——工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)邊緣計算——模塊5項目測試目錄CONTENTS項目測試的整體設計任務5.1傳輸網(wǎng)絡測試任務5.2邊緣與云中心服務器測試任務5.3邊緣網(wǎng)關測試任務5.4應用集成測試任務5.5邊緣計算網(wǎng)絡安全技術與安全測試任務5.6章節(jié)簡介項目在交付給使用者之前，或者說項目在驗收時，非常重要的一項工作就是測試。測試可以保證項目正常、有效、可靠地運行。除對項目的最終結果需要測試以外，在項目實施的各個階段，項目工程師針對不同模塊將采用不同的測試方法和測試手段，使運行結果接近預期值。通過測試可以盡可能早地發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，從而保證項目達到預定的目標。本模塊針對傳輸網(wǎng)絡測試、邊緣與云中心服務器測試、邊緣網(wǎng)關測試、應用集成測試、安全技術與安全測試幾個方面，使用不同測試方法和測試手段對邊緣計算項目實施測試。學習目標1.知識目標1）掌握測試的作用和分類。2）掌握傳輸網(wǎng)絡測試的指標和方法。3）掌握云服務器測試的指標和方法，重點掌握云服務器高可用性與高并發(fā)性測試的方法并能熟練操作。4）掌握邊緣網(wǎng)關測試的方法。5）理解邊緣計算中常見的安全威脅和常用的安全技術，熟悉邊緣計算安全測試的方法。2.技能目標1）具備對項目不同模塊實施正確測試的能力。2）具備合理設計和規(guī)劃測試步驟的能力。3）具備不同場景下靈活采取合理測試方法和手段的能力。3.素質目標1）具有大國工匠精益求精、嚴謹細致的職業(yè)素養(yǎng)；2）具有整合和綜合運用，把握大局正確做出判斷的能力；3）具有較強的團隊決策能力、應變能力、創(chuàng)新能力；4）具有尊重企業(yè)規(guī)范、誠信、保密的素質。學習導圖任務5.1項目測試的整體設計5.1.1項目測試背景工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是連接工業(yè)全系統(tǒng)、全產(chǎn)業(yè)鏈、全價值鏈，支撐工業(yè)智能化發(fā)展的關鍵基礎設施，是OT（OperationTechnology）和IT（InformationTechnology）深度融合的產(chǎn)物，其核心是讓互聯(lián)網(wǎng)深度參與到制造業(yè)和工業(yè)生產(chǎn)過程中，實現(xiàn)工業(yè)企業(yè)及其相關要素之間的萬物互聯(lián)。將邊緣計算與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)進行深度融合，讓云計算直接在網(wǎng)絡邊緣實現(xiàn)計算，可以有效降低工業(yè)網(wǎng)絡的傳輸負擔和傳輸時延，處理工業(yè)環(huán)境下對實時性有嚴格要求的海量數(shù)據(jù)，拓展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)收集和管理數(shù)據(jù)的能力。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)邊緣計算中的設備和應用整體上可以分為五層：設備層、邊緣控制器層、邊緣網(wǎng)關層、邊緣云層、云中心層（或工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)云平臺層），如圖所示。實際部署時，根據(jù)項目需求和項目特點，項目的架構體系既可以由上述五層的全部結構組成，也可以由上述五層的部分結構組成。5.1.1項目測試背景比如，隨著人工智能的發(fā)展，機器視覺被越來越多地應用到工業(yè)場景中，既包括在產(chǎn)品質量檢測方面的應用，也包括在園區(qū)人員管理方面的應用，邊緣計算的加入可以將機器視覺中訓練后的模型由云中心層下沉到邊緣云層，模型的訓練通常在云中心層完成，由此可以部署基于邊緣云層和視覺檢測模塊的“邊-端”架構或者基于云中心層、邊緣云層和視覺檢測模塊的“云-邊-端”架構。再如，工業(yè)現(xiàn)場終端設備產(chǎn)生海量數(shù)據(jù)實時處理需求，工業(yè)網(wǎng)關也在傳統(tǒng)路由轉發(fā)功能的基礎上延伸出了對工業(yè)數(shù)據(jù)進行初步處理和存儲的功能，此類工業(yè)網(wǎng)關又稱為工業(yè)智能網(wǎng)關或者邊緣網(wǎng)關，邊緣網(wǎng)關處理后的數(shù)據(jù)會進一步上傳工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)邊緣計算中的邊緣云層或者云中心層進行深度分析，由此可以部署加入了邊緣網(wǎng)關層和數(shù)據(jù)采集設備的“邊-端”架構或者“云-邊-端”架構。多種項目架構與應用場景的結合可以基于邊緣計算的優(yōu)勢賦能工業(yè)生產(chǎn)。但是工業(yè)生產(chǎn)的特殊性決定了相比消費互聯(lián)網(wǎng)而言，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在實時性、穩(wěn)定性、可靠性、安全性等方面有更高的技術要求。因此需要選擇合理方法進行項目測試，驗證部署的邊緣計算系統(tǒng)能夠滿足工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在實時性、穩(wěn)定性、可靠性、安全性等方面的技術要求，保證邊緣計算在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中的應用價值，讓邊緣計算與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)能夠深度融合、賦能工業(yè)生產(chǎn)。5.1.2測試的概念和分類測試是認識客觀世界的手段之一，是科學研究的基礎方法，在各個領域都具有重要的作用，對于工業(yè)生產(chǎn)亦不可或缺，工程研究、產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)監(jiān)督、質量控制、性能試驗等眾多環(huán)節(jié)都離不開測試技術。可以說，測試技術是推動工業(yè)發(fā)展、保障生產(chǎn)運行的重要技術，是工程技術人員必須掌握的一門實踐性很強的技術。測試是指通過人工或者自動的手段，對被測試對象進行檢測的活動，目的在于檢測被測試對象是否實現(xiàn)了用戶需求，或者弄清楚實際結果與預期結果之間的差異。從不同的角度出發(fā)，可以對測試進行不同的分類，常見的測試分類包括：（1）單元測試和集成測試開發(fā)人員在項目開發(fā)的過程中，針對用戶需求，把項目內(nèi)容劃分成多個模塊單元，然后逐一開發(fā)。因此，在項目開發(fā)過程中或者項目驗收時，對每個模塊單元進行的測試即為單元測試，對模塊單元和模塊單元之間相互關聯(lián)的測試即為集成測試。（2）接口測試、功能測試、性能測試和安全測試從測試人員的角度出發(fā)，往往會把項目看作一個整體，針對項目的不同測試面，對測試內(nèi)容進行分類。5.1.2測試的概念和分類1）接口測試：對系統(tǒng)提供的所有接口進行測試。2）功能測試：根據(jù)產(chǎn)品特性、操作描述和用戶方案，測試一個系統(tǒng)的特性和可操作行為，對其所有功能進行測試，以確定它們是否滿足設計的前期需求。功能測試又稱為黑盒測試，即把系統(tǒng)看成一個黑色的盒子，不關心內(nèi)部邏輯結構是怎樣的，只關心輸入和輸出的結果是否達到預期目標。3）性能測試：通過自動化的測試工具模擬多種正常、峰值、異常的負載條件來對系統(tǒng)的各項性能指標進行測試。性能測試又分為基準測試、負載測試、壓力測試、穩(wěn)定性測試、并發(fā)測試等。①基準測試：給系統(tǒng)施加較低壓力，查看系統(tǒng)的運行狀況并記錄相關數(shù)據(jù)作為參考。②負載測試：給系統(tǒng)不斷增加壓力或者讓系統(tǒng)在加載一定壓力的情況下持續(xù)運行一段時間，直到系統(tǒng)的某項或者多項性能指標達到安全臨界值，例如某種資源已經(jīng)達到飽和狀態(tài)，查看系統(tǒng)的運行狀況并記錄相關數(shù)據(jù)作為參考。③壓力測試：讓系統(tǒng)在峰值負載或者超負載的情況下運行，查看系統(tǒng)在峰值負載或者超負載的情況下的處理能力。④穩(wěn)定性測試：讓系統(tǒng)在加載一定壓力的情況下持續(xù)運行一段時間（通常為N×24小時），查看系統(tǒng)是否能夠穩(wěn)定運行。⑤并發(fā)測試：讓多個用戶同時訪問同一個系統(tǒng)中的同一個應用或者同一個模塊，查看是否存在死鎖或者其它性能問題。4）安全測試：針對系統(tǒng)中可能存在的安全漏洞進行探測和發(fā)現(xiàn)。5.1.2測試的概念和分類值得注意的是，單元測試和集成測試是從開發(fā)順序的角度出發(fā)對測試進行的分類，接口測試、功能測試、性能測試、安全測試是從不同測試面的角度出發(fā)對測試進行的分類。在實際的企業(yè)項目測試中，往往兩種分類方法中的測試都會使用，兩者是可共存的。如，可以在單元測試和集成測試的過程中采用接口測試、功能測試、性能測試、安全測試等方法，在接口測試時可以針對不同單元的不同接口來測試。因此，兩種測試方法在實際應用中往往是相互交叉、相互補充的。5.1.3項目測試的具體流程基于模塊1到模塊4的學習，已經(jīng)具備部署工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)邊緣計算項目的能力，但作為一名工程技術人員，要保證項目能夠實際應用到工業(yè)生產(chǎn)領域、賦能工業(yè)生產(chǎn)，測試是必不可少的關鍵環(huán)節(jié)。基于不同角度對測試進行的分類，本模塊提出如下測試流程：整體上基于單元測試和集成測試的思想，先對項目各組成部分進行獨立測試，獨立測試完成以后再結合應用場景對項目進行集成測試；獨立測試和集成測試過程中進一步根據(jù)實際情況，從不同測試面的角度出發(fā)，選擇接口測試、功能測試、性能測試、安全測試中的一種或者多種方法完成測試。具體流程如圖所示。5.1.3項目測試的具體流程首先，傳輸網(wǎng)絡不僅是邊緣計算項目中連接云、邊、端三部分的重要載體，而且是邊緣計算項目中實現(xiàn)信息傳輸、資源共享、模型訓練、數(shù)據(jù)處理等一切智能操作的基礎，所以傳輸網(wǎng)絡的部署和測試是項目順利運行的首要保證。故本模塊首先對邊緣計算項目中的傳輸網(wǎng)絡進行測試，測試時從傳輸網(wǎng)絡的性能指標出發(fā)，對傳輸網(wǎng)絡進行性能測試。傳輸網(wǎng)絡測試完成以后就可以對邊緣計算項目中的其它組成部分進行測試。由前述可知，邊緣計算項目的體系架構包括云平臺層、邊緣云層、邊緣網(wǎng)關層、邊緣控制層和設備層等五大組成部分。本模塊重點聚焦其中的云平臺層、邊緣云層、邊緣網(wǎng)關層，分別對這三個組成部分進行測試。其中的云平臺層和邊緣云層，因為這兩層的核心都是服務器，所以本模塊將其合并敘述，測試時從服務器的性能指標出發(fā)，對服務器進行性能測試。云平臺層、邊緣云層、邊緣網(wǎng)關層等三個組成部分測試完成以后，本模塊結合應用場景對邊緣計算項目進行集成測試，測試時以應用服務的功能測試為主，重點考察部署的應用服務是否能夠承載業(yè)務需要。最后本模塊對邊緣計算項目中常見的安全威脅和常用的安全技術進行分析，提出對邊緣計算項目進行安全測試的方案。任務5.2傳輸網(wǎng)絡測試5.2.1傳輸網(wǎng)絡測試需求傳輸網(wǎng)絡不僅是邊緣計算項目中連接云、邊、端三部分的重要載體，而且是邊緣計算項目中實現(xiàn)信息傳輸、資源共享、模型訓練、數(shù)據(jù)處理等一切智能操作的基礎，所以傳輸網(wǎng)絡的部署和測試是項目順利運行的首要保證。作為新一代移動通信技術，5G網(wǎng)絡與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和邊緣計算之間，都是相互促進、彼此成就的關系。在工業(yè)生產(chǎn)領域，一方面，5G網(wǎng)絡可以替代傳統(tǒng)的現(xiàn)場總線、工業(yè)以太網(wǎng)、工業(yè)WiFi，為現(xiàn)場海量設備提供低時延、高帶寬、安全、可靠的網(wǎng)絡接入，另一方面，多接入邊緣計算（Muti-accessEdgeComputing，MEC）已經(jīng)成為5G網(wǎng)絡架構的重要組成部分，5GMEC中的邊緣計算為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)邊緣計算體系架構中的邊緣云層提供了新的部署模式，也為企業(yè)和運營商提供了新的商業(yè)模式與合作模式。新模式中，企業(yè)既可以租用運營商的5G網(wǎng)絡，也可以委托運營商在企業(yè)園區(qū)內(nèi)部署5G混合專網(wǎng)，還可以自己在企業(yè)園區(qū)內(nèi)部署5G獨立專網(wǎng)。5G網(wǎng)絡部署完成后，企業(yè)需要從5G網(wǎng)絡的性能指標出發(fā)，對5G網(wǎng)絡進行性能測試，為項目其它部分順利部署提供首要保證。5.2.2傳輸網(wǎng)絡測試方式導入傳輸網(wǎng)絡測試要從最基本的網(wǎng)絡指標入手，比如，網(wǎng)絡的速率、帶寬、吞吐量、時延等等。那么，計算機網(wǎng)絡有哪些性能指標，無線網(wǎng)絡又有哪些性能指標，這些性能指標是進行傳輸網(wǎng)絡測試的基本內(nèi)容。5.2.2傳輸網(wǎng)絡測試方式1.計算機網(wǎng)絡性能指標（1）速率速率是指連接在計算機網(wǎng)絡上的主機或者路由器每秒在信道上傳送數(shù)據(jù)的位數(shù)，也稱為比特率或者數(shù)據(jù)率，單位為位/秒（bit/s，b/s），也可以寫作bps。（2）帶寬帶寬是指單位時間內(nèi)從網(wǎng)絡中的某一端到另外一端所能通過的最大數(shù)據(jù)量，即信道上傳送數(shù)據(jù)的能力。（3）吞吐量吞吐量是指單位時間內(nèi)從網(wǎng)絡中的某一端到另外一端所能通過的實際數(shù)據(jù)量，當前網(wǎng)絡的吞吐量/網(wǎng)絡帶寬=網(wǎng)絡負載。（4）時延時延是指數(shù)據(jù)從網(wǎng)絡中的某一端傳送到另外一端所花費的時間，包括四種類型：處理時延、排隊時延、發(fā)送時延、傳播時延。1）處理時延：處理時延是指主機或者路由器收到數(shù)據(jù)以后進行處理所花費的時間，通常為微秒級或者更少。2）排隊時延：排隊時延是指數(shù)據(jù)在主機或者路由器中排隊等待發(fā)送所花費的時間，通常為毫秒級到微秒級。3）發(fā)送時延：發(fā)送時延又稱為傳輸時延，是指主機或者路由器發(fā)送數(shù)據(jù)所花費的時間，即：從發(fā)送第一個比特開始，到最后一個比特發(fā)送完畢所花費的時間。4）傳播時延：傳播時延是指數(shù)據(jù)在信道中傳播所花費的時間。5.2.2傳輸網(wǎng)絡測試方式1.計算機網(wǎng)絡性能指標（5）時延帶寬積時延帶寬積是指信道上所能承載的最大數(shù)據(jù)量，時延帶寬積=傳播時延×帶寬。（6）往返時間往返時間是指從發(fā)送方發(fā)送數(shù)據(jù)開始到發(fā)送方收到接收方確認為止所需要的時間。（7）利用率利用率包括信道利用率和網(wǎng)絡利用率。1）信道利用率=有數(shù)據(jù)通過時間/（有+無）數(shù)據(jù)通過時間。2）網(wǎng)絡利用率=信道利用率加權平均值。（8）丟包率丟包率是指在一定的時間范圍內(nèi)，傳輸過程中丟失的分組數(shù)量與總分組數(shù)量的比率。5.2.2傳輸網(wǎng)絡測試方式2.無線網(wǎng)絡性能指標（1）輻射功率輻射功率全稱為有效全向輻射功率（EffectiveIsotropicRadiatedPower，EIRP），是指天線發(fā)射出去的信號強度，即射頻發(fā)射功率+天線增益-線路損耗。（2）信號強度無線網(wǎng)絡信號強度有以下四個重要的衡量指標：接收信號強度指示（ReceivedSignalStrengthIndicator，RSSI）、參考信號接收功率（ReferenceSignalReceivingPower，RSRP）、參考信號接收質量（ReferenceSignalReceivingQuality，RSRQ）、信號與干擾加噪聲比（SignaltoInterferenceplusNoiseRatio，SINR）。1）RSSI：RSSI是指EIRP經(jīng)過一段傳輸路徑損耗和障礙物衰減以后達到無線網(wǎng)絡覆蓋范圍內(nèi)某處的實際信號強度。該值通常為負值，越接近零說明信號強度越高。該值若持續(xù)過低，說明收到的信號強度太弱，可能導致解調失敗；該值若持續(xù)過高，說明收到的信號強度太強，相互之間的干擾也可能影響解調結果。2）RSRP：由于RSSI表示的是某處接收到的所有信號的強度，包括導頻信號（ReferenceSignal，RS）、數(shù)據(jù)信號、干擾信號、噪聲信號，所以還有另外一個參數(shù)專門用來表示某處接收到的RS的功率，即RSRP，該值越高越好。3）RSRQ：RSRQ=RSRP/RSSI×N，N表示載波帶寬中攜帶的資源塊的個數(shù)，該值越高越好。4）SINR：SINR是指某處接收到的有用信號的強度與接收到的無用信號（干擾信號和噪聲信號）的強度的比值，可以簡單地理解為信噪比，該值越高越好。5.2.2傳輸網(wǎng)絡測試方式2.無線網(wǎng)絡性能指標上述指標在4G網(wǎng)絡中通過小區(qū)特定參考信號（Cell-SpecificReferenceSignal，CRS）進行定義。5G網(wǎng)絡中沒有CRS，所以上述指標在5G網(wǎng)絡中通過其它物理信號進行定義，兩種最常用的物理信號是：同步信號和PBCH塊（SynchronizationSignalandPBCHblock,SSB）、信道狀態(tài)信息參考信號（ChannelStateInformationReferenceSignal，CSI-RS）。基于上述兩種最常用的物理信號，5G網(wǎng)絡的RSSI、RSRP、RSRQ、SINR又分為：SSRSSI、SSRSRP、SSRSRQ、SSSINR和CSIRSSI、CSIRSRP、CSIRSRQ、CSISINR。其中，RSRP和SINR的配合使用是衡量4G網(wǎng)絡信號強度的常用方式，SSRSRP和SSSINR的配合使用是衡量5G網(wǎng)絡信號強度的常用方式。（3）覆蓋率覆蓋率是指無線網(wǎng)絡的覆蓋范圍，無線網(wǎng)絡覆蓋范圍內(nèi)的各點通常需要滿足一定的信號強度的要求。（4）移動性移動性是指無線網(wǎng)絡對用戶終端（UserEquipment，UE）物理位置不斷變化的支持能力。5.2.2傳輸網(wǎng)絡測試方式3.無線網(wǎng)絡選點原則（1）4G網(wǎng)絡選點原則根據(jù)中國移動某測試報告，4G網(wǎng)絡選點原則可以通過RSRP與SINR進行定義，具體為：1）極好點：RSRP>-85dBm；SINR>25。2）好點：RSRP：-85～-95dBm；SINR：16-25。3）中點：RSRP：-95～-105dBm；SINR：11-15。4）差點：RSRP：-105～-115dBm；SINR：3-10。5）極差點：RSRP<-115dB；SINR<3。（2）5G網(wǎng)絡選點原則根據(jù)中國移動某測試報告，5G網(wǎng)絡選點原則可以在4G網(wǎng)絡選點原則的基礎上進一步通過SSRSRP與SSSINR進行定義，但是5G網(wǎng)絡選點原則通常不像4G網(wǎng)絡選點原則一樣有一個統(tǒng)一的標準，5G網(wǎng)絡選點原則在定義時通常還會參考不同應用場景對5G網(wǎng)絡的不同要求，根據(jù)應用場景和業(yè)務需求進行定義。5.2.2傳輸網(wǎng)絡測試方式4.無線網(wǎng)絡測試方法（1）ping通信測試測試UE向基站發(fā)起ping通信測試，測試ping通信時延，50ms以內(nèi)視為正常的網(wǎng)絡延遲，如果偶爾出現(xiàn)幾個稍微較大的延遲數(shù)值也屬于正常現(xiàn)象，因為無線網(wǎng)絡連接會受到信號強度、干擾、噪聲等因素的影響。（2）tcp業(yè)務測試測試UE向基站發(fā)起tcp業(yè)務測試，包括tcp上行業(yè)務（測試UE向基站發(fā)送數(shù)據(jù)）和tcp下行業(yè)務（測試UE從基站接受數(shù)據(jù)），有時上述業(yè)務需要在滿buffer情況下進行，分別測試tcp上行業(yè)務速率和tcp下行業(yè)務速率。（3）ftp業(yè)務測試測試UE向基站發(fā)起ftp業(yè)務測試，包括ftp上行業(yè)務（測試UE向基站上傳文件）和ftp下行業(yè)務（測試UE從基站下載文件），有時上述業(yè)務需要在滿buffer情況下進行，分別測試ftp上行業(yè)務速率和ftp下行業(yè)務速率。（4）信號強度測試通過專門的測試設備，或者在測試UE上安裝專門的測試軟件，對所在位置的RSRP和SINR等指標進行測試，5G網(wǎng)絡中是對SSRSRP和SSSINR等指標進行測試。（5）拉網(wǎng)測試在一定的區(qū)域內(nèi)，按照所需的路線，或者隨機跑幾條路線，進行語音的長呼測試、短呼測試，或者進行數(shù)據(jù)業(yè)務的測試。5.2.2傳輸網(wǎng)絡測試方式4.無線網(wǎng)絡測試方法（6）覆蓋率測試常用流程為：1）測試UE從極好點出發(fā)，向基站發(fā)起滿buffer情況下的下行業(yè)務。2）選擇與基站天線陣列法線成60度的方向，以勻速徑向拉遠至下行業(yè)務中斷點，記錄此過程中信號強度、吞吐量、時延等指標，記錄此過程在電子地圖上的GPS坐標等參數(shù)。3）測試該點的上行業(yè)務運行情況：如果不能正常運行，以均速徑向拉近至連續(xù)三次上行業(yè)務接入成功，記錄該點的拉遠距離和信號強度等指標；如果可以正常運行，以均速徑向拉遠至連續(xù)三次上行業(yè)務接入失敗，記錄該點的拉遠距離和信號強度等指標。4）重復兩次步驟3。5）更換測試路線，重復步驟1~4。（7）移動性測試常用流程為：1）兩臺測試UE放置在測試車上，一臺向基站發(fā)起滿buffer情況下的下行業(yè)務，一臺向基站發(fā)起滿buffer情況下的上行業(yè)務。2）測試車以不同速率遍歷事先選擇的行駛路線，測試時長1小時以上。3）記錄不同情況下的業(yè)務中斷時間。5.2.3信號強度測試下面使用Cellular-Z軟件對5G網(wǎng)絡的信號強度進行測試。Cellular-Z軟件是一款專業(yè)的網(wǎng)絡測試工具，可以對當前網(wǎng)絡的服務小區(qū)信息、信道狀態(tài)、信號強度、網(wǎng)速進行測試，該軟件在測試UE上的運行結果如圖所示。圖中展示了5G網(wǎng)絡信號強度的三個重要指標：SS-RSRP、SS-RSRQ、SS-SINR。其中：SS-RSRP值為-98dBm，SS-RSRQ值為-15dB。圖中“數(shù)據(jù)網(wǎng)”和“小區(qū)類型”后面的“NR”表示測試UE現(xiàn)在接入的是5G網(wǎng)絡，4G網(wǎng)絡的話應該顯示“LTE”，如圖所示。5.2.4拉網(wǎng)測試下面委托運營商在企業(yè)廠房和企業(yè)園區(qū)內(nèi)進行兩級拉網(wǎng)測試，確保5G網(wǎng)絡的覆蓋率和各項性能指標能夠承載業(yè)務需要。拉網(wǎng)測試時以SSRSRP為測試指標，根據(jù)SSRSRP的值將各測試點用不同顏色標注出來，標注時將SSRSRP劃分為五個區(qū)間：[-85，-31]為第一區(qū)間，此區(qū)間的測試點用深綠色表示；[-95，-85)為第二區(qū)間，此區(qū)間的測試點用淺綠色表示；[-105，-95)為第三區(qū)間，此區(qū)間的測試點用黃色表示；[-115，-105)為第四區(qū)間，此區(qū)間的測試點用橙色表示；[-157，-115)為第五區(qū)間，此區(qū)間的測試點用紅色表示。不同測試過程中測試指標的選擇、區(qū)間的劃分、顏色的取用都可以有所不同。5.2.4拉網(wǎng)測試（a）是運營商在企業(yè)廠房內(nèi)根據(jù)終端設備和邊緣網(wǎng)關的位置選點，對5G網(wǎng)絡的SSRSRP進行拉網(wǎng)測試的結果，由SSRSRP拉網(wǎng)測試的結果可知，該廠房內(nèi)大部分測量點的SSRSRP在[-85，-31]范圍內(nèi)，均屬于SSRSRP的“極好點”。在此基礎上，選擇SSRSRP在[-85，-31]范圍內(nèi)的某點進行32bytes數(shù)據(jù)的ping通信測試，由（b）中ping通信測試的結果可知，該點的平均ping通信時延為34.12ms，在正常范圍內(nèi)。（a）（b）5.2.4拉網(wǎng)測試（a）和（b）是運營商在企業(yè)園區(qū)內(nèi)根據(jù)工業(yè)廠房的位置選點，對5G網(wǎng)絡的SSRSRP進行拉網(wǎng)測試的結果，由SSRSRP拉網(wǎng)測試的結果可知，該園區(qū)內(nèi)1號、2號、3號、4號、8號、10號廠房所屬測量點的SSRSRP在[-95，-31]范圍內(nèi)，屬于SSRSRP的“極好點”或者“好點”，5號、6號、7號、9號廠房所屬測量點的SSRSRP在[-105，-95)范圍內(nèi)，屬于SSRSRP的“中點”。在此基礎上，選擇SSRSRP在[-85，-31]范圍內(nèi)的某點進行32bytes數(shù)據(jù)的ping通信測試，由（c）中ping通信測試的結果可知，該點的平均ping通信時延為60.36ms，略高于正常范圍。（a）（b）（b）5.2.55G基站驗證測試5G基站是5G網(wǎng)絡的核心設備，提供無線覆蓋功能，實現(xiàn)有線通信網(wǎng)絡與無線移動終端之間的無線信號傳輸。5G基站的架構、形態(tài)直接影響5G網(wǎng)絡的部署方式。5G基站的重要性決定了需要對其進行定期的測試和維護。如圖所示，工作人員正在對5G基站進行維修。對5G基站進行驗證測試，該過程需要網(wǎng)絡優(yōu)化工程師根據(jù)不同基站設備商的測試軟件配合授權進行操作，通常企業(yè)提出需求，由運營商完成并出具報告。報告中既包括很多專業(yè)指標的測試結果，也包括拉網(wǎng)測試、ping通信測試、ftp業(yè)務測試等常用測試方法的測試結果。下面為報告中的部分內(nèi)容（敏感信息和道路信息均已隱藏）。5.2.55G基站驗證測試圖中，拉網(wǎng)測試時，將SSRSRP劃分為[-85，-40)、[-95，-85)、[-105，-95)、[-115，-105)、[-140，-115)五個區(qū)間，將SSSINR劃分為[25，50)、[16，25)、[10，16)、[3，10)、[-20，3)五個區(qū)間，依次用深綠色、淺綠色、深黃色、淺黃色、紅色進行表示。根據(jù)圖中SSRSRP拉網(wǎng)測試和SSSINR拉網(wǎng)測試的結果可知，大部分測量點的SSRSRP在[-85，-40)范圍內(nèi)、SSSINR在[10，25)范圍內(nèi)。（a）（b）5.2.55G基站驗證測試首先選擇SSRSRP在[-85，-40)范圍內(nèi)、SSSINR在[25，50)范圍內(nèi)的點進行32bytes數(shù)據(jù)和128bytes數(shù)據(jù)的ping通信測試，如圖所示為兩次測試結果，32bytes數(shù)據(jù)的ping通信時延為10.68ms，128bytes數(shù)據(jù)的ping通信時延為25.55ms。（a）（b）5.2.55G基站驗證測試繼續(xù)選擇SSRSRP在[-85，-40)范圍內(nèi)、SSSINR在[25，50)范圍內(nèi)的點進行ftp下行業(yè)務和ftp上行業(yè)務的速率測試，如圖所示為兩次測試結果，ftp下行業(yè)務的速率為1.18Gbps，ftp上行業(yè)務的速率為107.56Mbps。（a）（b）任務5.3邊緣與云中心服務器測試5.3.1邊緣與云中心服務器測試需求大中型企業(yè)在部署邊緣計算項目時，從安全和控制的角度出發(fā)，常常在公司總部搭建云中心服務平臺，在各分公司與當?shù)毓S搭建邊緣云服務平臺，即大中型企業(yè)邊緣計算項目中的云平臺通常包括云中心與邊緣云兩級部署方式，提供對邊緣網(wǎng)關或者智能設備的控制與管理，與邊緣網(wǎng)關或者智能設備之間進行資源、服務、應用的全面協(xié)同。因此，邊緣與云中心服務器的配置和管理是整個邊緣計算項目的核心任務，邊緣與云中心服務器的測試更是保證企業(yè)業(yè)務穩(wěn)定運行的關鍵環(huán)節(jié)。5.3.2邊緣與云中心服務器測試方式導入以云服務器為例，基于虛擬化技術的發(fā)展，云服務器上的物理資源虛擬化成邏輯資源池或者資源共享池以后，由資源池負責資源的統(tǒng)一管理和對外服務，此模式下，基于資源池創(chuàng)建的虛擬機取代實體物理機成為新的網(wǎng)絡節(jié)點，依托網(wǎng)絡環(huán)境進行信息傳輸和資源共享，并與項目其它部分協(xié)同作業(yè)，共同助力邊緣計算對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的賦能價值。傳輸網(wǎng)絡不僅是整個邊緣計算項目的基礎架構，而且是云服務器虛擬化后各節(jié)點協(xié)同作業(yè)的重要依托，所以在完成傳輸網(wǎng)絡測試以后，對云服務器或者各虛擬節(jié)點接入網(wǎng)絡后的實際情況也應進行測試，為云服務器或者各虛擬節(jié)點上的業(yè)務運行提供首要保證。網(wǎng)絡測試完成以后，在云服務器或者各虛擬節(jié)點上部署一到兩個簡單的應用服務用以測試，測試過程中，首先在應用服務正常運行狀態(tài)下對云服務器或者各虛擬節(jié)點的基準性能進行測試，然后模擬多種并發(fā)情況和故障情況，對云服務器或者各虛擬節(jié)點的高并發(fā)性與高可用性進行測試。5.3.2邊緣與云中心服務器測試方式1.云服務器網(wǎng)絡通信測試方法任務5.2中已經(jīng)對計算機網(wǎng)絡常用的八種性能指標和無線網(wǎng)絡常用的四種性能指標進行了敘述，在此基礎上對云服務器接入網(wǎng)絡后的實際情況進行測試，首先需要在云服務器中部署作為服務端的服務節(jié)點和作為客戶端的測試節(jié)點，然后借助iperf、netperf、qperf等網(wǎng)絡測試工具在服務端和客戶端之間進行數(shù)據(jù)傳輸測試，采用TCP傳輸和UDP傳輸?shù)葍煞N不同的傳輸方式，測試TCP傳輸時的吞吐量和UDP傳輸時的丟包率等具體指標。5.3.2邊緣與云中心服務器測試方式2.云服務器基準性能測試方法（1）top工具top工具可以實時展示系統(tǒng)的運行狀態(tài)，包括CPU、內(nèi)存、進程、進程資源使用量等重要信息，運維工程師時常會把top工具比作“加強版的Windows任務管理器”，該工具非常適合作為接手服務器后執(zhí)行的第一條命令。top工具的運行結果如圖所示。5.3.2邊緣與云中心服務器測試方式2.云服務器基準性能測試方法輸出結果中：1）loadaverage顯示了系統(tǒng)在之前1分鐘、5分鐘、15分鐘內(nèi)的平均負載。2）Tasks顯示了系統(tǒng)在當前時刻的進程情況：running表示運行和將要被調度運行的進程數(shù)；sleeping表示睡眠的進程數(shù)；stopped表示停止的進程數(shù)；zombie表示僵尸進程數(shù)。3）%Cpu(s)顯示了系統(tǒng)在當前時刻的CPU占用比：us表示用戶態(tài)的CPU占用比；sy表示內(nèi)核態(tài)的CPU占用比；ni表示低優(yōu)先級用戶態(tài)的CPU占用比；id表示空閑狀態(tài)的CPU占用比；wa表示等待IO的CPU占用比；hi表示處理硬中斷的CPU占用比；si表示處理軟中斷的CPU占用比；st表示用于虛擬化的CPU占用比。4）KiBMem顯示了系統(tǒng)在當前時刻的物理內(nèi)存使用量：total表示總物理內(nèi)存的大小；free表示空閑狀態(tài)的物理內(nèi)存的大小；used表示使用狀態(tài)的物理內(nèi)存的大小；buff/cache表示用于緩存的物理內(nèi)存的大小。5）KiBSwap顯示了系統(tǒng)在當前時刻的交換分區(qū)使用量：total表示總交換分區(qū)的大小；free表示空閑狀態(tài)的交換分區(qū)的大小；used表示使用狀態(tài)的交換分區(qū)的大小；availMem表示在不進行交換的前提下，系統(tǒng)可以給新進程使用的內(nèi)存總量。6）接下來是系統(tǒng)在當前時刻的進程詳情：PID表示進程id；USER表示哪個用戶啟動了進程；PR表示進程的優(yōu)先級；NI表示進程的nice值；VIRT表示進程使用的虛擬內(nèi)存的總量；RES表示進程使用的、未被換出的物理內(nèi)存的總量；SHR表示進程使用的共享內(nèi)存的總量；S表示進程狀態(tài)（R=運行，S=睡眠，D=不可中斷的睡眠狀態(tài)，T=跟蹤/停止，Z=僵尸進程）；%CPU表示進程的CPU占用比；%MEM表示進程的物理內(nèi)存占用比；TIME+表示進程運行的時間總計；COMMAND表示進程的相關命令。5.3.2邊緣與云中心服務器測試方式2.云服務器基準性能測試方法（2）vmstat工具vmstat工具可以整體報告系統(tǒng)的運行狀態(tài)，包括CPU、內(nèi)存、IO、進程等重要信息，也可以報告系統(tǒng)的磁盤狀態(tài)或者磁盤分區(qū)。vmstat工具的運行結果如圖所示。5.3.2邊緣與云中心服務器測試方式2.云服務器基準性能測試方法輸出結果中：1）procs顯示了系統(tǒng)在輸出時刻的進程情況：r表示運行和將要被調度運行的進程數(shù)；b表示等待IO的進程數(shù)。2）memory顯示了系統(tǒng)在輸出時刻的物理內(nèi)存使用量：swpd表示使用的交換分區(qū)的大小；free表示空閑狀態(tài)的物理內(nèi)存的大小；buff表示用于buff緩存的物理內(nèi)存的大小；cache表示用于cache緩存的物理內(nèi)存的大小。3）swap顯示了系統(tǒng)在輸出時刻的交換情況：si表示每秒由磁盤換入到交換分區(qū)的大小；so表示每秒由交換分區(qū)換出到磁盤的大小。4）io顯示了系統(tǒng)在輸出時刻的IO情況：bi表示每秒塊設備接收的塊數(shù)量；bo表示每秒塊設備發(fā)送的塊數(shù)量。5）system顯示了系統(tǒng)在輸出時刻的內(nèi)核情況：in表示每秒的中斷數(shù)，包括時鐘中斷數(shù)；cs表示每秒的上下文切換數(shù)。6）cpu顯示了系統(tǒng)在輸出時刻的CPU占用比：us表示用戶態(tài)的CPU占用比；sy表示內(nèi)核態(tài)的CPU占用比；id表示空閑狀態(tài)的CPU占用比；wa表示等待IO的CPU占用比；st表示用于虛擬化的CPU占用比。5.3.2邊緣與云中心服務器測試方式2.云服務器基準性能測試方法（3）CPU和內(nèi)存的常用指標說明基于top命令和vmstat命令可以對CPU和內(nèi)存中多數(shù)指標進行全面監(jiān)控。對于CPU而言，“表示用戶態(tài)的CPU占用比”的us指標和“表示內(nèi)核態(tài)的CPU占用比”的sy指標是衡量云服務器CPU性能是否達到瓶頸的常用指標，參考值為80%，us+sy>80%說明云服務器可能處于CPU瓶頸；對于內(nèi)存而言，“表示每秒由磁盤換入到交換分區(qū)的大小”的si指標和“表示每秒由交換分區(qū)換出到磁盤的大小”的so指標是衡量云服務器內(nèi)存性能是否達到瓶頸的常用指標，si和so長期不為0說明云服務器可能處于內(nèi)存瓶頸。5.3.2邊緣與云中心服務器測試方式3.云服務器高并發(fā)性與高可用性測試方法（1）負載均衡能力負載均衡要求集群在多個操作單元上進行負載的均攤和平衡，將負載均衡分配到多個操作單元上。多個操作單元和負載均衡協(xié)同完成整體任務。（2）穩(wěn)定運行能力穩(wěn)定性測試屬于負載測試的一種，讓集群在加載一定業(yè)務壓力的情況下持續(xù)運行N×24小時，檢測并記錄是系統(tǒng)是否能夠穩(wěn)定運行。對于互聯(lián)網(wǎng)應用和大型企業(yè)應用而言，多數(shù)要求7×24小時不間斷運行。5.3.2邊緣與云中心服務器測試方式3.云服務器高并發(fā)性與高可用性測試方法（3）高并發(fā)性測試衡量系統(tǒng)高并發(fā)性的常用指標有：1）每秒查詢（QueriesPerSecond，QPS）與每秒事務（TransactionsPerSecond，TPS）QPS是系統(tǒng)每秒能夠響應的查詢次數(shù)。TPS是系統(tǒng)每秒能夠響應的事務次數(shù)。QPS與TPS基本類似。但是不同的是，對于一個頁面的一次訪問只會形成一個TPS，但是一次訪問既可能產(chǎn)生對系統(tǒng)的一次請求也可能產(chǎn)生對系統(tǒng)的多次請求。如果是對系統(tǒng)的一次請求，則一個TPS對應一個QPS。如果是對系統(tǒng)的多次請求，則一個TPS對應多個QPS。2）響應時間（ResponseTime，RT）RT是一個請求從產(chǎn)生開始到收到響應為止所花費的總體時間，即：從客戶端發(fā)起請求開始，到客戶端收到服務端響應為止，所花費的總體時間。3）并發(fā)數(shù)并發(fā)數(shù)是指系統(tǒng)能夠同時處理的請求數(shù)量，并發(fā)數(shù)也反映了系統(tǒng)的負載能力。4）吞吐量吞吐量是系統(tǒng)每秒能夠處理的請求數(shù)量，是一個衡量系統(tǒng)抗壓能力的綜合指標，可以通過前面的QPS、QTS、RT、并發(fā)數(shù)等指標進行衡量。5.3.2邊緣與云中心服務器測試方式3.云服務器高并發(fā)性與高可用性測試方法（4）高可用性測試衡量系統(tǒng)高可用性的常用指標有：1）恢復時間目標（RecoveryTimeObject，RTO）RTO是指故障或者災難發(fā)生以后，從系統(tǒng)宕機導致業(yè)務停頓開始，到系統(tǒng)恢復并且業(yè)務恢復為止，所花費的時間。業(yè)界一般基于系統(tǒng)在全年的宕機時間，用“幾個九”的標準來進一步衡量系統(tǒng)的RTO指標，如表所示：其中，宕機時間/年=(1-系統(tǒng)可用性%)×365天。2）恢復點目標（RecoveryPointObject，RPO）RPO是指故障或者災難發(fā)生以后，系統(tǒng)和業(yè)務必須恢復到的時間點的要求，是衡量此過程中數(shù)據(jù)丟失的重要指標，可以簡單描述為能夠容忍的最大數(shù)據(jù)丟失量。衡量系統(tǒng)的RPO指標不僅要考慮云服務器的容災備份與高可用性，而且要考慮云存儲的容災備份與高可用性，是一項綜合任務。系統(tǒng)可用性級別系統(tǒng)可用性%宕機時間/年不可用90%36.5天基本可用99%87.6小時較高可用99.9%8.76小時高可用99.99%52.56分鐘極高可用99.999%5.26分鐘5.3.2邊緣與云中心服務器測試方式4.實驗環(huán)境（1）Kubernetes集群的準備工作部署的Kubernetes集群有如下特點：1）包括三個Master節(jié)點和兩個Node節(jié)點。2）各節(jié)點依次完成：CentOS764位操作系統(tǒng)的安裝，Docker容器引擎的安裝（以18.09.0版本為例），Kubernetes集群架構的安裝（以1.20.0版本為例）。3）三個Master節(jié)點包括一個主節(jié)點和兩個備節(jié)點；主節(jié)點的節(jié)點名稱為master，節(jié)點IP為；備節(jié)點的節(jié)點名稱為backup1和backup2，節(jié)點IP為和；基于Haproxy和Keepalived實現(xiàn)三個Master節(jié)點的負載均衡和容災備份，虛擬IP設置為0。4）兩個Node節(jié)點的節(jié)點名稱為node1和node2，節(jié)點IP為1和2。具體如表所示。5.3.2邊緣與云中心服務器測試方式4.實驗環(huán)境節(jié)點名稱節(jié)點IP節(jié)點作用節(jié)點配置master主Master節(jié)點CentOS764位Docker18.09.0Kubernetes1.20.0Haproxy+Keepalivedbackup1備Master節(jié)點backup2備Master節(jié)點

0Master節(jié)點的虛擬IPnode11Node節(jié)點CentOS764位Docker18.09.0Kubernetes1.20.0node22Node節(jié)點5.3.2邊緣與云中心服務器測試方式4.實驗環(huán)境（2）測試集群的準備工作部署的測試集群有如下特點：1）包括三個測試節(jié)點，節(jié)點IP為1至3，有需要可根據(jù)實際情況拓展增加。2）各節(jié)點依次完成CentOS764位操作系統(tǒng)的安裝。具體如表所示。5.3.2邊緣與云中心服務器測試方式4.實驗環(huán)境節(jié)點名稱節(jié)點IP節(jié)點作用節(jié)點配置test1測試節(jié)點CentOS764位test22測試節(jié)點2test33測試節(jié)點35.3.2邊緣與云中心服務器測試方式4.實驗環(huán)境（3）遠程連接5.3.3云服務器網(wǎng)絡通信測試1.iperf的安裝與啟動1）在master節(jié)點和test節(jié)點上安裝iperf，命令如下：#wget/pub/iperf/iperf-3.0.6.tar.gz#tarxzvfiperf-3.0.6.tar.gz#cdiperf-3.0.6&&./configure&&make&&makeinstall&&cd~#iperf3-version其中，iperf3表示使用的是iperf發(fā)行版本3。5.3.3云服務器網(wǎng)絡通信測試1.iperf的安裝與啟動2）在master節(jié)點上將iperf以服務端形式啟動，命令如下：#iperf3-s其中，-s表示將iperf以服務端（server）形式啟動。結果如圖所示。5.3.3云服務器網(wǎng)絡通信測試1.iperf的安裝與啟動3）在test節(jié)點上將iperf以客戶端形式啟動，命令如下：#iperf3-c其中，-c表示將iperf以客戶端（client）形式啟動，為master節(jié)點的IP地址，即服務端的IP地址。結果如圖所示。5.3.3云服務器網(wǎng)絡通信測試2.基于iperf的通信測試（1）iperf常用參數(shù)說明前面所示結果表示在test節(jié)點上將iperf以客戶端形式啟動，啟動過程即為一次TCP通信測試的過程。分隔線以上每1秒輸出一次傳輸狀態(tài)，Transfer列表示1秒內(nèi)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量大小，Bandwidth列表示1秒內(nèi)的帶寬速率，Retr列表示1秒內(nèi)的重傳次數(shù)，Cwnd列表示1秒內(nèi)的擁塞窗口；分隔線以下輸出整體傳輸狀態(tài)，包括：客戶端總共發(fā)送的數(shù)據(jù)量、客戶端帶寬速率、服務端總共接收的數(shù)據(jù)量、服務端帶寬速率、數(shù)據(jù)重傳次數(shù)等。其中的帶寬速率即為客戶端和服務端之間TCP通信時的TCP吞吐量，由此可以分析客戶端和服務端之間TCP通信時的通信性能。5.3.3云服務器網(wǎng)絡通信測試2.基于iperf的通信測試在上述命令的基礎上，可以通過iperf的常用參數(shù)得到更多測試結果，iperf的常用參數(shù)如下：①-t：指定測試時間，默認10秒，假設改為20秒，命令為：iperf3-c-t20。②-i：指定測試間隔，默認1秒，假設改為2秒，命令為：iperf3-c-i2。③-n：指定要發(fā)送的數(shù)據(jù)大小，以字節(jié)為單位，假設要發(fā)送5G字節(jié)的隨機數(shù)據(jù)，命令為：iperf3-c-n5000000000。④-F：指定要發(fā)送的文件名稱，假設要發(fā)送文件名稱為iperf-3.0.6.tar.gz的安裝包，命令為：iperf3-c-Fiperf-3.0.6.tar.gz。⑤-P：指定并行的線程數(shù)目，不指定的話默認為1，假設要在客戶端和服務端之間建立雙線程通信，命令為：iperf3-c-P2。⑥-f：指定輸出結果中帶寬速率的顯示單位，共有四種選項，-f[kmKM]分別表示以Kbits/s、Mbits/s、Kbytes/s、MBytes/s顯示，默認以Mbits/s顯示，假設要更改為以MBytes/s顯示，命令為：iperf3-c-fM。⑦-b：指定能使用的帶寬速率，TCP模式下默認無限制，UDP模式下默認為1Mbits/s，假設要更改為100Mbits/s，命令為：iperf3-c-b100M。⑧-u：指定使用UDP模式通信，不指定的話默認使用TCP模式通信。基于上述參數(shù)在客戶端和服務端之間進行進一步測試。5.3.3云服務器網(wǎng)絡通信測試2.基于iperf的通信測試（2）TCP通信測試1）指定測試間隔為2秒，指定測試時間為20秒，指定要發(fā)送文件名稱為iperf-3.0.6.tar.gz的安裝包，命令如下：#iperf3-c-Fiperf-3.0.6.tar.gz-i2-t20結果如圖所示。5.3.3云服務器網(wǎng)絡通信測試2.基于iperf的通信測試2）指定測試間隔為2秒，指定輸出結果中帶寬速率的顯示單位為MBytes/s，指定要發(fā)送5G字節(jié)的隨機數(shù)據(jù)，命令如下：#iperf3-c-n5000000000-i2-fM結果如圖所示。5.3.3云服務器網(wǎng)絡通信測試2.基于iperf的通信測試3）進一步指定雙線程通信，命令如下：#iperf3-c-n5000000000-i2-fM-P2結果如圖所示。5.3.3云服務器網(wǎng)絡通信測試2.基于iperf的通信測試（3）UDP通信測試1）指定使用UDP模式通信，指定UDP模式下能使用的帶寬速率為100Mbits/s，命令如下：#iperf3-c-u-b100M-i2-fM結果如圖所示。圖中的Jitter表示抖動時間，或者叫傳輸時延，Lost/TotalDatagrams列表示總共丟失的數(shù)據(jù)量大小和總共傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量大小，0.2%表示丟包率。5.3.4云服務器基準性能測試1.服務部署（1）創(chuàng)建hello-nginx鏡像1）創(chuàng)建Dockerfile文件，內(nèi)容如下：FROMnginxRUNecho'<h1>Hello</h1>'>/usr/share/nginx/html/index.html5.3.4云服務器基準性能測試1.服務部署2）基于Dockerfile文件創(chuàng)建hello-nginx鏡像，命令如下：#dockerbuild-tdocker-hub-name/hello-nginx.--load其中，docker-hub-name為使用者在DockerHub公有倉庫中的賬戶名，也可以基于模塊3的學習完成Harbor私有倉庫的搭建，將docker-hub-name替換為Harbor私有倉庫的IP地址或者域名地址，本模塊暫且不對Harbor私有倉庫進行測試。5.3.4云服務器基準性能測試1.服務部署（2）將hello-nginx鏡像上傳到DockerHub公有倉庫1）登錄DockerHub公有倉庫，命令如下：#dockerlogin2）將hello-nginx鏡像上傳到DockerHub公有倉庫，命令如下：#dockerpushdocker-hub-name/hello-nginx5.3.4云服務器基準性能測試1.服務部署（3）部署hello-nginx服務1）創(chuàng)建hello-nginx.yaml文件，內(nèi)容如下：apiVersion:apps/v1kind:Deploymentmetadata:labels:app:hello-nginxname:hello-nginxspec:replicas:4selector:

matchLabels:app:hello-nginxtemplate:metadata:labels:app:hello-nginxspec:containers:-image:docker-hub-name/hello-nginxname:hello-nginx

imagePullPolicy:IfNotPresent---apiVersion:v1kind:Servicemetadata:name:service-nginxspec:type:NodePortports:-name:httpport:80protocol:TCP

targetPort:80

nodePort:32697selector:app:hello-nginx5.3.4云服務器基準性能測試1.服務部署2）基于hello-nginx.yaml文件部署hello-nginx服務，命令如下：#kubectlapply-fhello-nginx.yaml5.3.4云服務器基準性能測試1.服務部署1）查看集群中的Pod信息，命令如下：#kubectlgetpod-owide結果如圖所示。可知，部署的hello-nginx服務在集群中啟動了4個Pod，均衡運行在node1節(jié)點和node2節(jié)點上。2）查看集群中的Service信息，命令如下：#kubectlgetsvc-owide結果如圖所示。可知，部署的hello-nginx服務在集群中以各節(jié)點上的32697端口為對外服務的端口號。（4）查看集群服務信息5.3.4云服務器基準性能測試2.集群基本功能測試與集群基準性能測試（1）對hello-nginx服務的基本功能進行測試1）在test節(jié)點上請求hello-nginx服務，命令如下：#curl0:32697其中，0為master節(jié)點、backup1節(jié)點、backup2節(jié)點基于Haproxy和Keepalived設置的虛擬IP，32697為hello-nginx服務在各節(jié)點上對外服務的端口號。結果如圖所示。可知，部署的hello-nginx服務可以正常響應外部請求。5.3.4云服務器基準性能測試2.集群基本功能測試與集群基準性能測試（2）對各節(jié)點的基準性能進行測試1）在各節(jié)點上運行top命令，以master節(jié)點為例，結果如圖所示。2）在各節(jié)點上運行vmstat命令，以master節(jié)點為例，結果如圖所示。可知，正常情況下，master節(jié)點上CPU指標中的us+sy為2%。可知，正常情況下，master節(jié)點上內(nèi)存指標中si和so均為0，因為Docker和Kubernetes的配置過程中本身就將swap交換分區(qū)關閉掉了。5.3.5云服務器高并發(fā)性與高可用性測試1.集群負載均衡能力測試（1）基于部署好的hello-nginx服務，將提供服務的對象名稱展示出來1）在node1節(jié)點和node2節(jié)點上查看提供服務的容器信息，命令如下：#dockerps2）依次進入四個容器內(nèi)部，修改輸出信息，命令如下：#dockerexec-itcontainID/bin/bashecho"輸出內(nèi)容">/usr/share/nginx/html/index.htmlexit其中，containID為查詢到的容器ID，將node1節(jié)點上兩個容器的輸出內(nèi)容分別更改為contain1node1和contain3node1，將node2節(jié)點上兩個容器的輸出內(nèi)容分別更改為contain2node2和contain4node2。5.3.5云服務器高并發(fā)性與高可用性測試1.集群負載均衡能力測試（2）測試端發(fā)起測試1）在test節(jié)點上循環(huán)請求多次hello-nginx服務，命令如下：#foriin{1..30};docurl0:32697;done結果如圖所示。可知，Kubernetes集群會將外部請求在Pod間均衡分配，具有天然的負載均衡能力。5.3.5云服務器高并發(fā)性與高可用性測試2.集群高并發(fā)性測試（1）在測試節(jié)點上安裝vegeta負載測試工具，執(zhí)行單個測試節(jié)點并發(fā)請求1）在test節(jié)點上安裝vegata負載測試工具，命令如下：#wget/tsenart/vegeta/releases/download/v7.0.3/vegeta-7.0.3-linux-amd64.tar.gz#tarxzvfvegeta-7.0.3-linux-amd64.tar.gz#mvvegeta/usr/local/bin/#vegeta-version5.3.5云服務器高并發(fā)性與高可用性測試2.集群高并發(fā)性測試2）在test節(jié)點上執(zhí)行單個測試節(jié)點的并發(fā)請求，命令如下：#echo"GET0:32697"|\vegeta-cpus=1attack-connections=1000000-duration=1m-timeout=1h\-rate=500|teereports.bin|vegetareport可知，test節(jié)點以1秒鐘500次的請求頻率向部署好的hello-nginx服務發(fā)起請求，1分鐘內(nèi)總共請求30000次，成功率為100%。其中：①-cpus=1指定使用的CPU個數(shù)為1。②-connections=1000000指定每個任務的最大連接數(shù)為1000000。③-duration=1m指定測試時間為1分鐘。④-timeout=1h指定超時時間為1小時。⑤-rate=500指定請求頻率為1秒鐘500次。結果如圖所示。5.3.5云服務器高并發(fā)性與高可用性測試2.集群高并發(fā)性測試（2）在測試節(jié)點上安裝pdsh并行控制工具，執(zhí)行多個測試節(jié)點并發(fā)請求1）在test節(jié)點上安裝pdsh并行控制工具，命令如下：#wget/google-code-archive-downloads/v2//pdsh/pdsh-2.29.tar.bz2#tarjxvfpdsh-2.29.tar.bz2#cdpdsh-2.29&&./configure--with-ssh&&make&&makeinstall&&cd~#pdsh-V2）在test節(jié)點上生成ssh密鑰并將密鑰發(fā)送到所有測試節(jié)點中，命令如下：#ssh-keygen#cd~/.ssh/&&ls#ssh-copy-idroot@1#ssh-copy-idroot@2#ssh-copy-idroot@33）在test2節(jié)點和test3節(jié)點上也安裝vegeta負載測試工具，命令同前。5.3.5云服務器高并發(fā)性與高可用性測試2.集群高并發(fā)性測試4）在test節(jié)點上執(zhí)行多個測試節(jié)點的并發(fā)請求，命令如下：#pdsh-wssh:192.168.200.[21-23]"echo"GET0:32697"|\vegeta-cpus=1attack-connections=1000000-duration=1m-timeout=1h\-rate=500|teereports.bin|vegetareport"其中：①-wssh:192.168.200.[21-23]表示在test節(jié)點上并行操作IP地址為1/22/23的test節(jié)點、test2節(jié)點、test3節(jié)點。②引號中的命令為基于vegeta工具的并發(fā)測試命令。結果如圖所示。可知，在test節(jié)點上并行控制三個測試節(jié)點，讓三個測試節(jié)點同步以1秒鐘500次的請求頻率向部署好的hello-nginx服務發(fā)起請求，1分鐘內(nèi)總共請求90000次，成功率為100%。5.3.5云服務器高并發(fā)性與高可用性測試2.集群高并發(fā)性測試（3）拓展內(nèi)容基于vegeta負載測試工具和pdsh并行控制工具：1）在一定并發(fā)量的基礎上，修改并發(fā)請求的測試時間，由1分鐘改為N×24小時，測試集群的穩(wěn)定性。2）增加測試節(jié)點，測試集群能夠承受的并發(fā)數(shù)。5.3.5云服務器高并發(fā)性與高可用性測試3.集群高可用性測試（1）模擬容器故障情況1）選擇hello-nginx服務中的某個容器，在對應節(jié)點上通過dockerstop命令手動停止該容器，假設容器ID為f52e52d22c7a，命令如下：#dockerstopf52e52d22c7a2）在master節(jié)點上查看集群現(xiàn)有Pod情況，結果如圖所示。可知，Kubernetes中的容器停止后會由Pod自動重啟，圖中RESTARTS為1的Pod即為重啟容器的Pod。5.3.5云服務器高并發(fā)性與高可用性測試3.集群高可用性測試3）在test節(jié)點上循環(huán)請求多次hello-nginx服務，命令同前，因為新啟動的容器沒有修改輸出信息，所以新階段應該是三個輸出信息為“contain1node1”“contain3node1”“contain4node2”的容器和一個輸出信息為“Hello”的容器之間進行負載均衡，如圖所示。5.3.5云服務器高并發(fā)性與高可用性測試3.集群高可用性測試（2）模擬Pod故障情況1）選擇hello-nginx服務中的某個Pod，在master節(jié)點上通過kubectldelete命令手動刪除該Pod，假設Pod名稱為hello-nginx-7d96894dd7-x9dp4，命令如下：#kubectldeletepodhello-nginx-7d96894dd7-x9dp42）在master節(jié)點上查看集群現(xiàn)有Pod情況，結果如圖所示。可知，Kubernetes中的Pod刪除后會由集群自動重啟，圖中NAME為hello-nginx-7d96894dd7-8bpw9的Pod即為重啟以后的Pod。5.3.5云服務器高并發(fā)性與高可用性測試3.集群高可用性測試3）在test節(jié)點上循環(huán)請求多次hello-nginx服務，命令同前，因為新啟動的容器沒有修改輸出信息，所以新階段應該是兩個輸出信息為“contain1node1”“contain3node1”的容器和兩個輸出信息為“Hello”的容器之間進行負載均衡，如圖所示。5.3.5云服務器高并發(fā)性與高可用性測試3.集群高可用性測試（3）模擬Node節(jié)點故障1）將node1節(jié)點所在的虛擬機或者主機人為關機。2）在master節(jié)點上查看集群現(xiàn)有Pod情況，結果如圖所示。可知，圖中3個node1節(jié)點上的Pod都在node2節(jié)點上進行了重啟。但該過程默認要等五分鐘左右，實際應用中可以對此時間進行修改。3）在test節(jié)點上循環(huán)請求多次hello-nginx服務，命令同前，結果應該是四個輸出信息為“Hello”的容器之間進行負載均衡。5.3.5云服務器高并發(fā)性與高可用性測試3.集群高可用性測試（4）模擬Master節(jié)點故障1）將master節(jié)點所在的虛擬機或者主機人為關機。2）在backup1節(jié)點和backup2節(jié)點上查看集群現(xiàn)有Pod情況和集群現(xiàn)有節(jié)點情況，結果如圖所示。可知，master節(jié)點宕機以后，在backup1節(jié)點和backup2節(jié)點的接管下，Kubernetes集群依舊可以正常工作。3）在test節(jié)點上循環(huán)請求多次hello-nginx服務，結果同前，可知，master節(jié)點宕機以后，在backup1節(jié)點和backup2節(jié)點的接管下，Kubernetes集群依舊可以在虛擬IP不變的情況下正常對外提供服務。任務5.4邊緣網(wǎng)關測試5.4.1邊緣網(wǎng)關測試需求工業(yè)智能網(wǎng)關在邊緣計算項目中作為邊緣網(wǎng)關，不僅負責工業(yè)場景下的網(wǎng)絡連接和協(xié)議轉換，而且負責終端采集數(shù)據(jù)的實時分析，與云服務器之間進行資源、服務、應用的全面協(xié)同。對邊緣網(wǎng)關進行測試是保證邊緣正常運行的關鍵環(huán)節(jié)。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟標準AII/008-2021《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)邊緣計算邊緣網(wǎng)關技術要求及測試方法》中對工業(yè)場景下邊緣網(wǎng)關的技術要求及測試方法進行了詳細說明，包括：邊緣網(wǎng)關硬件的測試方法，邊緣網(wǎng)關網(wǎng)絡的測試方法，邊緣網(wǎng)關控制轉換、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析、斷網(wǎng)續(xù)傳等能力的測試方法，邊緣網(wǎng)關二次開發(fā)、智能作業(yè)、運維管理、日志管理等能力的測試方法，邊緣網(wǎng)關相互之間協(xié)同運行、與云服務器協(xié)同運行、獨立運行等多種運行方式的測試方法，邊緣網(wǎng)關安全功能的測試方法。基于邊緣網(wǎng)關在邊緣計算項目中的常用角色和作用，本模塊重點介紹以下四方面內(nèi)容：（1）邊緣網(wǎng)關硬件的測試方法；（2）邊緣網(wǎng)關網(wǎng)絡的測試方法；（3）邊緣網(wǎng)關數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析、斷網(wǎng)續(xù)傳、智能作業(yè)等業(yè)務能力的測試方法；（4）邊緣網(wǎng)關相互之間協(xié)同運行、與云服務器協(xié)同運行、獨立運行等運行方式的測試方法；其中，對邊緣網(wǎng)關斷網(wǎng)續(xù)傳能力的測試其實是從邊緣網(wǎng)關的角度對系統(tǒng)高可用性的測試。5.4.2邊緣網(wǎng)關測試方法1.邊緣網(wǎng)關硬件的測試方法1）用戶側和網(wǎng)絡側接口的測試：在邊緣網(wǎng)關的用戶側接入PLC或者其它現(xiàn)場設備，現(xiàn)場設備使用MQTT、HTTP、OPCUA等方式向邊緣網(wǎng)關發(fā)送數(shù)據(jù)，查看邊緣網(wǎng)關是否能夠接收到正確的數(shù)據(jù)；在邊緣網(wǎng)關的網(wǎng)絡側配置轉發(fā)方式，如以太網(wǎng)或者WIFI等方式，讓邊緣網(wǎng)關將數(shù)據(jù)轉發(fā)至云服務器，查看云服務器是否能夠接收到正確的數(shù)據(jù)；如果數(shù)據(jù)上報正確、穩(wěn)定、連續(xù)，判定邊緣網(wǎng)關中用戶側和網(wǎng)絡側接口通過測試，否則判定不通過。2）計算存儲等基礎能力的測試：測試邊緣網(wǎng)關中flash閃存能夠連續(xù)寫入的最大數(shù)據(jù)量，記錄最大值；測試向邊緣網(wǎng)關中寫入256字節(jié)數(shù)據(jù)所需要的時間，計算邊緣網(wǎng)關單條記錄的寫速度；測試從邊緣網(wǎng)關中讀出256字節(jié)數(shù)據(jù)所需要的時間，計算邊緣網(wǎng)關單條記錄的讀速度；測試從邊緣網(wǎng)關中循環(huán)讀出多條記錄的所需要的時間，計算邊緣網(wǎng)關循環(huán)讀取的讀速度；如果上述測量值在業(yè)務要求的范圍內(nèi)，判定邊緣網(wǎng)關計算存儲等基礎能力通過測試，否則判定不通過。3）穩(wěn)定性的測試：建立邊緣網(wǎng)關與PLC設備或者數(shù)據(jù)模擬系統(tǒng)的連接；在PLC設備或者數(shù)據(jù)模擬系統(tǒng)中配置大量持續(xù)發(fā)送的數(shù)據(jù)；讓邊緣網(wǎng)關連續(xù)運行7×24小時，驗證邊緣網(wǎng)關中有無數(shù)據(jù)丟失、進程掛死等現(xiàn)象，觀察測試期間的系統(tǒng)負載情況；如果邊緣網(wǎng)關能夠穩(wěn)定運行7×24小時以上，期間無異常發(fā)生（數(shù)據(jù)無丟失、錯亂，進程無掛死、重啟，CPU和內(nèi)存均平穩(wěn)），判定邊緣網(wǎng)關穩(wěn)定性通過測試，否則判定不通過。4）并發(fā)性的測試：通過測試系統(tǒng)模擬出200個PLC設備，使這些設備同時與邊緣網(wǎng)關建立連接；讓模擬出的PLC設備向邊緣網(wǎng)關發(fā)送數(shù)據(jù)；逐量增加接入的PLC設備的數(shù)量直至達到最大值，驗證邊緣網(wǎng)關中有無數(shù)據(jù)丟失、進程掛死等現(xiàn)象，觀察測試期間的系統(tǒng)負載情況；如果正常并發(fā)情況下無異常發(fā)生（數(shù)據(jù)無丟失、錯亂，進程無掛死、重啟，CPU和內(nèi)存均平穩(wěn)）并且邊緣網(wǎng)關允許接入的最大PLC數(shù)量在業(yè)務要求的范圍內(nèi)，判定邊緣網(wǎng)關并發(fā)性通過測試，否則判定不通過。5.4.2邊緣網(wǎng)關測試方法2.邊緣網(wǎng)關網(wǎng)絡的測試方法1）網(wǎng)絡切換能力的測試：在邊緣網(wǎng)關上配置兩種或者兩種以上的網(wǎng)絡接入方式，如以太網(wǎng)或者WIFI等方式；啟動邊緣網(wǎng)關，在云服務器上檢測邊緣網(wǎng)關是否能夠正確接入；在邊緣網(wǎng)關上斷開任意一種網(wǎng)絡接入方式，在云服務器上檢測邊緣網(wǎng)關是否能夠正確接入；如果在邊緣網(wǎng)關上斷開任意一種網(wǎng)絡接入方式以后，邊緣網(wǎng)關依舊能夠正確接入云服務器或者短期中斷并在指定時間內(nèi)恢復，判定邊緣網(wǎng)關網(wǎng)絡切換能力通過測試，否則判定不通過。5.4.2邊緣網(wǎng)關測試方法3.邊緣網(wǎng)關業(yè)務能力的測試方法（1）邊緣網(wǎng)關數(shù)據(jù)采集能力的測試方法1）傳輸時延的測試：在邊緣網(wǎng)關中對PLC時間進行采集；將采集到的PLC時間轉發(fā)至檢測平臺；檢測平臺收到數(shù)據(jù)的時間與所收到的PLC時間做差值，即為傳輸時延；如果傳輸時延在業(yè)務要求的范圍內(nèi)，判定通過測試，否則判定不通過。2）采樣頻率的測試：在邊緣網(wǎng)關中對PLC周期變化的數(shù)據(jù)和PLC時間進行采集；將采集到的PLC周期變化的數(shù)據(jù)和PLC時間轉發(fā)至檢測平臺；檢測平臺通過PLC周期變化的數(shù)據(jù)和PLC時間的雙重校驗計算采樣頻率并且檢測連續(xù)性；如果采樣頻率在業(yè)務要求的范圍內(nèi)，判定通過測試，否則判定不通過。（2）邊緣網(wǎng)關數(shù)據(jù)分析能力的測試方法1）數(shù)據(jù)預處理的測試：在邊緣網(wǎng)關中對PLC持續(xù)發(fā)送的數(shù)據(jù)進行采集；在邊緣網(wǎng)關中對采集到的數(shù)據(jù)進行預處理，例如將工程值轉換為儀表值，設定數(shù)據(jù)篩選、過濾、抽取等規(guī)則，設定簡單的函數(shù)規(guī)則；檢測處理后的結果和預設是否相符；如果相符，判定通過測試，否則判定不通過。2）數(shù)據(jù)可視化的測試：在邊緣網(wǎng)關中對PLC持續(xù)發(fā)送的數(shù)據(jù)進行采集；在邊緣網(wǎng)關中對采集到的數(shù)據(jù)進行簡單的配置，展示其歷史趨勢、實時值；檢測可視化的結果和預設是否相符；如果相符，判定通過測試，否則判定不通過。5.4.2邊緣網(wǎng)關測試方法3.邊緣網(wǎng)關業(yè)務能力的測試方法（3）邊緣網(wǎng)關斷網(wǎng)續(xù)傳能力的測試方法1）斷網(wǎng)續(xù)傳的測試：在測試平臺上設置邊緣網(wǎng)關通過MQTT或者HTTP 方式傳輸數(shù)據(jù)到云服務器的測試腳本，啟動測試腳本；手動斷開邊緣網(wǎng)關的網(wǎng)絡連接，30秒后結