用于工业控制系统的数据库压力测试方法与装置制造方法及图纸

技术编号：43876301 阅读：9 留言：0更新日期：2024-12-31 18:59

本发明专利技术属于工业控制技术领域，具体涉及用于工业控制系统的数据库压力测试方法与装置。包括工业控制系统的最小化系统，万兆交换机，压测机和被测数据库系统，工业控制系统的最小化系统通过万兆交换机与压测机进行通信，压测机连接被测数据库系统。本发明专利技术的有益效果在于：测试数据源来源于最小化工控系统的实时数据，相较于传统的数据库测试方法，可以最大程度还原真实的工业控制场景在雪崩工况下的数据库承压能力；通过实时监测压力测试过程中的CPU负荷、内存占用率、写入数据正确率和数据丢失率等指标，可以定量评价数据库在数据压力下的性能，为数据库在工业控制场景下的应用提供参考依据。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于工业控制，具体涉及用于工业控制系统的数据库压力测试方法与装置。

技术介绍

1、工业控制系统是现代制造业的核心，它们负责监督和控制工业生产过程中的设备和机器。工业控制系统通常集成了传感器、执行器、控制逻辑和用户界面，以确保生产过程的自动化、优化和高效运行。

2、在工业控制系统中，数据库扮演着至关重要的角色，它们用于存储、分析和处理工业现场产生的大量的实时数据和历史数据。应用于工业控制系统的数据库需要具备高效的实时数据处理能力，以支持实时监控和快速响应控制需求，同时由于工业控制系统的连续运行特性，数据库必须具有高可靠性和稳定性，以保证数据的一致性和准确性。在工业环境中，数据库系统需要具备良好的性能和容错机制，能够在极端工况下（例如需要采集存储的数据在短时间内频繁变化，造成极大的数据采集和存储压力）保持数据库系统的稳定工作，保证生产不受影响。对数据库系统执行压力测试，可以有效评估其在数据频繁变化写入的高压环境下性能和稳定性。

3、现有数据库的压力测试场景多集中于信息技术场景，例如为模拟银行、电子商务等交易场景开发的基于交易的压力测试，或基于benchmark等技术的基准压力测试。但上述通用数据库压力测试方法并不适用于工业控制场景下的数据库压力测试。工业控制系统强调实时性，即在严格的时间限制内完成控制任务，而基于交易的压力测试更侧重于对事务处理能力的考核，而不是实时响应性能。同时工业控制系统独有的数据结构和存储、调用方式也限制了基于 benchmark等技术的基准压力测试方法在工业控制领域的应用。</p>

4、总的来说，现有数据库的压力测试场景多集中于信息技术场景，例如基于交易场景的压力测试，或为测试数据库系统本身的基准压力测试，不适用于工业控制场景。

技术实现思路

1、本专利技术的目的是提供一种用于工业控制系统的数据库压力测试方法与装置，可以通过模拟大量工业实时数据频繁变化的工况来测试数据库性能，得到在高压力环境下的数据损失情况，为评估数据库在工业控制高压场景下的性能提供依据。

2、本专利技术的技术方案如下：用于工业控制系统的数据库压力测试装置，包括工业控制系统的最小化系统，万兆交换机，压测机和被测数据库系统，工业控制系统的最小化系统通过万兆交换机与压测机进行通信，压测机连接被测数据库系统。

3、所述的工业控制系统的最小化系统包括上位机、电源、主控制器卡件、网络通讯卡件，电源将外部的220v交流电转换为48v直流电，并为主控制器卡件和网络通讯卡件供电；上位机中运行脚本软件，负责控制主控制器卡件产生不断变化的工业控制系统网络信号，并将信号通过网络通讯卡件传输至万兆交换机。

4、所述的万兆交换机是工业控制系统通用的万兆网络交换机，负责信号转发与网络通讯。

5、所述的压测机为若干台。

6、所述的压测机读取由最小化工控系统提供的实时数据，并将这些数据写入缓存队列和压测机硬盘，写入缓存队列的数据根据测试要求可以选择是否发送给被测数据库系统。

7、所述的被测数据库系统由若干台服务器以及运行在服务器上的数据库软件、数据记录与分析软件组成，根据测试目的不同，该模块的数据库服务器布置方式可以是主备数据库服务器冗余布置，也可以是三服务器或多服务器分布式布置，在服务器上部署测试数据记录与分析软件，该软件功能为实时监视、记录服务器cpu负荷和服务器内存占用率，以及统计、记录写入测试数据正确率和数据丢失率。

8、用于工业控制系统的数据库压力测试方法，包括如下步骤：

9、步骤1：搭建测试系统；

10、步骤2：确认测试初始条件，其中压测机的数据正常注入数据库系统，压测机2至压测机n暂不连接数据库系统；

11、步骤3：在工业控制系统的最小化系统的上位机上操作最小化工控系统，使其输出数据频繁变化，制造工业现场遭遇数据雪崩时的工况；

12、步骤4：压测机1接收万兆交换机输出的信号，并将信号转换为数据库可以接收的格式，存储在压测机的缓存和硬盘中，被测数据库系统中的数据库系统从压测机的缓存中读取数据，并存入数据库，在此过程中持续监测数据库系统的cpu负荷、内存占用率；

13、步骤5：测试持续60秒后暂停测试，操作服务器上部署的测试数据记录与分析软件，计算第一阶段测试的写入数据正确率与写入数据丢失率；

14、步骤6：依次将若干压测机并入测试系统，阶梯式提高数据库系统负荷，重复操作步骤4和步骤5，在此过程中持续记录数据库系统的cpu负荷、内存占用率，计算各阶段测试的写入数据正确率与写入数据丢失率，得到在阶梯式增加压力工况下的数据库响应性能。

15、所述的步骤1为将工业控制系统的最小化系统通过万兆交换机与压测机进行连接，压测机连接被测数据库系统。

16、本专利技术的有益效果在于：测试数据源来源于最小化工控系统的实时数据，相较于传统的数据库测试方法，可以最大程度还原真实的工业控制场景在雪崩工况下的数据库承压能力；通过实时监测压力测试过程中的cpu负荷、内存占用率、写入数据正确率和数据丢失率等指标，可以定量评价数据库在数据压力下的性能，为数据库在工业控制场景下的应用提供参考依据。

本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.用于工业控制系统的数据库压力测试装置，其特征在于：包括工业控制系统的最小化系统，万兆交换机，压测机和被测数据库系统，工业控制系统的最小化系统通过万兆交换机与压测机进行通信，压测机连接被测数据库系统。

2.如权利要求1所述的用于工业控制系统的数据库压力测试装置，其特征在于：所述的工业控制系统的最小化系统包括上位机、电源、主控制器卡件、网络通讯卡件，电源将外部的220V交流电转换为48V直流电，并为主控制器卡件和网络通讯卡件供电；上位机中运行脚本软件，负责控制主控制器卡件产生不断变化的工业控制系统网络信号，并将信号通过网络通讯卡件传输至万兆交换机。

3.如权利要求1所述的用于工业控制系统的数据库压力测试装置，其特征在于：所述的万兆交换机是工业控制系统通用的万兆网络交换机，负责信号转发与网络通讯。

4.如权利要求1所述的用于工业控制系统的数据库压力测试装置，其特征在于：所述的压测机为若干台。

5.如权利要求4所述的用于工业控制系统的数据库压力测试装置，其特征在于：所述的压测机读取由最小化工控系统提供的实时数据，并将这些数据写入缓存队列

6.如权利要求1所述的用于工业控制系统的数据库压力测试装置，其特征在于：所述的被测数据库系统由若干台服务器以及运行在服务器上的数据库软件、数据记录与分析软件组成，根据测试目的不同，该模块的数据库服务器布置方式可以是主备数据库服务器冗余布置，也可以是三服务器或多服务器分布式布置，在服务器上部署测试数据记录与分析软件，该软件功能为实时监视、记录服务器CPU负荷和服务器内存占用率，以及统计、记录写入测试数据正确率和数据丢失率。

7.用于工业控制系统的数据库压力测试方法，其特征在于，包括如下步骤：

8.如权利要求7所述的用于工业控制系统的数据库压力测试方法，其特征在于：所述的步骤1为将工业控制系统的最小化系统通过万兆交换机与压测机进行连接，压测机连接被测数据库系统。

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【技术特征摘要】

2.如权利要求1所述的用于工业控制系统的数据库压力测试装置，其特征在于：所述的工业控制系统的最小化系统包括上位机、电源、主控制器卡件、网络通讯卡件，电源将外部的220v交流电转换为48v直流电，并为主控制器卡件和网络通讯卡件供电；上位机中运行脚本软件，负责控制主控制器卡件产生不断变化的工业控制系统网络信号，并将信号通过网络通讯卡件传输至万兆交换机。

4.如权利要求1所述的用于工业控制系统的数据库压力测试装置，其特征在于：所述的压测机为若干台。

5.如权利要求4所述的用于工业控制系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪绩宁，汪勇，邱韶阳，毛贤峰，朱云飞，夏鹏，孙少艺，徐冬苓，沈海涛，刘东旭，
申请(专利权)人：核电运行研究上海有限公司，
类型：发明
国别省市：

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