面向物联网云系统压力测试的轻量级仿真框架

物联网将全球大量智能设备连接起来，应用于智慧城市、自动驾驶和健康监测等多个领域。仿真在物联网系统测试中扮演关键角色，因为完整物联网产品的现场测试可能不可行或成本过高。本文解决了基于仿真的物联网测试中一个具体但重要的需求：云系统的压力测试。现有的物联网压力测试解决方案需要大量计算资源，因此不适用且成本高昂。我们提出一个专为物联网云压力测试设计的轻量级仿真框架，能够高效模拟与云通信的大量物联网和边缘设备。为方便从业者构建仿真，我们开发了一个名为IoTECS的领域特定语言（DSL），用于从基于模型的规格说明生成仿真器。我们给出了IoTECS的语法和语义，并使用Xtext和Xtend实现了IoTECS。我们评估了由IoTECS规格说明生成的仿真器对两个真实系统进行压力测试的效果：一个基于云的物联网监控系统和一个物联网连接的车辆系统。我们的实证结果表明，使用IoTECS创建的仿真器：（1）在配置Docker容器化时达到最佳性能；（2）有效评估了我们案例研究的系统的服务容量；（3）在使用相同硬件资源时，其可模拟的物联网和边缘设备数量是工业压力测试基准工具JMeter和Locust的3.5倍。为了初步了解IoTECS在实践中的有用性，我们采访了来自行业合作伙伴的两位工程师，他们拥有IoTECS的第一手经验。这些访谈的反馈表明，IoTECS在物联网云系统压力测试中非常有效，节省了大量时间和精力。