近年来，随着信息技术的飞速发展，嵌入式产品被广泛运用到人们的日常生活中，嵌入式实时操作系统(RTOS)亦随之逐渐渗透到学术界、工业界等领域。RTOS是对外部事件响应经过优化的操作系统，能在指定或确定时间之前对事件做出响应。它的正确性不仅取决于系统计算的逻辑结果，还取决于产生这个结果的时间。RTOS要求其所有组件都是可靠且可预测的，特别是在重负载的复合场景中。本文集中探讨了面向复合场景的RTOS系统调用的性能测试及优化方法。　　 本文首先分析系统调用的常规测试方法，发现其存在一系列问题，包括不可重复性、复杂性。这些问题在复合场景中将可能引入更多误差。针对这些缺陷，本文提出一种新的内核级测试方法，在测试过程中专注于系统调用自身执行的时间，采用分片计时的方法，得到系统调用的执行时间。内核级测试方法是一种源码级的测试方法，建立在深入分析系统内核源码、理解系统调用的实现机制的基础上。所以本文使用插桩技术来采集系统运行时的动态数据，提出一种插桩模型，分别从插桩位置和插桩函数等不同层面分析内核级测试方法实现时的细节，然后提出一种数据的离线分析算法，并基于层次分析法给出时间数据处理的公式。　　 本文选用基于虚拟机的测试方法，以RTOS中典型系统调用为例，展示常规测试方法和本文提出的内核级测试方法测得的数据结果的对比。实验结果表明，内核级测试方法更为合理。最后本文展示三个实时操作系统(μC/OS-Ⅱ2.52、RTEMS4.9.1和VxWorks5.4)的部分代表关键评测技术的数据，评判出不同实时操作系统的相对性能。