Modbus是一種串行通信協(xié)議，是Modicon公司(現(xiàn)在的施耐德電氣 Schneider Electric)于1979年為使用可編程邏輯控制器(PLC)通信而發(fā)表。Modbus已經(jīng)成為工業(yè)領域通信協(xié)議的業(yè)界標準(De facto)，并且現(xiàn)在是工業(yè)電子設備之間常用的連接方式。
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，其主要流程是設備在平臺設置周期采樣命令，平臺會周期性主動對在線設備下發(fā)采樣命令。
我們在為雄安建設物聯(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)建設備，在平臺給設備設置采樣命令：采樣周期、功能編號、從機地址、數(shù)據(jù)長度等信息。
設備上線后，平臺按照采樣周期對設備進行周期性發(fā)送采樣命令。
設備收到采樣命令后將寄存器數(shù)據(jù)返回結果給平臺，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)起請求服務的響應客戶端，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的采樣命令的并發(fā)呢?
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的方式批量模擬設備連接服務器、接收采樣命令并響應命令，并統(tǒng)計每秒接收的命令數(shù)量。技術實現(xiàn)細節(jié)如下：
1、通過API批量創(chuàng)建Modbus設備，并給每個設備創(chuàng)建n個采樣命令。即無需提前創(chuàng)建設備和設備的采樣命令;
2、批量初始化設備的socket連接，socket設置為非阻塞，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批量設備注冊線程：批量上報注冊報文，設備注冊完成后線程退出;
②采樣命令條數(shù)統(tǒng)計線程：所有設備注冊成功后，每秒統(tǒng)計一次最近1秒內收到采樣命令條數(shù);
③采樣命令接收處理線程：采用select批量管理設備socket列表，接收并立即響應采樣命令，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前的采樣命令的處理性能。性能滿足的條件下預期結果為
預期每秒命令接收數(shù)量 ≈ 設備數(shù)量 * n
逐步增加設備數(shù)量，當預期每秒命令接收數(shù)量 > 設備數(shù)量 * n時，即服務已達到瓶頸。則最終測試服務的采樣命令最大并發(fā)量為，滿足預期結果時的設備最大接入量 * n。
該測試方法優(yōu)點：
1、無需單獨添加創(chuàng)建設備和設備的采樣命令，簡化了Modbus協(xié)議采樣命令性能測試的準備工作;
2、在設備端統(tǒng)計并發(fā)量，無需在服務端增加任何統(tǒng)計邏輯;
3、采用模擬設備，無需準備大量真實設備，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)性能測試的設備響應速度，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、設備響應速度的提升，有效提高Modbus協(xié)議采樣命令并發(fā)性能測試的準確度。
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。
