AimRT 性能测试

序言

AimRT 的通信层由插件实现，官方支持 iceoryx、ROS2、Zenoh、Http、Grpc、Mqtt 等通信插件，覆盖常见的端、云通信场景。这些插件可提供发布-订阅（Channel）和请求-响应（Rpc）两种常见的通信模式以实现本机和跨机的进程间通信。

本文档对于 AimRT 官方提供的各个核心组件进行了性能上的测试。请注意，测试结果受测试平台、网络等外部因素影响，仅用于展示相对性能。

测试条目

• 单机性能测试

  • 日志性能测试

  • Channel 后端性能测试

  • Rpc 后端性能测试

• 多机性能测试

  • Channel 后端性能测试

  • Rpc后端性能测试

测试环境

架构	操作系统	系统架构	CPU
主机1	GNU/Linux	x86_64	13th Gen Intel® Core™ i5-1350P - CPU(s):16
主机2	GNU/Linux	x86_64	13th Gen Intel® Core™ i5-1350P - CPU(s):16

测试结果

单机性能测试

Logger 性能测试

• 测试条目：

  • 测试环境：主机1·x86

  • 测试目的：日志打印性能测试 （平均时延 VS 日志尺寸）

  • 测试结果：

Log Data Size (bytes)	32	64	128	256	512	1024	2048	4096	8192
Avg Latency(ns)	235	735	393	568	819	839	4352	4407	4362

Channel 后端性能测试

• 测试条目1：

  • 测试环境：主机1·x86 (3核)

  • 测试目的：单机跨进程 Channel 后端通信测试（平均时延 VS 包尺寸）

  • 测试配置：channel_frequency=1 kHz, topic_number=1

  • 测试结果：

  

• 测试条目2：

  • 测试环境：主机1·x86 (3核)

  • 测试目的：单机跨进程 Channel 后端通信测试（平均时延 VS 话题数）

  • 测试配置：channel_frequency=1 kHz, pkg_size=1 k bytes

  • 测试结果：

  

• 汇总：

ID	Backend Type	Pkg Size (bytes)	Topic num	Avg Latency (us)	Max Latency (us)	Loss Rate (%)	Avg CPU Usage (%)
1	iceoryx	512	1	33.78	556.791	0	0.8/0.1
2	ros2	512	1	78.294	601.76	0	3.1/1.2
3	zenoh	512	1	86.67	3479.172	0	0.9/0.3
4	iceoryx	2048	1	33.755	368.843	0	0.9/0.3
5	ros2	2048	1	78.294	601.76	0	3.5/3.3
6	zenoh	2048	1	89.812	2265.741	0	1.3/1.4
7	iceoryx	8192	1	35.327	372.595	0	1.0/0.4
8	ros2	8192	1	91.106	898.042	0	3.6/4.2
9	zenoh	8192	1	90.438	1222.726	0	2.0 /1.5
10	iceoryx	1024	1	33.108	325.33	0	0.9 /0.8
11	ros2	1024	1	83.337	1223.164	0	3.4/3.2
12	zenoh	1024	1	88.695	1208.31	0	1.7/1.4
13	iceoryx	1024	4	23.417	458.296	0	1.5/1.5
14	ros2	1024	4	89.216	1965.28	0	4.4/ 11.7
15	zenoh	1024	4	6243.743	12750.598	0	2.5/1.6
16	iceoryx	1024	8	19.884	320.847	0	2.8/2.1
17	ros2	1024	8	70.075	3913.944	0	7.5/13.6
18	zenoh	1024	8	3237.104	6913.596	0	3.0 /1.8

Rpc 后端性能测试

• 测试条目1：

  • 测试环境：主机 1·x86 (3核)

  • 测试目的：单机跨进程 Rpc 后端通信测试（平均时延 VS 数据包尺寸）

  • 测试配置：paraller_number=1

  • 测试结果：

  

• 测试条目2：

• 测试环境：主机1·x86 (3核)

• 测试目的：单机跨进程Rpc后端通信测试（QPS VS 数据包尺寸）

• 测试配置: paraller_number=1

• 测试结果：

• 测试条目3：

  • 测试环境：主机1·x86 (3核)

  • 测试目的：单机跨进程 Rpc 后端通信测试（平均时延 VS 并行数）

  • 测试配置：Rpc_frequency=1 kHz, pkg_size=1 k bytes

  • 测试结果：

  

• 汇总：

压测模式

ID	Backend Type	Pkg Size (bytes)	Topic num	Avg Latency (us)	Max Latency (us)	QPS	Error Rate (%)	Avg CPU Usage (%)
1	grpc	512	1	102.385	1015.132	5668.934	0	11.2/6.6
2	http	512	1	137.783	646.192	7032.348	0	33.9/6.9
3	ros2	512	1	710.772	787.366	784.190	0	23.1/4.1
4	mqtt	512	1	227.804	99936.432	4295.532	0	13.4/2.3
5	grpc	2048	1	172.007	846.916	5662.514	0	21.4/4.4
6	http	2048	1	137.435	620.138	7062.146	0	47.5/14.8
7	ros2	2048	1	72.425	687.575	783.330	0	28.4/7.7
8	mqtt	2048	1	243.326	100343.387	4022.526	0	18.6/6.1

固定频率模式

ID	Backend Type	Pkg Size (bytes)	Topic num	Avg Latency (us)	Max Latency (us)	Error Rate (%)	Avg CPU Usage (%)
1	grpc	1024	1	274.102	1135.26	0	28.7/7.3
2	http	1024	1	253.347	916.773	0	44.3/16.8
3	ros2	1024	1	93.259	1081.053	0	27.3/6.2
4	mqtt	1024	1	399.444	100581.09	0	17.5/11.1
5	grpc	1024	4	326.857	3131.102	0	19.8/12.6
6	http	1024	4	272.115	1713.79	0	46.3/26.3
7	ros2	1024	4	112.685	2050.94	0	40.6/19.6
8	mqtt	1024	4	681.431	99994.365	0	26.0/14.0
9	grpc	1024	8	830.776	4318.728	0	31.1/16.6
10	http	1024	8	215.188	3961.397	0	51.2/29.9
11	ros2	1024	8	149.772	3380.315	0	41.1/20.2
12	mqtt	1024	8	755.568	98599.196	0	28.8/15.2

多机性能测试

主机1 to 主机2 Channel 后端性能测试

• 测试条目1：

  • 测试环境：主机1·x86 (3核), 主机2·x86 (3核)

  • 测试目的：跨机跨进程 Channel 后端通信测试（平均时延 VS 包尺寸）

  • 测试配置：channel_frequency=1 kHz, topic_number=1

  • 测试结果：

  

• 测试条目2：

  • 测试环境：主机1·x86 (3核), 主机2·x86 (3核)

  • 测试目的：跨机跨进程 Channel 后端通信测试（平均时延 VS 话题数）

  • 测试配置：channel_frequency=1 kHz, pkg_size=1 k bytes

  • 测试结果：

  

• 汇总：

ID	Backend Type	Pkg Size (bytes)	Topic num	Avg Latency (us)	Max Latency (us)	Loss Rate (%)
1	mqtt	512	1	9436.628	1922348.666	0
2	zenoh	512	1	9749.743	225513.208	0
3	mqtt	2048	1	21715.483	87612.922	0
4	zenoh	2048	1	15313.238	130844.909	0
5	mqtt	8192	1	1728639.372	4060503.312	0
6	zenoh	8192	1	67700.703	84407.91	0
7	mqtt	1024	1	30003.15	143020.411	0
8	zenoh	1024	1	12590.826	78070.239	0
9	mqtt	1024	4	10815.251	109914.215	0
10	zenoh	1024	4	13537.918	98343.269	0
11	mqtt	1024	8	2281671.772	4289304.104	0
12	zenoh	1024	8	262563.641	449324.47	0

主机1 to 主机2 Rpc 后端性能测试

• 测试条目1：

  • 测试环境：主机1·x86 (3核), 主机2·x86 (3核)

  • 测试目的：x86_to_X86 跨机跨进程 Rpc 后端通信测试（平均时延 VS 数据包尺寸）

  • 测试配置：paraller_number=1

  • 测试结果：

  

• 测试条目2：

  • 测试环境：主机1·x86 (3核), 主机2·x86 (3核)

  • 测试目的：x86_to_X86 跨机跨进程 Rpc 后端通信测试（QPS VS 数据包尺寸）

  • 测试配置：paraller_number=1

  • 测试结果：

  

• 测试条目3：

  • 测试环境：主机1·x86 (3核), 主机2·x86 (3核)

  • 测试目的：x86_to_X86 跨机跨进程 Rpc 后端通信测试（平均时延 VS 并行数）

  • 测试配置：Rpc_frequency=1 kHz, pkg_size=1 k bytes

  • 测试结果：

  

• 汇总：

压测模式

ID	Backend Type	Pkg Size (bytes)	Topic num	Avg Latency (us)	Max Latency (us)	QPS	Error Rate (%)
1	grpc	512	1	4924.824	322766.91	202.741	0
2	http	512	1	6284.018	324016.359	158.825	0
3	mqtt	512	1	4702.392	320198.678	212.116	0
4	grpc	2048	1	5704.31	403065.412	175.082	0
5	http	2048	1	5830.839	222680.914	171.156	0
6	mqtt	2048	1	4726.14	321514.163	211.041	0
7	grpc	8192	1	7120.05	315765.656	140.295	0
8	http	8192	1	8134.13	335106.68	122.756	0
9	mqtt	8192	1	5684.013	165831.057	175.530	0

固定频率模式

ID	Backend Type	Pkg Size (bytes)	Topic num	Avg Latency (us)	Max Latency (us)	Error Rate (%)
1	grpc	1024	1	3800.001	83298.271	0
2	http	1024	1	4906.788	238306.281	0
3	mqtt	1024	1	3979.662	117279.111	0
4	grpc	1024	4	6329.525	315825.548	0
5	http	1024	4	9002.289	614524.388	0
6	mqtt	1024	4	12371.313	327013.301	0
7	grpc	1024	8	7574.52	881297.081	0
8	http	1024	8	8278.314	904195.888	0
9	mqtt	1024	8	11336.935	324605.52	0