Part 01

采樣命令 

Modbus協(xié)議同樣也是物聯(lián)網(wǎng)平臺的流行協(xié)議之一，采樣命令作為Modbus協(xié)議的主要功能，其主要流程是設(shè)備在平臺設(shè)置周期采樣命令，平臺會周期性主動對在線設(shè)備下發(fā)采樣命令。

我們在為雄安建設(shè)物聯(lián)網(wǎng)平臺時，正好平臺就有Modbus的能力，平臺交付就必須要測試Modbus的采樣命令并發(fā)。

物聯(lián)網(wǎng)平臺Modbus協(xié)議采樣命令下發(fā)流程如下：

• 創(chuàng)建設(shè)備，在平臺給設(shè)備設(shè)置采樣命令：采樣周期、功能編號、從機地址、數(shù)據(jù)長度等信息。
• 設(shè)備上線后，平臺按照采樣周期對設(shè)備進(jìn)行周期性發(fā)送采樣命令。
• 設(shè)備收到采樣命令后將寄存器數(shù)據(jù)返回結(jié)果給平臺，并保存采樣數(shù)據(jù)。

通常情況下我們做性能測試都是客戶端發(fā)起請求服務(wù)的響應(yīng)客戶端，而Modbus的采樣命令恰好相反，以往我們常用的性能測試工具就不可行了。

要如何才能測試服務(wù)的采樣命令的并發(fā)呢？

Part 02

測試方法 

為了測試物聯(lián)網(wǎng)平臺Modbus協(xié)議采樣命令并發(fā)性能，我們研究出了一種高并發(fā)的采樣命令并發(fā)性能測試方法。該方法采用異步IO的方式批量模擬設(shè)備連接服務(wù)器、接收采樣命令并響應(yīng)命令，并統(tǒng)計每秒接收的命令數(shù)量。技術(shù)實現(xiàn)細(xì)節(jié)如下：

1、通過API批量創(chuàng)建Modbus設(shè)備，并給每個設(shè)備創(chuàng)建n個采樣命令。即無需提前創(chuàng)建設(shè)備和設(shè)備的采樣命令；

2、批量初始化設(shè)備的socket連接，socket設(shè)置為非阻塞，生成socket列表。采用異步IO，減少多線程線程切換帶來的資源消耗，提升CPU利用率；

3、同時啟動以下三個線程：

①批量設(shè)備注冊線程：批量上報注冊報文，設(shè)備注冊完成后線程退出；

②采樣命令條數(shù)統(tǒng)計線程：所有設(shè)備注冊成功后，每秒統(tǒng)計一次最近1秒內(nèi)收到采樣命令條數(shù)；

③采樣命令接收處理線程：采用select批量管理設(shè)備socket列表，接收并立即響應(yīng)采樣命令，并實時記錄采樣命令條數(shù)。select模型為非阻塞式IO，能夠一定程度上減少服務(wù)器瞬間的并發(fā)線程數(shù)，從而提高CPU執(zhí)行效率；

Python代碼示例（片段）

4、根據(jù)運行設(shè)備數(shù)量以及平均每秒接收到采樣命令數(shù)量來判斷平臺是否滿足當(dāng)前的采樣命令的處理性能。性能滿足的條件下預(yù)期結(jié)果為

預(yù)期每秒命令接收數(shù)量 ≈ 設(shè)備數(shù)量 * n

逐步增加設(shè)備數(shù)量，當(dāng)預(yù)期每秒命令接收數(shù)量 > 設(shè)備數(shù)量 * n時，即服務(wù)已達(dá)到瓶頸。則最終測試服務(wù)的采樣命令最大并發(fā)量為，滿足預(yù)期結(jié)果時的設(shè)備最大接入量 * n。

該測試方法優(yōu)點：

1、無需單獨添加創(chuàng)建設(shè)備和設(shè)備的采樣命令，簡化了Modbus協(xié)議采樣命令性能測試的準(zhǔn)備工作；

2、在設(shè)備端統(tǒng)計并發(fā)量，無需在服務(wù)端增加任何統(tǒng)計邏輯；

3、采用模擬設(shè)備，無需準(zhǔn)備大量真實設(shè)備，降低了Modbus協(xié)議采樣命令性能測試的成本；

4、通過非阻塞式IO，顯著提升Modbus協(xié)議采樣命令并發(fā)性能測試的設(shè)備響應(yīng)速度，解決Modbus協(xié)議采樣命令并發(fā)性能測試高并發(fā)狀態(tài)下的資源浪費問題；

5、設(shè)備響應(yīng)速度的提升，有效提高M(jìn)odbus協(xié)議采樣命令并發(fā)性能測試的準(zhǔn)確度。

我們采用此種方法編寫的Python代碼，單個腳本可以支撐1秒內(nèi)1萬+次的命令處理能力。在雄安物聯(lián)網(wǎng)平臺的性能測試中起到了非常好的作用，同時運行10個腳本，完成了雄安平臺Modbus協(xié)議采樣命令10萬并發(fā)的測試。