基于微服務架構的電力云服務平臺設計研究

袁小凱，李果，黃世平

（南方電網科學研究院，廣東 廣州 510080）

信息時代，電力行業在發展中為適應信息化發展需求，也開始積極建構電力服務信息化平臺，以能夠在確保電力供應的基礎上，實現針對電力服務的精益化管理[1-3]。電力信息化平臺已經實現了在電網企業生產、經營以及服務管理等環節的應用[4]。基于微服務架構下的電力云服務平臺設計，可以實現對電力平臺中標準不統一、結構復雜等相關問題的處理，以能夠為電力云服務發展提供新的思路。

1 微服務架構設計理念

“微服務架構”指出微服務是在信息技術下完成分散大系統的建構，運行過程中為高度相對獨立狀態，也能夠有效實現自治。服務傳統架構主要包括數據層、表現層和業務層3 個層次，系統運行過程中業務層主要完成編譯、運維及部署等工作，基于物理部署視域分析，在運行過程中依舊為獨立層次。在傳統架構中，開發者能夠在對系統提供工具的應用下實施開發，對于設計人員來講可以提供相應便捷的操作。隨著人們用電量的不斷增長，交付過程中傳統架構時間較長，無法滿足新時期需求，因此已經居于淘汰地位[5-7]。

微服務架構見圖1。微服務架構中采用的是敏捷開發理念，基于此可以有效完成電力服務平臺的建構，能夠實現服務的最簡化，對于目前電力業務影響不大[8-9]。一般在服務平臺優化中，技術人員需要針對實際需求實現系統的改進，采用的方式主要為“補丁”方式。

圖1 微服務架構

2 電力云服務平臺改造分析

與傳統架構下電力云服務平臺的區別在于，該系統設計是基于復雜系統業務需要實施科學分解，對于系統不同服務均要實現重復利用。基于微服務架構的電力云服務平臺設計見圖2。在完成研發平臺后，技術人員可以通過平臺實現在持續交付平臺下的部署以及驗證。在完成驗證后，可以將其傳輸到服務中心，即能夠完成注冊。通過服務網關可以實現服務請求者對數據發出請求，通過服務網關對請求信息進行篩查后，就可以馬上定位和攔截其中存在的不合理請求[6]。

圖2 云服務平臺設計

微服務架構下的電力云服務平臺通過服務注冊中心的篩查才能夠依照用戶請求實施分發。依照用戶的不同訪問請求，需要選擇不同的分發路由方案，自然在此過程中會發現系統定位服務的明顯區別。分發層可以結合服務器實例數量實施相應的調度，在此過程中會實現對請求負載的綜合考慮[10-11]。通常，云服務平臺定位和發現服務兩者不會出現在單一服務上，而是在多個服務合作下共同完成。服務網關主要是在系統運行過程中外部對系統范圍及內部數據的傳輸，必須要通過服務網關，是唯一的實現路徑，直接影響到系統內的數據安全型。基于信息技術應用下，在服務網關的應用下可以實現系統內部數據向外的傳輸。另外，也可以實施攔截系統外部沒有滿足要求的信息，并對其實施預處理。服務關網在應用中能夠在系統內部實施安全防護，同時也能夠提供協議轉換等相關服務[12]。結合傳統SOA架構改造，能夠促進微服務架構進入成熟發展階段，則可以取得良好的投資效益，因此通常情況下不會對傳統SOA 構架實施改造。

3 電力云服務平臺設計

在基于微服務架構的電力云服務平臺建構中，針對一些比較大的復雜業務邏輯，可以將其抽象為更小的原子，能夠實現重復利用的服務，依照不同的業務功能實現對相關微服務的組織。其中，基于微服務架構的電力云服務平臺建構見圖3。在完成電力微服務開發后，可以在持續交付組件的應用下完成部署以及驗證，并將其發布在電力云服務平臺，在服務注冊中心實施注冊。在服務網關組件請求平臺的應用下，服務請求者可以獲取相應的微服務，服務網關則可以針對不同請求實施篩選、攔截以及定位[13-14]。對于系統中實施運行監控管理的模塊，也屬于系統中的微服務之一。

圖3 云服務平臺架構

3.1 云服務平臺功能實現

在系統平臺服務中，主要包括3 個服務組件，分別是：1）數據處理，在數據處理過程中服務組件主要為：大數據平臺、分布式關系數據庫、統一數據分析等，主要是針對數據實施存儲、計算以及分析等處理，也可以針對數據提供復制服務；2）信息整合，這一環境服務組件主要為：分布式業務總線、統一權限、分布式消息對壘以及統一業務流程等，在系統中可以提供高性能并具有一定可靠性的業務總線，以能夠實現對當前電力營銷業務場景需求的有效滿足；3）應用程序開發，主要是實現開發環境、應用程序集成以及測試環境等的集成，針對電流營銷業務提供相關的開發、測試及部署環境。

3.2 軟件設計

其中應用程序的軟件服務部分電力營銷業務見圖4。結合電力營銷業務中的不同功能，則可以提供客戶服務和客戶關系、綜合管理以及能源計量和信息收集等相關需求，針對實際應用則可以實現相應的微服務類別管理。應用程序體系結構建構則是建立在微服務體系結構概念設計基礎上，核心思想是建構完成服務功能相互獨立的體系，以能夠實現分開部署，相互沒有影響。

圖4 應用程序系統軟件服務部分電力營銷業務

3.3 持續交付組件

電力云平臺持續交付組件是平臺中相關電力應用微服務在運行環境中，實現自動化、快速靈活性以及可持續部署，同時以上微服務本身具備可編程配置，對其維護以及擴展提供了便利。其中微服務持續交付流程見圖5。

圖5 微服務持續交付流程

3.4 服務注冊中心

在微服務架構中，服務注冊中心則是重要組件之一，依照運行環境的變化，能夠實現電力云服務平臺中不同服務實例在默認規則或策略下實現改變。電力云服務平臺可持續交付組件中，實現了多服務實例，可以對其他服務或外部應用訪問提供微服務，在服務注冊中心可以實現對實例調用方法、通信協議等相關訪問信息的詳細記錄，也可以追蹤不同實例的運行狀況，實現對于其運行動態信息的檢測，依照運行環境和運行健康情況實施合理調整[15]。

客戶端在服務注冊中心對某個服務實施訪問的過程中，可先將其提交到分發層，分發層在查詢后結合分發路由策略可以實現服務實例的定位。也能夠依照請求負載及活動狀態下的服務實例數量，制定相應的調度策略。通常是在多個微服務協同合作中實現多個場景的定位及發現服務。

3.5 服務網關

在電力云服務平臺上，服務網關是統一訪問入口，實現對系統內部所有服務信息的封裝。在運行中的功能主要為：可以依照一定條件實現平臺支持外部調用，其中調度中的云計算節點算法程序代碼如下所示。對請求攔截、預處理以及規模匹配等提供支持；可以提供執行結果緩存機制，緩存一定時間間隔中的結果數據；能夠提供協議轉換、負載均衡等相關策略，實現對相關服務的優化改進[16]。

4 系統測試

針對文中完成的系統性能實施測試，以能夠對系統的正常運行進行分析，探討系統功能和性能是否可以滿足實際需求。在完成測試環境建構后，依照測試內容要求實施測試。

4.1 系統基本響應時間測試

針對系統中的不同操作實施模擬測試，各項指標性能要求見表1。該系統測試結果顯示各項指標均能夠滿足相關要求。

表1 系統響應時間性能指標

4.2 系統負荷率指標測試

針對不同節點性能和網絡負荷率，在計算機性能測試分析系統以及網絡測試系統的應用下，對其實施監視，檢測結果顯示，正常和事故情況下均可以滿足相關要求。具體為：正常運行中CPU 負荷率在25%以下，單網負荷率在15%以下；事故情況下，CPU負荷率在35%以下，單網負荷率在24%以下。

5 結束語

通過以上分析研究基于微服務架構完成的電力云平臺，得出了以下結論，主要為：

第一，基于微服務架構的電力云服務平臺，在運行過程中完成電力微服務開發后，能夠在持續交付組件的應用下完成部署和驗證工作，依照服務請求提供相應微服務，對于不合理請求也能夠實現篩選和定位，可以實現對相關服務工作的有效管理，確保系統正常穩定運行。

第二，微服務架構下完成的電力云服務平臺，通過一系列技術，具體為在數據處理、信息整合以及創新功能架構等基礎上，可以進一步實現對電力云服務平臺服務質量的優化，同時也能夠進一步提升平臺的可擴展性，為電力云服務平臺建構發展提供相應的參考方向，有效促進信息環境下電力云服務平臺的優化發展。

第三，針對系統性能測試實施分析，各項指標運行和節點性能、網絡負載率均能夠滿足要求。