CN114374632A - 一种物联网数据平台多协议测试提效方法 - Google Patents

一种物联网数据平台多协议测试提效方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种物联网数据平台多协议测试提效方法，包括以下步骤：预生成自适配的设备实例池；对物联网数据平台的网关节点进行模拟真实场景进行性能压测，包括：设备实例接入行为，设备实例的设备事件接入行为以及设备实例的设备退出行为的模拟。具有以下优点：①设备实例批量生成，提升设备实例生成效率。②适配多协议客户端与接收端，大大降低测试技术难度。③模拟真实场景：使得模拟设备能够自动进行协议适配，因此模拟真实场景进行性能压测变得简单易用和高效。

Description

一种物联网数据平台多协议测试提效方法
技术领域
本发明属于物联网数据平台测试技术领域，具体涉及一种物联网数据平台多协议测试提效方法。
背景技术
随着互联网的发展，人们开始探索物物互联，物联网的概念油然而生。物物互联产生的数据需要统一管理，于是物联网数据平台就此诞生。由于物联网与互联网的差异性，导致对物联网数据平台测试的技术要求不同，当前主流测试框架无法有效对物联网数据平台性能进行测试。
发明内容
针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种物联网数据平台多协议测试提效方法，可有效解决上述问题。
本发明采用的技术方案如下：
本发明提供一种物联网数据平台多协议测试提效方法，包括以下步骤：
步骤1，预生成自适配的设备实例池；所述设备实例池存储多个设备实例；具体方法为：
步骤1.1，读取本次测试所需的n条实际设备数据，依次表示为：实际设备数据data1,data2,…,datan；
每条所述实际设备数据包括实际设备基本信息、实际设备鉴权类型、设备协议类型和网关节点类型；
步骤1.2，创建设备模拟器基类；
所述设备模拟器基类存储物联网数据平台中每个网关节点的配置数据；其中，当设备协议类型为p种，网关节点类型为q种时，则一共具有p*q个网关节点，依次表示为：node1,node2,…,nodep*q,每个网关节点是指与一种设备协议类型和一种网关节点类型对应的网关节点；
步骤1.3，在所述设备模拟器基类中，创建与设备协议类型数量相等的p个设备模拟器子类，依次表示为：Simulator1,Simulator 2,…,Simulator p,每个设备模拟器子类支持一种类型的设备协议；
步骤1.4，动态依次加载每条实际设备数据，并采用协议自适配方式，生成与每条实际设备数据对应的设备实例；因此，对于n条实际设备数据data1,data2,…,datan，对应生成n个设备实例，依次表示为：instance1,instance2,…,instancen，由此生成设备实例池；
其中，对于每条实际设备数据，表示为datai，i＝1,2,…,n，采用以下方法，生成设备实例instancei：
步骤1.4.1，实际设备数据datai的设备协议类型为agreement(datai)，网关节点类型为gateway(datai)，根据设备协议类型agreement(datai)，将实际设备数据datai发送给对应的设备模拟器子类Simulator(datai)；
步骤1.4.2，设备模拟器子类Simulator(datai)根据设备协议类型agreementV和网关节点类型gateway(datai)，查找所述设备模拟器基类，得到对应的网关节点node(datai)的配置数据；
步骤1.4.3，预创建设备接入行为、设备事件上报行为和设备退出行为；
设备模拟器子类Simulator(datai)封装网关节点node(datai)的配置数据、实际设备数据datai的实际设备基本信息、实际设备数据datai的实际设备鉴权类型、设备接入行为、设备事件上报行为和设备退出行为，得到设备实例instancei；
步骤2，对物联网数据平台的网关节点进行模拟真实场景进行性能压测，方法为：
步骤2.1，物联网数据平台的运行器服务，预配置本次测试的基本参数，包括：并发设备总量最大值Nmax，每隔Δt时间间隔的新增并发设备量num、每次任务执行间隔时间wait_time以及总测试时间t0；
步骤2.2，测试开始时，并发设备总量初始值为0，每隔Δt时间间隔，运行器服务新启动并运行num个设备实例，直到已启动的设备实例总量，达到并发设备总量最大值Nmax；
其中，运行器服务采用以下方式，新启动并运行某个设备实例：
步骤2.2.1，设备实例接入行为：
A1)当需要新启动某个设备实例时，运行器服务读取设备实例池，得到状态为离线状态的某个设备实例，表示为：设备实例instance(A)；
A2)运行器服务将设备实例instance(A)的状态修改为在线状态；运行器服务创建与设备实例instance(A)唯一对应的协程coroutine(A)；所述协程coroutine(A)中具有事件驱动器Driver(A)；
A3)运行器服务向事件驱动器Driver(A)发送设备接入指令；
A4)事件驱动器Driver(A)在接收到所述设备接入指令时，触发所述设备实例instance(A)的设备接入行为，使所述设备实例instance(A)执行设备接入行为，具体执行方式为：
所述设备实例instance(A)根据绑定的网关节点node(A)的配置数据，向网关节点node(A)发送设备接入请求，其中，所述设备接入请求中携带实际设备鉴权类型和实际设备基本信息；
所述网关节点node(A)在接收到所述设备接入请求时，基于实际设备基本信息，通过鉴权服务判断该设备实例instance(A)是否具有接入权限，如果有，则按照所述实际设备鉴权类型，完成所述设备实例instance(A)接入行为；否则，拒绝所述设备实例instance(A)接入行为；在此过程中，事件驱动器Driver(A)对设备实例instance(A)的接入行为进行监控，获得接入成功或接入失败的结果；如果接入成功，则执行步骤2.2.2；如果接入失败，则重新尝试；
A5)事件驱动器Driver(A)向运行器服务发送设备实例instance(A)接入成功的通知消息；
步骤2.2.2，设备实例的设备事件接入行为：
B1)运行器服务每隔任务执行间隔时间wait_time，向事件驱动器Driver(A)发送设备事件上报行为的指令；
B2)每当事件驱动器Driver(A)接收到设备事件上报行为的指令时，触发所述设备实例instance(A)的设备事件上报行为，使所述设备实例instance(A)执行设备事件上报行为，具体执行方式为：
设备实例instance(A)向已接入的网关节点node(A)上传设备事件；
步骤2.2.3，设备实例的设备退出行为：
C1)当达到总测试时间时，运行器服务向事件驱动器Driver(A)发送设备退出行为指令；
C2)当事件驱动器Driver(A)接收到设备退出行为指令时，触发所述设备实例instance(A)的设备退出行为，然后，向运行器服务发送设备退出行为执行完毕的通知消息；运行器服务修改设备实例instance(A)的状态为离线状态；
C3)运行器服务注销协程coroutine(A)以及协程coroutine(A)中的事件驱动器Driver(A)，最终完成设备退出行为。
优选的，所述设备协议类型包括Coap协议、Mqtt协议、Tcp协议和Websocket协议。
优选的，所述实际设备鉴权类型包括不鉴权接入类型、Secret密钥接入类型和X509证书类型。
优选的，所述网关节点类型包括边缘网关类型和直连网关类型。
本发明提供的一种物联网数据平台多协议测试提效方法具有以下优点：
①设备实例批量生成，提升设备实例生成效率。②适配多协议客户端与接收端，大大降低测试技术难度。③模拟真实场景：使得模拟设备能够自动进行协议适配，因此模拟真实场景进行性能压测变得简单易用和高效。
附图说明
图1为本发明提供的一种物联网数据平台多协议测试提效方法的流程示意图。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
针对物联网数据平台的测试提效以及测试需求，本发明提供一种物联网数据平台多协议测试提效方法，通过提供各类测试辅助功能，可以有效解决物联网数据平台测试效率低下以及测试难度大的问题。具体的，本发明是一种提升物联网数据平台测试效率以及模拟真实场景并发的测试框架。
参考图1，本发明提供一种物联网数据平台多协议测试提效方法，包括以下步骤：
步骤1，预生成自适配的设备实例池；所述设备实例池存储多个设备实例；具体方法为：
步骤1.1，读取本次测试所需的n条实际设备数据，依次表示为：实际设备数据data1,data2,…,datan；
每条所述实际设备数据包括实际设备基本信息、实际设备鉴权类型、设备协议类型和网关节点类型；
作为一种具体实现方式，设备协议类型包括但不限于Coap协议、Mqtt协议、Tcp协议和Websocket协议。实际设备鉴权类型包括但不限于不鉴权接入类型、Secret密钥接入类型和X509证书类型。网关节点类型包括但不限于边缘网关类型和直连网关类型。实际设备基本信息包括但不限于产品key、设备SN、设备密钥等。
步骤1.2，创建设备模拟器基类；
所述设备模拟器基类存储物联网数据平台中每个网关节点的配置数据；其中，当设备协议类型为p种，网关节点类型为q种时，则一共具有p*q个网关节点，依次表示为：node1,node2,…,nodep*q,每个网关节点是指与一种设备协议类型和一种网关节点类型对应的网关节点；
步骤1.3，在所述设备模拟器基类中，创建与设备协议类型数量相等的p个设备模拟器子类，依次表示为：Simulator1,Simulator 2,…,Simulator p,每个设备模拟器子类支持一种类型的设备协议；
步骤1.4，动态依次加载每条实际设备数据，并采用协议自适配方式，生成与每条实际设备数据对应的设备实例；因此，对于n条实际设备数据data1,data2,…,datan，对应生成n个设备实例，依次表示为：instance1,instance2,…,instancen，由此生成设备实例池；
其中，对于每条实际设备数据，表示为datai，i＝1,2,…,n，采用以下方法，生成设备实例instancei：
步骤1.4.1，实际设备数据datai的设备协议类型为agreement(datai)，网关节点类型为gateway(datai)，根据设备协议类型agreement(datai)，将实际设备数据datai发送给对应的设备模拟器子类Simulator(datai)；
步骤1.4.2，设备模拟器子类Simulator(datai)根据设备协议类型agreementV和网关节点类型gateway(datai)，查找所述设备模拟器基类，得到对应的网关节点node(datai)的配置数据；
步骤1.4.3，预创建设备接入行为、设备事件上报行为和设备退出行为；
设备模拟器子类Simulator(datai)封装网关节点node(datai)的配置数据、实际设备数据datai的实际设备基本信息、实际设备数据datai的实际设备鉴权类型、设备接入行为、设备事件上报行为和设备退出行为，得到设备实例instancei；
采用本步骤，可高效批量的生成多条实际设备数据的设备实例，用于步骤2的模拟真实场景性能压测。实际应用中，可以开发基于Python动态模块加载技术通过配置的模块以及类名，动态生成设备实例的服务类，通过协议类型即可生成对应的设备实例。
步骤2，对物联网数据平台的网关节点进行模拟真实场景进行性能压测，方法为：
步骤2.1，物联网数据平台的运行器服务，预配置本次测试的基本参数，包括：并发设备总量最大值Nmax，每隔Δt时间间隔的新增并发设备量num、每次任务执行间隔时间wait_time以及总测试时间t0；
步骤2.2，测试开始时，并发设备总量初始值为0，每隔Δt时间间隔，运行器服务新启动并运行num个设备实例，直到已启动的设备实例总量，达到并发设备总量最大值Nmax；
其中，运行器服务采用以下方式，新启动并运行某个设备实例：
步骤2.2.1，设备实例接入行为：
A1)当需要新启动某个设备实例时，运行器服务读取设备实例池，得到状态为离线状态的某个设备实例，表示为：设备实例instance(A)；
A2)运行器服务将设备实例instance(A)的状态修改为在线状态；运行器服务创建与设备实例instance(A)唯一对应的协程coroutine(A)；所述协程coroutine(A)中具有事件驱动器Driver(A)；
A3)运行器服务向事件驱动器Driver(A)发送设备接入指令；
A4)事件驱动器Driver(A)在接收到所述设备接入指令时，触发所述设备实例instance(A)的设备接入行为，使所述设备实例instance(A)执行设备接入行为，具体执行方式为：
所述设备实例instance(A)根据绑定的网关节点node(A)的配置数据，向网关节点node(A)发送设备接入请求，其中，所述设备接入请求中携带实际设备鉴权类型和实际设备基本信息；
所述网关节点node(A)在接收到所述设备接入请求时，基于实际设备基本信息，通过鉴权服务判断该设备实例instance(A)是否具有接入权限，如果有，则按照所述实际设备鉴权类型，完成所述设备实例instance(A)接入行为；否则，拒绝所述设备实例instance(A)接入行为；在此过程中，事件驱动器Driver(A)对设备实例instance(A)的接入行为进行监控，获得接入成功或接入失败的结果；如果接入成功，则执行步骤2.2.2；如果接入失败，则重新尝试；
A5)事件驱动器Driver(A)向运行器服务发送设备实例instance(A)接入成功的通知消息；
步骤2.2.2，设备实例的设备事件接入行为：
B1)运行器服务每隔任务执行间隔时间wait_time，向事件驱动器Driver(A)发送设备事件上报行为的指令；
B2)每当事件驱动器Driver(A)接收到设备事件上报行为的指令时，触发所述设备实例instance(A)的设备事件上报行为，使所述设备实例instance(A)执行设备事件上报行为，具体执行方式为：
设备实例instance(A)向已接入的网关节点node(A)上传设备事件；
步骤2.2.3，设备实例的设备退出行为：
C1)当达到总测试时间时，运行器服务向事件驱动器Driver(A)发送设备退出行为指令；
C2)当事件驱动器Driver(A)接收到设备退出行为指令时，触发所述设备实例instance(A)的设备退出行为，然后，向运行器服务发送设备退出行为执行完毕的通知消息；运行器服务修改设备实例instance(A)的状态为离线状态；
C3)运行器服务注销协程coroutine(A)以及协程coroutine(A)中的事件驱动器Driver(A)，最终完成设备退出行为。
作为一种具体实现方式，可采用以下步骤进行模拟真实场景进行性能压测：
1)基于Locust开发性能压测脚本(真实设备运行模拟场景压测)，主要继承Locust的TaskSet以及User类并进行重写。通过拉取所需要的实际设备数据(基于SQL语句查询)，并将实际设备数据存放在队列当中(依赖于Python的queue)。
2)重写TaskSet类中on_start函数(每个并发用户启动时调用一次)，使得每个协程并发用户在启动时从队列中获取一个实际设备数据，保证实际设备数据不重复，获取实际设备数据后自动适配设备实例并进行设备接入操作；
3)设备接入后，则开始每秒发送事件上报，则在@task装饰器下调用设备实例的事件上报行为，完成设备持续上报动作；
4)重写TaskSet类中on_stop函数(每个并发用户关闭时调用一次)，当关闭并发用户时对应设备实例调用退出操作；
5)编写Locust用户User配置，配置tasks任务，设置wait_time(每次任务执行间隔时间)，重写User配置的初始化函数，配置为动态自适配设备类的实例；
6)启动Locust运行器服务，配置并发用户总量以及每秒新增并发用户数，启动运行器，此时能够进行批量设备运行模拟场景进行压测。
在进行物联网平台测试过程中，需要进行设备实例批量生成、模拟设备操作以及模拟真实设备场景辅助测试，提升测试效率。为提升测试效率，重点是设备实例批量生成以及辅助功能，主要进行以下处理操作：
一、设备实例批量生成
1.通过结合接口文档封装接口仓库，通过调用接口函数封装批量数据生成工具。通过设置配置文件执行数据生成工具，可以快速配置生成批量的设备实例；
2.通过Python提供的依赖包，结合开发多协议模拟设备，多协议包含coap、websocket、mqtt、tcp，模拟对应协议设备登录、事件上报以及设备退出等动作。开发这些协议设备作为测试数据发起方；
3.通过Python提供的依赖包，开发数据模拟接收器，数据模拟接收器类型包括kafka、mqtt、websocket、http，并统计接收数据次数以及流量。数据模拟接收器作为测试数据的校验方；
二、模拟真实场景并发
基于Python提供的协议并发依赖包Locust进行二次开发，将仅支持http的client协程客户端进行优化，通过使用Python动态类机制和反射机制结合运用开发自动适配多协议设备，通过封装对应设备事件驱动模拟多协议设备登录、持续事件上报以及退出操作，基于Locust提供多协程并发模拟真实批量设备运行场景。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
①设备实例批量生成：本发明考虑到物联网数据平台的复杂性，通过一系列批量实际设备数据创建封装，提供设备实例快速、无误、统一生成，提升设备实例生成效率。
②适配多协议客户端与接收端：本发明适配多协议设备，结合各协议的技术特点模拟设备相关动作，包括登录、事件上报、退出等，这样在没有真实设备的情况下可以完全模拟设备。同时各协议数据推送接收器可以配合物联网平台特定的规则机制功能接收其推送数据，方便针对推送数据进行校验测试。通过模拟客户端以及接收端，大大降低测试技术难度。
③模拟真实场景：本发明基于Locust多协程并发技术模拟物联网平台接入大量设备运行的真实场景。结合Python动态类与反射机制，使得模拟设备能够自动进行协议适配，因此模拟真实场景进行性能压测变得简单易用。Locust提供多种压测模式以及Flask可视化，能够清晰展示性能情况。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种物联网数据平台多协议测试提效方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，预生成自适配的设备实例池；所述设备实例池存储多个设备实例；具体方法为：
步骤1.1，读取本次测试所需的n条实际设备数据，依次表示为：实际设备数据data1,data2,…,datan；
每条所述实际设备数据包括实际设备基本信息、实际设备鉴权类型、设备协议类型和网关节点类型；
步骤1.2，创建设备模拟器基类；
所述设备模拟器基类存储物联网数据平台中每个网关节点的配置数据；其中，当设备协议类型为p种，网关节点类型为q种时，则一共具有p*q个网关节点，依次表示为：node1,node2,…,nodep*q,每个网关节点是指与一种设备协议类型和一种网关节点类型对应的网关节点；
步骤1.3，在所述设备模拟器基类中，创建与设备协议类型数量相等的p个设备模拟器子类，依次表示为：Simulator1,Simulator2,…,Simulatorp,每个设备模拟器子类支持一种类型的设备协议；
步骤1.4，动态依次加载每条实际设备数据，并采用协议自适配方式，生成与每条实际设备数据对应的设备实例；因此，对于n条实际设备数据data1,data2,…,datan，对应生成n个设备实例，依次表示为：instance1,instance2,…,instancen，由此生成设备实例池；
其中，对于每条实际设备数据，表示为datai，i＝1,2,…,n，采用以下方法，生成设备实例instancei：
步骤1.4.1，实际设备数据datai的设备协议类型为agreement(datai)，网关节点类型为gateway(datai)，根据设备协议类型agreement(datai)，将实际设备数据datai发送给对应的设备模拟器子类Simulator(datai)；
步骤1.4.2，设备模拟器子类Simulator(datai)根据设备协议类型agreementV和网关节点类型gateway(datai)，查找所述设备模拟器基类，得到对应的网关节点node(datai)的配置数据；
步骤1.4.3，预创建设备接入行为、设备事件上报行为和设备退出行为；
设备模拟器子类Simulator(datai)封装网关节点node(datai)的配置数据、实际设备数据datai的实际设备基本信息、实际设备数据datai的实际设备鉴权类型、设备接入行为、设备事件上报行为和设备退出行为，得到设备实例instancei；
步骤2，对物联网数据平台的网关节点进行模拟真实场景进行性能压测，方法为：
步骤2.1，物联网数据平台的运行器服务，预配置本次测试的基本参数，包括：并发设备总量最大值Nmax，每隔Δt时间间隔的新增并发设备量num、每次任务执行间隔时间wait_time以及总测试时间t0；
步骤2.2，测试开始时，并发设备总量初始值为0，每隔Δt时间间隔，运行器服务新启动并运行num个设备实例，直到已启动的设备实例总量，达到并发设备总量最大值Nmax；
其中，运行器服务采用以下方式，新启动并运行某个设备实例：
步骤2.2.1，设备实例接入行为：
A1)当需要新启动某个设备实例时，运行器服务读取设备实例池，得到状态为离线状态的某个设备实例，表示为：设备实例instance(A)；
A2)运行器服务将设备实例instance(A)的状态修改为在线状态；运行器服务创建与设备实例instance(A)唯一对应的协程coroutine(A)；所述协程coroutine(A)中具有事件驱动器Driver(A)；
A3)运行器服务向事件驱动器Driver(A)发送设备接入指令；
A4)事件驱动器Driver(A)在接收到所述设备接入指令时，触发所述设备实例instance(A)的设备接入行为，使所述设备实例instance(A)执行设备接入行为，具体执行方式为：
所述设备实例instance(A)根据绑定的网关节点node(A)的配置数据，向网关节点node(A)发送设备接入请求，其中，所述设备接入请求中携带实际设备鉴权类型和实际设备基本信息；
所述网关节点node(A)在接收到所述设备接入请求时，基于实际设备基本信息，通过鉴权服务判断该设备实例instance(A)是否具有接入权限，如果有，则按照所述实际设备鉴权类型，完成所述设备实例instance(A)接入行为；否则，拒绝所述设备实例instance(A)接入行为；在此过程中，事件驱动器Driver(A)对设备实例instance(A)的接入行为进行监控，获得接入成功或接入失败的结果；如果接入成功，则执行步骤2.2.2；如果接入失败，则重新尝试；
A5)事件驱动器Driver(A)向运行器服务发送设备实例instance(A)接入成功的通知消息；
步骤2.2.2，设备实例的设备事件接入行为：
B1)运行器服务每隔任务执行间隔时间wait_time，向事件驱动器Driver(A)发送设备事件上报行为的指令；
B2)每当事件驱动器Driver(A)接收到设备事件上报行为的指令时，触发所述设备实例instance(A)的设备事件上报行为，使所述设备实例instance(A)执行设备事件上报行为，具体执行方式为：
设备实例instance(A)向已接入的网关节点node(A)上传设备事件；
步骤2.2.3，设备实例的设备退出行为：
C1)当达到总测试时间时，运行器服务向事件驱动器Driver(A)发送设备退出行为指令；
C2)当事件驱动器Driver(A)接收到设备退出行为指令时，触发所述设备实例instance(A)的设备退出行为，然后，向运行器服务发送设备退出行为执行完毕的通知消息；运行器服务修改设备实例instance(A)的状态为离线状态；
C3)运行器服务注销协程coroutine(A)以及协程coroutine(A)中的事件驱动器Driver(A)，最终完成设备退出行为。
2.根据权利要求1所述的物联网数据平台多协议测试提效方法，其特征在于，所述设备协议类型包括Coap协议、Mqtt协议、Tcp协议和Websocket协议。
3.根据权利要求1所述的物联网数据平台多协议测试提效方法，其特征在于，所述实际设备鉴权类型包括不鉴权接入类型、Secret密钥接入类型和X509证书类型。
4.根据权利要求1所述的物联网数据平台多协议测试提效方法，其特征在于，所述网关节点类型包括边缘网关类型和直连网关类型。
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