微服務架構在火電SIS系統中的應用

文/朱鋒

1 引言

火電SIS系統是集生產數據采集、生產過程監控、性能指標計算、優化控制及過程管理為一體的自動化信息系統，對提高電廠運營效益具有重要意義。傳統的火電SIS系統都是采用單體應用架構進行開發，隨著系統數據量和訪問量的增加，單體應用架構已無法滿足業務需求。

微服務作為一種新興的軟件架構模式，它基于模塊化、 組件化等架構思想，具有易擴展、強解耦、去中心化等特點。它將單體應用拆分為多個高內聚低耦合的小型服務，服務間采用輕量級通信機制，可由不同的開發團隊對各服務進行開發維護，使大型復雜的應用可持續交付和持續部署。

2 關鍵技術

2.1 Spring Cloud 框架

Spring Cloud 框架擁有功能完善的、輕量級的微服務實現組件，主要組件如下：

（1）服務治理組件Eureka：實現各個微服務實例的自動化注冊和發現。

（2）負載均衡組件Ribbon： 實現客戶端負載均衡。

（3）網關組件Zuul：實現對服務路由轉發。

（4）熔斷降級組件Hystrix： 實現服務的限流、 熔斷和降級等功能。

（5）配置中心組件Conig Server：實現服務配置文件統一管理。

2.2 Docker容器

Docker是一種高級容器引擎，可以將應用程序和基礎設施層隔離，做到應用組件級別的“一次封裝，隨處運行”。

Docker 容器有鏡像、容器和倉庫等三個核心概念：

（1）鏡像，是一個特殊的文件系統，提供容器運行時所需的程序、庫、資源和配置等文件。

（2） 容器，是鏡像的實例，擁有獨立的文件系統、網絡配置和進程空間。

（3） 倉庫，是集中的存儲和分發鏡像的服務中心，通常一個倉庫包含同一軟件不同版本的鏡像。

3 系統設計與實現

3.1 系統設計

基于微服務架構的火電SIS系統架構如圖1所示。 由圖1可知，火電SIS系統可拆分為以下服務：

（1）鑒權中心服務：將認證授權作為獨立的服務，提供訪問令牌和刷新令牌等接口服務。

（2）實時數據服務：將對實時數據庫的訪問作為獨立的服務，提供讀寫實時值和歷史值等接口服務。

（3）統計計算服務：將對指標的計算統計封裝為獨立的服務，提供按各種方式對指標統計查詢接口服務。

（4）數據緩存服務：將對緩存的讀寫操作封裝為獨立的服務，提供對各種數據格式的緩存讀寫接口服務。

（5）業務數據服務：將業務數據的訪問封裝為獨立的服務，提供各種業務數據接口服務。

3.2 系統實現

本文系統基于JDK 1.8，使用IDEA 2018進行開發，采用Docker容器對各服務進行部署。系統主要模塊主要實現過程如下：

（1）鑒權中心：采用Spring Security框架,基于OAuth2進行開發。網關Zuul接收到客戶端請求后，Zuul通過向鑒權中心發出請求對API客戶端進行認證鑒權。

（2）注冊中心：采用Spring Cloud Eureka進行實現，各服務向服務作為Eureka Client注冊中心Eureka Server注冊自己。

（3）配置中心：采用Spring Cloud Config進行實現，使用Git存儲配置信息，對配置信息進行版本管理。并通過Spring Cloud Bus廣播配置文件的更改，實現配置的動態刷新。

（4）日志中心：采用主流的ELK套件進行實現，即Elasticserach、Logstash和Kibana。Elasticsearch是用作日志記錄服務器；Logstash聚合服務日志并寫入Elasticsearch的日志流水線；Kibana是Elasticsearch的可視化工具。

圖1：火電SIS系統微服務架構

（5） Docker 部署：通過編寫Docker 容器編排docker-compose.yml文件，為各服務容器設置相應的網絡環境和參數配置，將各服務容器作為整體進行部署。

4 結語

本文將微服務架構應用于火電SIS系統建設中，將系統拆分為獨立的服務后，基于Spring Cloud框架進行系統的開發實現，使得火電SIS系統具有高度的擴展性和容錯性。并使用Docker容器進行自動、快速獨立的部署所有微服務，提升了系統開發、測試和部署運維一體化的能力。