淺析基于微服務(wù)架構(gòu)的電力云服務(wù)平臺(tái)設(shè)計(jì)

鄧麗娟 甘杉 馬赟 孫剛

【摘要】? ? 信息通信技術(shù)支持下，智能電網(wǎng)創(chuàng)新速度加快，電力云平臺(tái)建設(shè)成為重要工程，在業(yè)務(wù)集成、數(shù)據(jù)共享領(lǐng)域具備顯著作用。但是業(yè)務(wù)功能持續(xù)增加，系統(tǒng)規(guī)模化發(fā)展，為電力云建設(shè)帶來(lái)新挑戰(zhàn)。本文研究中，按照微服務(wù)架構(gòu)，優(yōu)化電力云服務(wù)平臺(tái)設(shè)計(jì)，保障電力云服務(wù)水平。

【關(guān)鍵詞】? ? 微服務(wù)架構(gòu)? ? 電力云服務(wù)平臺(tái)? ? 設(shè)計(jì)

應(yīng)用云計(jì)算技術(shù)、人工智能技術(shù)，可以認(rèn)識(shí)到計(jì)算機(jī)技術(shù)便利性，深度研究和開發(fā)新型計(jì)算機(jī)技術(shù)。電力企業(yè)注重研究計(jì)算機(jī)技術(shù)，有效作用于電力業(yè)務(wù)中。通過應(yīng)用現(xiàn)代信息技術(shù)，能夠縮短消費(fèi)者和電力企業(yè)距離，促進(jìn)電力產(chǎn)業(yè)深化改革。通過應(yīng)用新技術(shù)，會(huì)影響電力服務(wù)平臺(tái)，注重優(yōu)化原有服務(wù)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)融合支撐、快速接入等功能。微服務(wù)架構(gòu)，利用虛擬化技術(shù)的分解功能，實(shí)現(xiàn)多個(gè)服務(wù)器聯(lián)合執(zhí)行。通過分析可知，微服務(wù)器前景廣闊，因此有利于建立電力云服務(wù)平臺(tái)。

一、微服務(wù)架構(gòu)設(shè)計(jì)理念

微服務(wù)架構(gòu)，是在信息技術(shù)支持下，建立分散大系統(tǒng)，處于獨(dú)立運(yùn)行狀態(tài)，自治力度強(qiáng)。傳統(tǒng)架構(gòu)服務(wù)，包含數(shù)據(jù)層、業(yè)務(wù)層、表現(xiàn)層。系統(tǒng)運(yùn)行過程中，業(yè)務(wù)層可以實(shí)現(xiàn)編譯、運(yùn)維，遵循物理部署角度，處于獨(dú)立運(yùn)行狀態(tài)。在傳統(tǒng)架構(gòu)中，開發(fā)者依賴于系統(tǒng)工具。設(shè)計(jì)人員可以提供便捷服務(wù)。用電量持續(xù)增加，傳統(tǒng)架構(gòu)運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)，與應(yīng)用需求差異大，因此淘汰影響大。在微服務(wù)架構(gòu)中，應(yīng)用全新開發(fā)理念，建立電力服務(wù)平臺(tái)，可以簡(jiǎn)化服務(wù)，不會(huì)影響現(xiàn)有電力業(yè)務(wù)。在優(yōu)化服務(wù)平臺(tái)中，技術(shù)人員注重改進(jìn)系統(tǒng)。

二、電力云服務(wù)發(fā)展問題

第一，電力云服務(wù)發(fā)展過程中，網(wǎng)絡(luò)資源浪費(fèi)比較多。在電力系統(tǒng)中，應(yīng)用云計(jì)算技術(shù)。數(shù)據(jù)處理中心，主要應(yīng)用云計(jì)算技術(shù)，注重?cái)?shù)據(jù)分析、計(jì)算。通過帶寬數(shù)據(jù)，表示企業(yè)數(shù)據(jù)中心應(yīng)用多種公共網(wǎng)絡(luò)資源。第二，重復(fù)建設(shè)。我國(guó)云計(jì)算技術(shù)處于起步晚，為了提升經(jīng)濟(jì)效益，云計(jì)算、云服務(wù)開發(fā)商，一味地追求經(jīng)濟(jì)效益，不注重社會(huì)效益。引入云服務(wù)技術(shù)時(shí)，盡管能夠處理企業(yè)問題，但是不能處理核心技術(shù)。云計(jì)算技術(shù)研發(fā)過度，會(huì)暴露企業(yè)短板，還會(huì)出現(xiàn)公共資源消耗問題。第三，電力能源消耗量大。云計(jì)算數(shù)據(jù)中心，會(huì)過度消耗能量，估算耗電量為1000億千瓦時(shí)。云服務(wù)系統(tǒng)能效低，服務(wù)器空載消耗量超過85%。云服務(wù)平臺(tái)優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)深入分析電力能源、公共能源消耗，采用先進(jìn)技術(shù)環(huán)節(jié)云服務(wù)、云計(jì)算難度。

三、電力云平臺(tái)需求與優(yōu)化措施

3.1云平臺(tái)需求定位

電力云平臺(tái)，涉及到云服務(wù)中心、平臺(tái)服務(wù)、基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)等。技術(shù)設(shè)施服務(wù)、平臺(tái)服務(wù)層聯(lián)合。云服務(wù)中心總體結(jié)構(gòu)，如圖1所示。電力云平臺(tái)云服務(wù)，通過集成云服務(wù)、平臺(tái)服務(wù)、基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)，提供 IT服務(wù)清單。電力云平臺(tái)價(jià)值，表現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：第一IT資源服務(wù)，加強(qiáng)資源供應(yīng)能力，實(shí)現(xiàn)集約化管理。第二，轉(zhuǎn)變手工部署方式，朝著自動(dòng)化方向發(fā)展，縮短業(yè)務(wù)上線時(shí)間。第三，恢復(fù)故障應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)在線伸縮資源，不斷提升業(yè)務(wù)系統(tǒng)運(yùn)行質(zhì)量。第四，注重微應(yīng)用、SaaS應(yīng)用，加強(qiáng)API支撐能力，為新型應(yīng)用形態(tài)提供支持。

3.2云平臺(tái)架構(gòu)改進(jìn)策略

當(dāng)前，電力云平臺(tái)問題較多：服務(wù)組件界面風(fēng)格不同，服務(wù)操作入口多，標(biāo)準(zhǔn)不一致。服務(wù)組件，實(shí)現(xiàn)方式、調(diào)用方式、集成方式，存在明顯差異。組件應(yīng)用，必須高效處理監(jiān)控、配置、部署問題。

在具體應(yīng)用中，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)理念，優(yōu)化云平臺(tái)架構(gòu)，加大復(fù)雜業(yè)務(wù)電力支持，并且轉(zhuǎn)變?yōu)槎鄠€(gè)微服務(wù)。上述微服務(wù)的粒度小、耦合度低、可用率高。針對(duì)新增電力應(yīng)用，需要基于微服務(wù)設(shè)計(jì)角度，分析業(yè)務(wù)邏輯設(shè)計(jì)問題。第一，建立服務(wù)通信機(jī)制：微服務(wù)是一種獨(dú)立運(yùn)行平臺(tái)，形成統(tǒng)一通信機(jī)制，加強(qiáng)微服務(wù)交互。建立通信機(jī)制，注重以下問題分析：定義服務(wù)標(biāo)識(shí)：為服務(wù)API，定義描述標(biāo)識(shí)，確保兼容性，服務(wù)版本、運(yùn)行狀態(tài)等問題。第二，服務(wù)并發(fā)控制：客戶端針對(duì)一次請(qǐng)求，需要應(yīng)對(duì)若干個(gè)服務(wù)實(shí)例，提供優(yōu)質(zhì)設(shè)計(jì)服務(wù)，提出科學(xué)的并發(fā)策略，確保實(shí)例管理效果。處理失效：服務(wù)調(diào)用，極易產(chǎn)生內(nèi)部錯(cuò)誤、調(diào)用超時(shí)、網(wǎng)絡(luò)錯(cuò)誤等問題，導(dǎo)致調(diào)用阻塞、資源無(wú)法釋放等。對(duì)于該類問題，必須采用科學(xué)措施。同步請(qǐng)求與響應(yīng)模式：出現(xiàn)一次請(qǐng)求后，阻塞客戶端進(jìn)程執(zhí)行，收到服務(wù)器應(yīng)答消息。基于序列化、反序列化機(jī)制，確保遠(yuǎn)程調(diào)用實(shí)現(xiàn)同步請(qǐng)求、響應(yīng)模式。異步消息通信模式：客戶端發(fā)出一次請(qǐng)求，落實(shí)各項(xiàng)業(yè)務(wù)邏輯，無(wú)需服務(wù)器響應(yīng)。服務(wù)器響應(yīng)后，客戶端通過回調(diào)方式處理。服務(wù)執(zhí)行結(jié)果緩存：執(zhí)行結(jié)果緩存，能夠提升系統(tǒng)性能，尤其是重復(fù)調(diào)用服務(wù)，基于緩存獲取計(jì)算結(jié)果，緩存服務(wù)效果佳。第三，服務(wù)注冊(cè)、發(fā)現(xiàn)機(jī)制：電力云平臺(tái)中，服務(wù)注冊(cè)、發(fā)現(xiàn)機(jī)制，可以為服務(wù)提供定位功能。為了確保電力應(yīng)用服務(wù)可靠性，電力云臺(tái)提供服務(wù)注冊(cè)、發(fā)現(xiàn)中心。服務(wù)注冊(cè)，包括自注冊(cè)、被注冊(cè)類型。其中，自注冊(cè)，屬于服務(wù)實(shí)例主動(dòng)注冊(cè)、服務(wù)注冊(cè)、發(fā)現(xiàn)中心的過程。利用心跳機(jī)制，保證注冊(cè)信息有效性。被注冊(cè)，屬于服務(wù)注冊(cè)、發(fā)現(xiàn)中心服務(wù)，能夠發(fā)現(xiàn)服務(wù)實(shí)例。通過服務(wù)實(shí)例，確保信息部署合理性，同時(shí)訂閱服務(wù)實(shí)例事件，準(zhǔn)確定位服務(wù)。相關(guān)服務(wù)可知，服務(wù)調(diào)用者、分發(fā)層服務(wù)場(chǎng)景。服務(wù)調(diào)用者，由服務(wù)請(qǐng)求方按照既定規(guī)則、策略，從服務(wù)實(shí)例中發(fā)送請(qǐng)求。分發(fā)層服務(wù)，屬于服務(wù)請(qǐng)求方、分發(fā)層相關(guān)問題，利用分層查詢服務(wù)注冊(cè)、發(fā)現(xiàn)中心，落實(shí)分發(fā)路由策略，確保服務(wù)實(shí)力定位準(zhǔn)確性。第四，服務(wù)可持續(xù)交付：在電力云平臺(tái)中，微服務(wù)遵循標(biāo)準(zhǔn)流程，注重各項(xiàng)服務(wù)交付。電力應(yīng)用按照微服務(wù)架構(gòu)理念開發(fā)、部署與運(yùn)維，具備可持續(xù)性。按照版本、運(yùn)行狀態(tài)，微服務(wù)運(yùn)行態(tài)，能夠?qū)?yīng)多個(gè)實(shí)例。電力云平臺(tái)，集中管理實(shí)例，確保運(yùn)行環(huán)境可靠性，以服務(wù)實(shí)例提供穩(wěn)定服務(wù)。遵循標(biāo)準(zhǔn)化流程，執(zhí)行服務(wù)可持續(xù)交付，保障微服務(wù)架構(gòu)。

四、基于微服務(wù)器架構(gòu)的電力云平臺(tái)設(shè)計(jì)

基于微服務(wù)，建立電力云平臺(tái)。開發(fā)電力微服務(wù)應(yīng)用，持續(xù)交付組件，確保部署、驗(yàn)證服務(wù)。同時(shí)，發(fā)布至電力云平臺(tái)中，注冊(cè)到服務(wù)注冊(cè)中心。服務(wù)請(qǐng)求者，通過平臺(tái)服務(wù)網(wǎng)關(guān)組件，請(qǐng)求平臺(tái)微服務(wù)。服務(wù)網(wǎng)關(guān)通過標(biāo)準(zhǔn)化策略，實(shí)現(xiàn)攔截、定位請(qǐng)求。電力云中，注重管理模塊運(yùn)行監(jiān)控，將其作為平臺(tái)微服務(wù)。

4.1持續(xù)交付組件

電力云平臺(tái)運(yùn)行，可持續(xù)交付組件，將平臺(tái)承載電力，應(yīng)用到微服務(wù)自動(dòng)化、可持續(xù)中，同時(shí)靈活部署到運(yùn)行環(huán)境中，微服務(wù)屬于可編程配置，擴(kuò)展效果強(qiáng)，能夠提升維護(hù)便利性。微服務(wù)持續(xù)交付流程，如圖2所示。

4.2服務(wù)注冊(cè)中心

在微服務(wù)架構(gòu)中，服務(wù)注冊(cè)中心為核心組件。電力云平臺(tái)的服務(wù)實(shí)例，遵循運(yùn)行環(huán)境進(jìn)行變化，落實(shí)默認(rèn)規(guī)則、動(dòng)態(tài)變化等措施。針對(duì)電力云平臺(tái)，交付組件運(yùn)行多服務(wù)，實(shí)現(xiàn)外部應(yīng)用訪問，提供優(yōu)質(zhì)的微服務(wù)實(shí)例。平臺(tái)服務(wù)注冊(cè)，詳細(xì)記錄實(shí)例調(diào)用方法、通信協(xié)議，同時(shí)提供訪問信息。服務(wù)注冊(cè)中心，追蹤實(shí)例運(yùn)行狀態(tài)，監(jiān)測(cè)運(yùn)行動(dòng)態(tài)信息。遵循健康狀態(tài)、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，加大優(yōu)化調(diào)整力度。客戶端在訪問服務(wù)注冊(cè)中心時(shí)，如果為具體服務(wù)，則向分發(fā)層提交請(qǐng)求。由分發(fā)層查詢服務(wù)注冊(cè)中心，利用策略方法，準(zhǔn)確定位服務(wù)實(shí)例。分發(fā)層，遵循請(qǐng)求負(fù)載、活動(dòng)狀態(tài)服務(wù)實(shí)例，應(yīng)用調(diào)度策略。微服務(wù)聯(lián)合合作，能夠有效定位和服務(wù)場(chǎng)景。

4.3服務(wù)網(wǎng)關(guān)

電力云平臺(tái)中，服務(wù)網(wǎng)關(guān)作為統(tǒng)一入口，封裝平臺(tái)服務(wù)信息。功能涉及到電力云平臺(tái)服務(wù)，按照標(biāo)準(zhǔn)要求，提供給外部調(diào)用。通過攔截、處理請(qǐng)求，優(yōu)化規(guī)模化匹配。提供請(qǐng)求分發(fā)路由，注重安全防護(hù)，落實(shí)轉(zhuǎn)換協(xié)議措施，確保負(fù)載均衡。基于執(zhí)行結(jié)果，提供緩存機(jī)制，支持緩存結(jié)果數(shù)據(jù)。

服務(wù)網(wǎng)關(guān)為重要組成，能夠提供外部訪問途徑，并且為內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸提供出口，維護(hù)信息安全性。注重外部信息攔截、預(yù)處理息。服務(wù)管網(wǎng)，可以為內(nèi)部提供協(xié)議轉(zhuǎn)換，做好安全防護(hù)。關(guān)注傳統(tǒng)SOA架構(gòu)改造，技術(shù)人員密切關(guān)注服務(wù)接口，選擇適宜的服務(wù)語(yǔ)言，加強(qiáng)系統(tǒng)與服務(wù)剝離能力。應(yīng)用部分業(yè)務(wù)開發(fā)量少，成熟度提升，能夠獲得較高的收益效益，因此無(wú)需進(jìn)行優(yōu)化改造。

五、系統(tǒng)測(cè)試

針對(duì)系統(tǒng)平臺(tái)實(shí)施測(cè)試，確保系統(tǒng)運(yùn)行分析合理性，深入研究系統(tǒng)功能、性能問題，滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。建設(shè)測(cè)試環(huán)境，遵循測(cè)試內(nèi)容，優(yōu)化測(cè)試操作。

5.1系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間

按照系統(tǒng)平臺(tái)中的不同操作，實(shí)行模擬測(cè)試。結(jié)果如表1所示，各項(xiàng)指標(biāo)滿足要求。

5.2負(fù)荷率測(cè)試

按照不同節(jié)點(diǎn)性能、網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷率。應(yīng)用計(jì)算機(jī)性能測(cè)試、網(wǎng)絡(luò)測(cè)試系統(tǒng)應(yīng)用下，加強(qiáng)監(jiān)視效果。正常運(yùn)行狀態(tài)下，中央處理器負(fù)荷率不足25%，單網(wǎng)負(fù)荷率不足15%。受到安全事故影響，中央處理器負(fù)荷率不足35%，單網(wǎng)負(fù)荷率不足24%。

六、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在本文研究分析中，電力云平臺(tái)架構(gòu)缺陷多，深入分析微服務(wù)架構(gòu)設(shè)計(jì)理念與優(yōu)勢(shì)，優(yōu)化電力云架構(gòu)，討論電力云平臺(tái)關(guān)鍵組件。電力云平臺(tái)中，優(yōu)化設(shè)計(jì)微服務(wù)架構(gòu)，處理電力云平臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)、結(jié)構(gòu)等問題，以此優(yōu)化平臺(tái)各服務(wù)指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)維護(hù)與升級(jí)發(fā)展。

參? 考? 文? 獻(xiàn)

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