南向采集通道回归验证测试方案
文档性质：南向采集通道联机/压测回归方案（步骤与判定标准）。
最后更新：2026-07-04（回归复测执行 + 排期更新）
相关文档：ScanEngine 重构方案 · ScanEngine 测试报告 · 南向驱动测试报告 · B1 采集间隔核验 · Q3 Phase A–D 复测 · 影子设备设计测试
- BACnet
- OPC UA
- Modbus（TCP / RTU）
- 通道级隔离
- 设备级隔离
- 轮询压力测试
- 10ms 采集节点间隔验证
- 数据正确性验证
- 异常场景注入
目标是验证：
① 采集通道独立运行 ② 单设备离线不影响同通道其他设备 ③ 不同通道互不影响 ④ 在线设备数据点位持续正确更新 ⑤ 轮询间隔控制为 10ms（避免串流） ⑥ 在全量压力测试下系统稳定
现行架构已引入 ShadowCore 与快照层；采集调度内核为 ScanEngine（
deviceLoop/CollectionScheduler已下线）。以下测试项在不改动北向实现的前提下，验证调度隔离、快照一致性与 Commit 发布路径。
一、总体测试架构
┌──────────────────────────────────────────┐
│ Edge Gateway │
│ ScanEngine（10ms Tick 全局调度） │
│ ├ ExecutionLayer │
│ │ ├ SerialQueue（Modbus/DLT645 等） │
│ │ └ ParallelExecutor（OPC UA/BACnet） │
│ └ ConnectionController（设备连接态） │
└────────────────────┬─────────────────────┘
│ dispatch → Driver.ReadPoints
┌───────────────────────────┼───────────────────────────┐
│ │ │
BACnet Channel OPC UA Channel Modbus Channel
(Parallel 执行) (Parallel 执行) (Serial 硬隔离)
▼（采集完成）
ShadowCore（原子快照） → Snapshot Bus（合并/优先级） → Points Commit（差量） → MQTT/OPC UA（复用）
架构详图见 ScanEngine 重构方案 §1；影子设备写入闭环见 影子设备设计测试。
强制架构要求（必须验证）
| 项目 | 必须满足 |
|---|---|
| 调度内核 | ScanEngine 10ms Tick，任务经 ExecutionLayer 分发 |
| 通道/协议 | SerialQueue 串行硬隔离；Parallel/Limited 背压受控 |
| 设备连接 | ConnectionController 独立超时/退避/半开探测 |
| 设备失败 | 不得 panic / 不得阻塞 ScanEngine Tick |
| 采集间隔 | 同通道串行设备之间间隔 ≥10ms（Hard Jitter） |
| 超时控制 | 单设备超时 ≤3s |
| 数据隔离 | 不得出现设备数据串流 |
| 快照一致 | ShadowCore Snapshot Version 单调递增，组完成后递增 |
| 发布源唯一 | 北向发布仅由 Points Commit 触发 |
验证状态对照（2026-07-04 回归复测）
| 测试组 / 项 | 自动化 / 代码层 | 联机 / 长跑 | 证据 |
|---|---|---|---|
| ScanEngine / ExecutionLayer / ShadowCore | ✅ PASS | — | go test ./internal/core/... -short；ScanEngine 测试报告 §2.7 |
| 13 协议注册 + 100 设备混合压测 | ✅ PASS（含于 core -short） |
— | 同上 §2.3–2.5 |
| G007 调度吞吐（≥950 设备/秒） | ⚠️ WARN（947/s，零失败） | — | make bench-g007；_run_logs/2026-07-04_regression_bench_g007.txt |
| Q3 10k tag / deadline | ✅ PASS | — | make bench-q3（9505 pts/s，miss=0）；_run_logs/2026-07-04_regression_bench_q3.txt |
南向驱动 -short 全包 |
✅ PASS | — | TestConnectionManager_RecordFailureBackoffAndDead 退避断言已修复（2026-07-05）；_run_logs/2026-07-04_regression_driver_short.txt |
integration -short |
✅ PASS | — | _run_logs/2026-07-04_regression_integration_short.txt |
| SLA short soak / diagnostics | ✅ PASS（五 gate） | — | make test-soak-short；_run_logs/2026-07-04_regression_soak_short.txt |
| D 组 10ms 间隔 | — | ✅ 已核验（Modbus TCP 样本） | B1 采集间隔核验 |
| A–C / E–G 全量联机回归 | 部分单测覆盖 | ⚠️ 待执行 | 见 §八 回归执行计划；72h / 12h soak 未跑 |
二、测试环境准备
1️⃣ 模拟器准备
Modbus
- 20台模拟设备（TCP + RTU混合）
- 每台 50 个点位
- 可随机延迟
- 可强制断线
推荐：
- modbus-pal
- mbserver
- 自定义TCP mock
BACnet
- 10台 BACnet/IP 模拟设备
- 每台 30 个 object
- 支持 Who-Is / I-Am
- 支持 ReadProperty
推荐：
- YABE + 模拟器
- BACnet Stack Demo
OPC UA
- 5个 OPC UA Server
- 每个 100+ 节点
- 支持读写
- 支持强制断开
推荐：
- Prosys Simulation Server
- Unified Automation Demo Server
2️⃣ 压测规模建议
| 协议 | 设备数 | 总点位 |
|---|---|---|
| Modbus | 20 | 1000 |
| BACnet | 10 | 300 |
| OPC UA | 5 | 500 |
| 总计 | 35 | 1800 |
三、核心验证项设计
测试组 A：基础轮询验证
A1 正常轮询验证
步骤：
- 所有设备在线
- 设置轮询周期 1s
- 设置设备间隔 10ms
- 运行 30 分钟
- 记录每个采集组完成事件（GroupComplete）与对应 Snapshot Version++；统计 Commit 次数与点位变更次数。
验证项：
| 验证点 | 判定标准 |
|---|---|
| 轮询不丢设备 | 所有设备都被轮询 |
| 数据刷新 | 所有点位持续更新 |
| CPU稳定 | < 70% |
| 无panic | 日志无异常 |
| 快照生成 | 每组完成均有 Version++ |
| Commit去抖 | Commit 次数 < 原始点位变更数 |
测试组 B：单设备离线隔离验证（关键）
B1 单设备离线
步骤：
- 正常运行
- 手动关闭 1台 Modbus
- 观察 5分钟
验证：
| 验证点 | 标准 |
|---|---|
| 该设备状态 | Offline |
| 同通道其他设备 | 正常轮询 |
| 不出现阻塞 | 轮询日志连续 |
| 数据无串流 | 不出现数据错写 |
| 快照一致性 | 离线设备不生成新快照，在线设备快照正常 |
| 北向源唯一 | 无点位直推，仅 Commit 触发发布 |
B2 同时离线多个设备
关闭：
- 3台 Modbus
- 2台 BACnet
- 1台 OPCUA
验证：
- 其他在线设备正常
- 通道状态为 degraded
- 不影响其他协议通道
测试组 C：通道级隔离验证
关闭整个 BACnet 网络。
验证：
| 验证点 | 预期 |
|---|---|
| BACnet通道 | Offline / Degraded |
| Modbus | 正常 |
| OPCUA | 正常 |
| ScanEngine | Tick 无阻塞、无 backlog 失控 |
| 快照与 Commit | 非 BACnet 通道的快照与 Commit 正常 |
测试组 D：10ms 间隔验证（防串流）
目标
验证：
任意两个设备采集时间间隔 ≥10ms（串行协议经 SerialQueue 硬隔离；并行协议受 Hard Jitter 约束）
已核验样本：B1 采集间隔核验报告（Modbus TCP 三从站，2026-02-14 现场 PollStart Δt 均 ≥10ms）。本组全协议复测仍按下列步骤执行。
验证方法
方法一（推荐，联机）：在 Driver ReadPoints 入口或 ExecutionLayer 派发处打时间戳日志：
[PollStart] device=xxx channel=xxx ts=...
导出日志后验证：
设备A 10:00:00.000
设备B 10:00:00.012
设备C 10:00:00.023
方法二（辅助）：GET /diagnostics/scan-engine 查看 scan_lag_p95_ms、scan_miss_deadline_total（稳态应为 0）；串行队列可通过 [ScanEngineAdapter] 设备注册/执行日志对照同一 Tick 内设备顺序。
要求：
Δt >= 10ms
并且：ShadowCore Snapshot Version 仅在组完成后递增，不因单点位更新而递增。
判定标准
| 项目 | 标准 |
|---|---|
| 平均间隔 | ≥10ms |
| 无 0ms 连续触发 | |
| 不出现RTU CRC错误 | |
| 不出现TCP粘包异常 |
测试组 E：数据串流验证（关键）
目标
验证：
设备A的数据不会写入设备B 且仅在 Mapping Commit 回写 Points 后才触发北向发布。
方法
人为制造：
- 设备A返回固定值 111
- 设备B返回固定值 222
运行 10分钟
验证数据库：
deviceA = 111
deviceB = 222
若出现：
deviceA = 222
说明数据串流（严重BUG）
测试组 F：压力极限测试
条件：
- 35台设备全部在线
- 1s 轮询周期
- 10ms间隔
- 连续运行 12小时
验证：
| 项目 | 标准 |
|---|---|
| 内存增长 | 不持续上涨 |
| goroutine | 不泄漏 |
| CPU | 稳定 |
| 数据丢失 | 0 |
| 崩溃 | 0 |
| SnapshotBus 延迟 | P95 ≤ 350ms |
| Commit 差量率 | ≥ 60% |
测试组 G：随机异常注入
每5分钟：
- 随机断1台设备
- 随机恢复
- 随机增加延迟 2秒
验证：
- 调度系统稳定
- 不出现死锁
- 不出现panic
- 恢复后自动恢复采集
- 快照生成与分发恢复正常；Commit 不堆积
四、验证指标体系
1️⃣ 通道级指标
| 指标 | 目标 |
|---|---|
| ChannelState | Running / Degraded / Offline |
| 失败率 | <5% |
| 平均轮询耗时 | < 500ms |
| SnapshotBus延迟 | P95 ≤ 350ms |
2️⃣ 设备级指标
| 指标 | 目标 |
|---|---|
| 设备成功率 | >95% |
| Timeout | 正常触发 |
| 错误不传播 | |
| SnapshotVersion | 单调递增 |
| ShadowAtomicWrite | 无并发破坏 |
3️⃣ 数据级指标
| 指标 | 目标 |
|---|---|
| 点位刷新率 | 100% |
| 错写 | 0 |
| 串流 | 0 |
| Commit差量率 | ≥ 60% |
| 发布源唯一性 | 100%（仅 Commit） |
五、自动化验证建议
下列命令覆盖代码层与 benchmark gate；不等价于本方案 A–G 全量联机回归，但可作为执行前冒烟与 CI 门禁。详见 ScanEngine 测试报告 §2.7 与 Q3 Phase 复测。
1️⃣ CI / benchmark 入口
# ScanEngine / ShadowCore / ConnectionController（2026-07-04 回归：PASS，~50s）
CGO_ENABLED=0 go test ./internal/core/... -short -count=1
# 南向驱动单元测试（2026-07-04 回归：根包 1 FAIL，子包全 PASS）
CGO_ENABLED=0 go test ./internal/driver/... -short -count=1
# 集成层短测（2026-07-04 回归：PASS）
CGO_ENABLED=0 go test ./internal/integration/... -short -count=1
# G007 调度吞吐（1000 设备 · 1s · mock；2026-07-04：947/s WARN，0 failed）
make bench-g007
# Q3 10k tag deadline gate（2026-07-04：PASS，9505 pts/s，miss=0）
make bench-q3
# SLA short soak（30s，五 gate；2026-07-04：PASS）
make test-soak-short
2026-07-04 回归日志：docs/testing/_run_logs/ 下 2026-07-04_regression_*.txt。
2️⃣ 联机自动化轮询（待补）
模拟：
- 启停设备
- 修改数据
- 验证 ShadowCore / Points 存储
- 验证 Snapshot Version 与 Commit 计数器
3️⃣ 日志自动分析
统计：
- 设备间隔（PollStart / ReadPoints 时间戳）
- ConnectionController 状态分布与退避
- 错误 / 超时分布
- SnapshotBus 延迟与去抖动效果
GET /diagnostics/scan-engine中sla_warnings[]
4️⃣ goroutine泄漏检测
runtime.NumGoroutine()
每分钟记录一次。
六、最终验收标准
系统必须满足：
✔ 单设备离线不影响同通道 ✔ 单通道离线不影响其他通道 ✔ 设备间采集间隔 ≥10ms ✔ 数据无串流 ✔ 连续运行12小时无崩溃 ✔ 数据100%刷新 ✔ Snapshot Version 单调递增，组完成后递增 ✔ 北向发布仅由 Points Commit 触发（零侵入）
七、现行调度模型（ScanEngine，2026-07）
说明：旧版
deviceLoop/CollectionScheduler与「Channel goroutine + device loop sleep 10ms」并发模型已废弃（阶段 4 完全切换）。现行唯一采集调度内核如下；本方案验收应对照此模型，而非重新引入并发for all devices。
ScanEngine（10ms Tick）
↓ dispatch（PriorityQueue + Hard Jitter）
ExecutionLayer
├ SerialQueueManager → Modbus / DLT645 / Omron FINS 等（同通道串行，Δt≥10ms）
├ ParallelExecutor → OPC UA / BACnet IP 等（背压 512 并发 / 1000 req/s）
└ LimitedExecutor → S7 / EtherNet/IP / Profinet / IEC104 等
↓ Driver.ReadPoints + ConnectionController（超时/退避/CB）
ShadowCore.applyCollectToShadow
↓
Snapshot Bus → Points Commit → 北向复用
禁止在同通道串行协议上采用无队列的全设备并发 ReadPoints，否则易出现串流、阻塞与雪崩。并行协议亦须受 ExecutionLayer 背压与 DriverCircuitBreaker 约束。
八、回归执行计划（2026-07-04）
排期以 Week1 自动化 gate → Week2 Modbus/BACnet 联机 → Week3 12h soak 为基准；负责人待项目指派，下表「负责人」列暂用职能角色。
发布门禁分级
| 级别 | 含义 | 项 |
|---|---|---|
| BLOCK | 未通过不得发布 | B/C/E 隔离与串流；F 12h 稳态；驱动 -short 全绿；A 全量 30min 轮询 |
| WARN | 可发布但须跟踪 | G007 吞吐边界（≥950/s）；G 随机异常；D 全协议复测；72h soak |
| PASS | 已闭合 | core/integration -short；Q3 benchmark；short soak 五 gate；D Modbus TCP 样本 |
建议排期
| 周期 | 目标 | 命令 / 步骤 |
|---|---|---|
| Week1（7/4–7/10） | 自动化 gate 全绿 | §五 全部命令；TestConnectionManager_RecordFailureBackoffAndDead 抖动 |
| Week2（7/11–7/17） | Modbus + BACnet 联机 | A1/B1/B2/C（Modbus+BACnet）；D 全协议 PollStart；E 串流；资产见 test/manual/ |
| Week3（7/18–7/24） | OPC UA + 长跑 | A–C OPC UA 补测；F 12h（SOAK_DURATION=12h 或现场 35 台）；G 异常注入；启动 72h nightly |
测试组 A–G 执行清单
| 组 | 项 | 负责人 | 前置条件 | 命令 / 步骤 | 判定 | 门禁 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| A | 基础轮询 | QA / 现场 | 35 台模拟器在线，1s 周期 + 10ms 间隔 | 运行 30min；统计 GroupComplete / Snapshot Version++ / Commit 次数 | 全设备轮询、CPU<70%、无 panic | BLOCK |
| B | 单设备离线隔离 | QA | Modbus/BACnet/OPC UA 模拟器可断线 | B1 关 1 台 Modbus 5min；B2 关 3 Modbus + 2 BACnet + 1 OPC UA | 同通道其余正常、无阻塞、无串流 | BLOCK |
| C | 通道级隔离 | QA | 独立 BACnet 网段 | 关闭整个 BACnet 网络 10min | Modbus/OPC UA 正常；ScanEngine Tick 无 backlog | BLOCK |
| D | 10ms 间隔 | QA | 串行 + 并行协议各 ≥3 设备 | PollStart 日志 Δt≥10ms；GET /diagnostics/scan-engine lag/miss |
无 0ms 连续触发、无 CRC/粘包异常 | Modbus 样本 ✅；全协议 WARN |
| E | 数据串流 | QA | 设备 A=111、B=222 固定值 | 运行 10min，查 Points 存储 | 无交叉写入 | BLOCK |
| F | 12h 压力 | Ops | 35 台全在线 | 连续 12h；每分钟 runtime.NumGoroutine() |
内存/goroutine 不泄漏、SnapshotBus P95≤350ms | BLOCK（生产） |
| G | 随机异常 | QA | 脚本每 5min 断/恢/延迟 | 运行 2h | 无死锁/panic；恢复后采集正常 | WARN |
联机资产与参考
| 资产 | 路径 | 用途 |
|---|---|---|
| 联调脚本与样本 | test/README.md |
Modbus 从站 JSON、BACnet 抓包、IEC104 模拟器 |
| BACnet 矩阵 | test/manual/bacnet-who-is-iam-matrix.md |
Who-Is / I-Am 联机 |
| EtherNet/IP 清单 | test/manual/ethernet-ip-checklist.md |
ENIP 模拟器联调 |
| B1 10ms 样本 | B1 采集间隔核验 | D 组 Modbus TCP 已核验基准 |
| 集成压测（非 short） | go test ./internal/integration/... -run ModbusPLC -count=1 |
Modbus PLC 压力（需模拟器） |
| 长跑 soak | make test-soak（1h）/ SOAK_DURATION=72h go test -tags=soak ... |
F 组 / 阶段退出条件 |
结论
这套方案可以验证：
- ScanEngine / ExecutionLayer 架构隔离能力
- ConnectionController 调度稳定性
- 工业级可靠性
- 协议层隔离性（Serial / Parallel / Limited）
- ShadowCore 数据正确性与 Commit 发布路径
2026-07 进度摘要：2026-07-04 自动化回归已执行（见 §一、§五、§八）；core/integration/short soak/Q3 PASS；驱动根包 1 用例 FAIL、G007 WARN（947/s）；D 组 10ms 已有 Modbus TCP 现场样本；A–C / E–G 全量联机与 12h/72h 长跑按 §八 排期执行。