Part 01

MQTT協議

MQTT協議是物聯網平臺的最通用協議之一，也是OneNET平臺的首要設備接入協議。物聯網平臺必須海量設備接入，但MQTT接入服務究竟能同時支持多少設備同時在線呢？了解這個指標能更好地為平臺的運維和運營提供科學的依據。

可是，如何快速簡便地測試最大在線量指標呢？如何選取工具和制作腳本呢？

測試性能我們首先想到的是常用的Jmeter和Locust等性能測試工具。但是這些工具的優勢在測試服務的并發和吞吐量，并不適合當前的測試場景。

然后能想到的是利用第三方Jar包或者三方庫實現的協議庫，采用多線程啟動設備。但是壓力機線程啟動有限，對動則支持幾十萬上百萬設備接入量的服務簡直就是杯水車薪，需要多少壓力機難以估量。

再次能想到的是Select方法批量管理設備的Socket連接。問題又出現了，Select管理的異步IO也是有極限的，此方法最終還是放棄。

Part 02

測試方法 

經過前面的分析、實踐最終方法確定，采用異步IO的方式批量模擬設備連接服務器，按照一定的頻率上報注冊報文，不斷遍歷設備Socket接收的緩存數據，解析服務消息來判斷設備是否連接成功，并通過周期性上報心跳來保持設備持續在線。實現細節如下：

（1）實現基礎設備類：封裝部分MQTT協議報文方法，其中包括設備注冊、訂閱、發布、心跳等。

MQTT注冊報文封裝示例（Java）

（2）實現設備類：主要記錄設備注冊狀態、訂閱狀態、保活間隔，最重要的服務消息的解析和響應方法，以及設備連接服務器的非阻塞Socket（Java中的SocketChanel）

服務消息解析代碼示例（Java）

（3）實現程序主體類：管理批量設備，控制設備注冊頻率，設備何時上報數據、監聽服務下發數據，統計設備連接數，持續上報心跳，保持設備在線等。具體實現邏輯如下：

• 批量初始化設備列表；
• 同時啟動一下三個線程；
• 啟動設備注冊線程，初始化設備與服務連接并上行注冊報文，可根據設置，指定當前可同時注冊的設備數，所有設備注冊完成后自動退出；
• 啟動連接統計線程，周期性統計設備連接成功個數、訂閱成功個數、連接失敗設備等數據；
• 啟動設備Socket遍歷線程，持續輪詢每個Socket的接收數據，對接收到的數據處理和響應，每輪遍歷完畢對需要對未長時間未上報心跳的設備上行心跳報文，以達到設備保活的目的。

程序主題類接收線程邏輯代碼片段（Java）

完成程序代碼后，測試工具制作完成。

此工具已實際用于項目性能測試中，可將壓力機全部可用端口用于最大設備在線量的測試中，實際在Linux虛擬機中幾分鐘內完成50000+設備注冊，并保持設備長時間持續在線。

此工具能最大限度利用壓力機端口資源，提升測試執行效率，對于在線量較大的服務，只需要在更多的壓力機上運行此工具即可。