMMC压力测试介绍¶

1.1. 概述¶

本文用于指导在SOC emmc boot下对sd/emmc存储进行读写以及擦除的压力测试，主要是通过fio工具及相关的测试接口来对sd/emmc进行读写及擦除测试，并希望以此能够暴露出sd/emmc潜在的问题，判断sd/emmc的健康情况。

1.2. 测试前环境准备¶

注：Linux emmc boot环境默认已经打开了emmc drivers。

1.2.1. Kernel driver¶

测试前需要确保内核支持emmc driver。

1. make menuconfig
2. # Device Drivers -->
3. #    <*> MMC/SD/SDIO card support -->                   (mmc_core.ko)
4. #        <*> MMC block device driver                    (mmc_block.ko)
5. #    [*] SStar SoC platform drivers -->
6. #        <*> SStar SD/MMC Card Interface Support        (kdrv_sdmmc.ko)
7. #        [ ]     Support SD30
8. #        [*]     Support EMMC50
9. #        [*]     Support SDMMC Command
10.#        [*]       Support SDMMC UT verify
11.#        [*]     SELECT EMMC

1.2.2. 开发板环境¶

命令检查

测试需要使用到fio工具，fio的github下载地址：https://github.com/axboe/fio, 请客户根据自己平台编译。
驱动检查

按照1.2.1描述的打开驱动并升级后，检查开发板SD和EMMC对应的块设备文件(/dev/mmcblk0或/dev/mmcblk1)，进入/sys/class/mmc_host/mmc0/device/目录后检查eMMC_erase测试接口文件(不测试emmc擦除则不用这个文件)是否存在，不存在需要在编译代码前后检查内核相关选项是否开启。
测试分区

若需要进行emmc擦除测试，建议单独创建分区进行测试。

新建分区方式：

测试者可以在uboot下可以使用emmc create命令创建测试分区，例:
```
emmc create test1 0x82900000 //创建一个大小为2G,名称为test1的emmc分区
```
使用mmc part查看新建的分区：

可以看到分区test1的分区号为7，在kernel下对应的测试分区文件为/dev/mmcblk0p7

1.3. FIO读写测试¶

测试前挂载需要测试的分区。以SD为例，若SD卡的块设备文件为/dev/mmcblk1，可通过以下方式挂载：

mkfs.fat /dev/mmcblk1     //以fat文件系统格式化SD卡

mount /dev/mmcblk1 /mnt/   //挂载SD卡到/mnt/目录

使用FIO工具对sd/emmc进行读写测试，包含顺序写、顺序读、随机写和随机读四种方式。测试前在所测试的分区中创建测试文件(如emmc_test)，注意使用FIO进行测试时，分区所预留的空间需要大于设置的读写数据量，建议测试的数据量大小大于1G。

参数bs和size可根据用户需求自行设置，其它参数按下面指定即可。

1.3.1. FIO参数说明¶

filename=/mnt/emmc_test    #测试文件名称(填绝对路径)。
direct=1        #是否使用directIO，测试过程绕过系统自带的buffer。
rw=randread     #测试随机读的I/O
rw=randwrite    #测试随机写的I/O
rw=read         #测试顺序读的I/O
rw=write        #测试顺序写的I/O
bs=512          #单次IO的块文件大小为512字节
size=1G         #每个线程读写的数据量为1GB。
name=mytest     #当前指令任务的名字
thread          #使用pthread_create创建线程，另一种是fork创建进程。进程的开销比线程要大，一般都采用thread测试。
ioengine=psync   #指定IO引擎使用psync方式。
-numjobs=4       #本次测试的线程数是4
-group_reporting     #显示任务的测试结果

1.3.2. FIO顺序写测试¶

使用以下指令进行测试：

(1)测试单次写的块IO大小为512字节,数据大小为1G

fio -filename=/mnt/emmc_test -direct=1 -thread -rw=write -ioengine=psync -bs=512 -size=1G -numjobs=4 -group_reporting -name=mytest

(2)测试单次写的块IO大小为1M,数据大小为1G

fio -filename=/mnt/emmc_test -direct=1 -thread -rw=write -ioengine=psync -bs=1M -size=1G -numjobs=4 -group_reporting -name=mytest

1.3.3. FIO顺序读测试¶

使用以下指令进行测试：

(1)测试单次读的块IO大小为512字节,数据大小为1G

fio -filename=/mnt/emmc_test -direct=1 -thread -rw=read -ioengine=psync -bs=512 -size=1G -numjobs=4 -group_reporting -name=mytest

(2)测试单次读的块IO大小为1M,数据大小为1G

fio -filename=/mnt/emmc_test -direct=1 -thread -rw=read -ioengine=psync -bs=1M -size=1G -numjobs=4 -group_reporting -name=mytest

1.3.4. FIO随机写测试¶

使用以下指令进行测试：

(1)测试单次写的块IO大小为512字节,数据大小为1G

fio -filename=/mnt/emmc_test -direct=1 -thread -rw=randwrite -ioengine=psync -bs=512 -size=1G -numjobs=4 -group_reporting -name=mytest

(2)测试单次写的块IO大小为1M,数据大小为1G

fio -filename=/mnt/emmc_test -direct=1 -thread -rw=randwrite -ioengine=psync -bs=1M -size=1G -numjobs=4 -group_reporting -name=mytest

1.3.5. FIO随机读测试¶

使用以下指令进行测试：

(1)测试单次读的块IO大小为512字节,数据大小为1G

fio -filename=/mnt/emmc_test -direct=1 -thread -rw=randread -ioengine=psync -bs=512 -size=1G -numjobs=4 -group_reporting -name=mytest

(2)测试单次读的块IO大小为1M,数据大小为1G

fio -filename=/mnt/emmc_test -direct=1 -thread -rw=randread -ioengine=psync -bs=1M -size=1G -numjobs=4 -group_reporting -name=mytest

1.3.6. FIO测试结果分析¶

可忽略报错:

fio:cache invalidation of /mnt/emmc_test fail:Invalid argument

测试结果举例：

测试者主要关注红色方框内的几个参数数据是否异常：

cpu：用户(usr)时间和系统(sys)时间的占比

bw：总带宽(a),最小带宽(b)和最大带宽©,这里均为202M/S。(括号内是10的幂的形式)

io：该组中所有线程执行的累计I/O大小(d)，这里四个线程累计写4096M(括号内是10的幂的形式)

run：这组线程中最小和最长的运行时间(e)，这里运行时间为20.26秒

1.3.7. CPU加压测试¶

除了上述常规FIO测试外，可模拟CPU忙碌状态下进行FIO测试。

cpu_loading使用方式：

echo “loading 0 80 4” > /sys/devices/virtual/sstar/msys/cpu_loading

参数说明：

第一个%d表示总的运行毫秒数，当输入为0时，表示没有时间限制
第二个%d表示需要的%CPU占用数值,设置的值是下限，80表示最低80%，不一定保持在80%(0< num <= 100: 以毫秒为单位，占用一毫秒内的百分比时间，余下时间休眠)
第三个%d表示是否开启运行及运行模式(测试时候使用4，为0时表示关闭程序运行)

注：多核情况下，使用top命令查看展示的%CPU是多核的平均值，需要乘以核数才是单核CPU的实际占用率。

Cpu占用率可根据用户业务实际情况自行设置，模拟CPU忙碌时，FIO读写emmc是否正常。可开启cpu_loading之后再进行FIO读写测试。

1.3.8. BIST拉频宽测试¶

除了章节1.3.7描述的CPU加压测试外，可以开启BIST来进行DDR的加压测试。

BIST使用方式：

echo loop rw all > /sys/devices/system/miu/miu0/bist;

通过上述命令bist将最大限度占用访问DDR的频宽，可以在此模式下进行FIO测试

关闭BIST：

echo stop all > /sys/devices/system/miu/miu0/bist;

可以增大BIST UTIL占用，默认cmd_mode=0，UTIL占用84%；cmd_mode=15时，UTIL占用98%，请先关闭bist，再进行设定

echo cmd_mode  15  > /sys/devices/system/miu/miu0/bist;

注：遇到cma_alloc 失败时，可以在bootargs里增大cma size

1.4. EMMC擦除测试¶

擦除测试会擦除分区数据，建议单独创建分区进行测试，分区创建方法见章节2.2，如果不想创建新分区可以不进行擦除测试。

eMMC_erase使用方式：

cd /sys/class/mmc_host/mmc0/device/
echo "0x5AEC00 0x414800" > eMMC_erase

参数说明：

第一个%x表示分区的起始地址，单位是块(十六进制)

注：可以通过cat /sys/block/mmcblk0/mmcblk0p7/start命令获取分区起始地址

用计算器将5958656转换为16进制为0x5AEC00

第二个%x表示要擦除的大小，单位是块(十六进制)

注：这里0x414800表示擦除整个分区，分区大小可以通过cat /sys/block/mmcblk0/mmcblk0p7/size命令获取。

用计算器将4278272转换为16进制为0x414800

若需要反复进行擦除测试可以每次擦除前重新格式化分区，保证擦除动作会被emmc设备执行。格式化方式：mkfs.ext4 /dev/mmcblk0p7，过程中输入y即可。

1.5. vbs脚本监控测试结果¶

若测试者需要自动监控压测结果是否正常可以使用xshell运行下面所提供的vbs监控脚本：

Sub Main
    Dim waitStrs, result
    Dim i, testCount

    i = 0
    testCount = 172800 '48h'
    waitStrs = Array("DumpReg")

    Do While i < testCount

        result = xsh.Screen.WaitForStrings(waitStrs, 1000)
        If result = 1 Then
            xsh.Screen.Send chr(3)
            xsh.Screen.Send(VbCr)
            xsh.Screen.Send("ps w | grep emmc_stress_test | grep -v ""grep"" | awk '{printf $1}' | xargs kill >/dev/null 2>&1")
            xsh.Screen.Send(VbCr)
            xsh.Screen.Send(VbCr)
            xsh.Screen.Send("emmc stress test fail!")
            exit sub
        else
            i = i + 1
        End If
    Loop

    xsh.Screen.Send chr(3)
    xsh.Screen.Send(VbCr)
    xsh.Screen.Send("ps w | grep emmc_stress_test | grep -v ""grep"" | awk '{printf $1}' | xargs kill >/dev/null 2>&1")
    xsh.Screen.Send(VbCr)
    xsh.Screen.Send(VbCr)
    xsh.Screen.Send("emmc stress test success.")
End Sub

使用者可以根据需要修改脚本中的测试时间，若压测脚本在后台运行，运行前将压测脚本重命名为emmc_stress_test.sh，vbs监控脚本最后会停止压测脚本运行。

压测开始前运行此脚本，打开xshell的工具选项，选择要运行的脚本文件：

脚本运行后会监控压测过程中驱动是否报出eMMC_FCIE_DumpRegisters相关错误，检查到此错误后会停止压测，打印“emmc stress test fail!”，若是监控时间内没有检查到错误，最后也会停止压测并打印“emmc stress test success.”

2. eMMC 掉电保护压力测试介绍¶

2.1. 概述¶

本章节用于指导eMMC Power Save Mode(PSM)功能压测，模拟实际应用场景，在压测环境下，配合随机上下电，检验系统稳定性，全过程自动化进行。

2.2. 测试环境准备¶

2.2.1 硬件环境¶

evb开发板（需要将SAR1 pin放通以支持SAR detect功能）
继电器控制模块
2个12V电源适配器（一个给开发板供电；另一个给继电器控制模块供电）
1个串口模块

2.2.2 测试原理¶

fio工具进行顺序读写
python serial模块编程控制继电器随机上下电
eMMC驱动掉电保护功能

2.3. 测试步骤¶

2.3.1 pure linux¶

开发板使用emmc boot方式进入到uboot，创建test分区，大概4GB左右，如图：
重新进入kernel后，将新创建的分区格式化为ext4文件系统格式，挂载点为/mnt
挂载好test分区后，配置网络参数信息，进入/mnt路径，将fio文件和emmc_voltage_drop_test.zip附件中的testcheck.sh脚本放到/mnt路径中。记得dos2unix testcheck.sh并且同时给fio和testcheck.sh赋予执行权限+x
更改/etc/init.d/rcS如下，使得每次下电上电后可以自动执行压测脚本