工业互联网边缘计算 课件 任务5.1 项目测试的整体设计

——工业互联网边缘计算——模块5项目测试目录CONTENTS项目测试的整体设计任务5.1传输网络测试任务5.2边缘与云中心服务器测试任务5.3边缘网关测试任务5.4应用集成测试任务5.5边缘计算网络安全技术与安全测试任务5.6任务5.1项目测试的整体设计5.1.1项目测试背景工业互联网是连接工业全系统、全产业链、全价值链，支撑工业智能化发展的关键基础设施，是OT（OperationTechnology）和IT（InformationTechnology）深度融合的产物，其核心是让互联网深度参与到制造业和工业生产过程中，实现工业企业及其相关要素之间的万物互联。将边缘计算与工业互联网进行深度融合，让云计算直接在网络边缘实现计算，可以有效降低工业网络的传输负担和传输时延，处理工业环境下对实时性有严格要求的海量数据，拓展工业互联网收集和管理数据的能力。工业互联网边缘计算中的设备和应用整体上可以分为五层：设备层、边缘控制器层、边缘网关层、边缘云层、云中心层（或工业互联网云平台层），如图所示。实际部署时，根据项目需求和项目特点，项目的架构体系既可以由上述五层的全部结构组成，也可以由上述五层的部分结构组成。5.1.1项目测试背景比如，随着人工智能的发展，机器视觉被越来越多地应用到工业场景中，既包括在产品质量检测方面的应用，也包括在园区人员管理方面的应用，边缘计算的加入可以将机器视觉中训练后的模型由云中心层下沉到边缘云层，模型的训练通常在云中心层完成，由此可以部署基于边缘云层和视觉检测模块的“边-端”架构或者基于云中心层、边缘云层和视觉检测模块的“云-边-端”架构。再如，工业现场终端设备产生海量数据实时处理需求，工业网关也在传统路由转发功能的基础上延伸出了对工业数据进行初步处理和存储的功能，此类工业网关又称为工业智能网关或者边缘网关，边缘网关处理后的数据会进一步上传工业互联网边缘计算中的边缘云层或者云中心层进行深度分析，由此可以部署加入了边缘网关层和数据采集设备的“边-端”架构或者“云-边-端”架构。多种项目架构与应用场景的结合可以基于边缘计算的优势赋能工业生产。但是工业生产的特殊性决定了相比消费互联网而言，工业互联网在实时性、稳定性、可靠性、安全性等方面有更高的技术要求。因此需要选择合理方法进行项目测试，验证部署的边缘计算系统能够满足工业互联网在实时性、稳定性、可靠性、安全性等方面的技术要求，保证边缘计算在工业互联网中的应用价值，让边缘计算与工业互联网能够深度融合、赋能工业生产。5.1.2测试的概念和分类测试是认识客观世界的手段之一，是科学研究的基础方法，在各个领域都具有重要的作用，对于工业生产亦不可或缺，工程研究、产品开发、生产监督、质量控制、性能试验等众多环节都离不开测试技术。可以说，测试技术是推动工业发展、保障生产运行的重要技术，是工程技术人员必须掌握的一门实践性很强的技术。测试是指通过人工或者自动的手段，对被测试对象进行检测的活动，目的在于检测被测试对象是否实现了用户需求，或者弄清楚实际结果与预期结果之间的差异。从不同的角度出发，可以对测试进行不同的分类，常见的测试分类包括：（1）单元测试和集成测试开发人员在项目开发的过程中，针对用户需求，把项目内容划分成多个模块单元，然后逐一开发。因此，在项目开发过程中或者项目验收时，对每个模块单元进行的测试即为单元测试，对模块单元和模块单元之间相互关联的测试即为集成测试。（2）接口测试、功能测试、性能测试和安全测试从测试人员的角度出发，往往会把项目看作一个整体，针对项目的不同测试面，对测试内容进行分类。5.1.2测试的概念和分类1）接口测试：对系统提供的所有接口进行测试。2）功能测试：根据产品特性、操作描述和用户方案，测试一个系统的特性和可操作行为，对其所有功能进行测试，以确定它们是否满足设计的前期需求。功能测试又称为黑盒测试，即把系统看成一个黑色的盒子，不关心内部逻辑结构是怎样的，只关心输入和输出的结果是否达到预期目标。3）性能测试：通过自动化的测试工具模拟多种正常、峰值、异常的负载条件来对系统的各项性能指标进行测试。性能测试又分为基准测试、负载测试、压力测试、稳定性测试、并发测试等。①基准测试：给系统施加较低压力，查看系统的运行状况并记录相关数据作为参考。②负载测试：给系统不断增加压力或者让系统在加载一定压力的情况下持续运行一段时间，直到系统的某项或者多项性能指标达到安全临界值，例如某种资源已经达到饱和状态，查看系统的运行状况并记录相关数据作为参考。③压力测试：让系统在峰值负载或者超负载的情况下运行，查看系统在峰值负载或者超负载的情况下的处理能力。④稳定性测试：让系统在加载一定压力的情况下持续运行一段时间（通常为N×24小时），查看系统是否能够稳定运行。⑤并发测试：让多个用户同时访问同一个系统中的同一个应用或者同一个模块，查看是否存在死锁或者其它性能问题。4）安全测试：针对系统中可能存在的安全漏洞进行探测和发现。5.1.2测试的概念和分类值得注意的是，单元测试和集成测试是从开发顺序的角度出发对测试进行的分类，接口测试、功能测试、性能测试、安全测试是从不同测试面的角度出发对测试进行的分类。在实际的企业项目测试中，往往两种分类方法中的测试都会使用，两者是可共存的。如，可以在单元测试和集成测试的过程中采用接口测试、功能测试、性能测试、安全测试等方法，在接口测试时可以针对不同单元的不同接口来测试。因此，两种测试方法在实际应用中往往是相互交叉、相互补充的。5.1.3项目测试的具体流程基于模块1到模块4的学习，已经具备部署工业互联网边缘计算项目的能力，但作为一名工程技术人员，要保证项目能够实际应用到工业生产领域、赋能工业生产，测试是必不可少的关键环节。基于不同角度对测试进行的分类，本模块提出如下测试流程：整体上基于单元测试和集成测试的思想，先对项目各组成部分进行独立测试，独立测试完成以后再结合应用场景对项目进行集成测试；独立测试和集成测试过程中进一步根据实际情况，从不同测试面的角度出发，选择接口测试、功能测试、性能测试、安全测试中的一种或者多种方法完成测试。具体流程如图所示。5.1.3项目测试的具体流程首先，传输网络不仅是边缘计算项目中连接云、边、端三部分的重要载体，而且是边缘计算项目中实现信息传输、资源共享、模型训练、数据处理等一切智能操作的基础，所以传输网络的部署和测试是项目顺利运行的首要保证。故本模块首先对边缘计算项目中的传输网络进行测试，测试时从传输网络的性能指标出发，对传输网络进行性能测试。传输网络测试完成以后就可以对边缘计算项目中的其它组成部分进行测试。由前述可知，边缘计算项目的体系架构包括云平台层、边缘云层、边缘网关层、边缘控制层和设备层等五大组成部分。本模块重点聚焦其中的云平台层、边缘云层、边缘网关层，分别对这三个组成部分进行测试。其中的云平台层和边缘云层，因为这两层的核心都是服务器，所以本模块将其合并叙述，测试时从服务器的性能指标出发，对服务器进行性能测试。云平台层、边缘云层、边缘