服務(wù)配置中心在新一代調(diào)控系統(tǒng)中的研究與應(yīng)用

王哲民 張平 萬書鵬 易強(qiáng)

摘?要：隨著當(dāng)今網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展和電力自動化業(yè)務(wù)場景的日益復(fù)雜化，智能電網(wǎng)對調(diào)度系統(tǒng)提出了更高的要求。服務(wù)配置中心作為服務(wù)化主要技術(shù)之一，負(fù)責(zé)提供統(tǒng)一的服務(wù)配置管理，不僅支持界面統(tǒng)一管理服務(wù)配置信息，而且支持客戶端實(shí)時獲取最新配置。服務(wù)配置中心同時配置推送功能，實(shí)現(xiàn)配置變更實(shí)時生效。通過實(shí)驗說明，服務(wù)配置中心能夠滿足新一代調(diào)控系統(tǒng)的服務(wù)參數(shù)配置需要，保障服務(wù)配置的可靠獲取。

關(guān)鍵詞：服務(wù)配置中心；電力自動化；配置推送；實(shí)時生效

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

隨著當(dāng)今網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展和電力自動化調(diào)度業(yè)務(wù)場景的日益復(fù)雜化，智能電網(wǎng)對調(diào)度系統(tǒng)提出了更高的要求［13］。面向服務(wù)的架構(gòu)（SOA，Service?Oriented?Architecture）已在電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用，通過將功能封裝成服務(wù)，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)功能的需求。在新一代電網(wǎng)調(diào)控技術(shù)支持系統(tǒng)中［4］，各服務(wù)都有自己的配置參數(shù)需要維護(hù)，這些配置參數(shù)是服務(wù)的重要組成部分，因此提供服務(wù)配置中心來統(tǒng)一管理各服務(wù)配置參數(shù)顯得很重要。

當(dāng)前各服務(wù)通過配置文件維護(hù)自己的配置參數(shù)，配置參數(shù)變更時，需要手動修改配置文件，并重啟服務(wù)。每個服務(wù)可能同時部署在多個機(jī)器上，因此修改某個配置參數(shù)需要手動修改多個機(jī)器上的配置文件，這樣操作煩瑣，并可能造成各機(jī)器上的配置文件不同步。因此需要提供一種服務(wù)配置方法，以更好地適用于新一代電網(wǎng)技術(shù)支持系統(tǒng)的服務(wù)配置查詢與管理。

1?服務(wù)配置中心架構(gòu)

服務(wù)配置中心用于統(tǒng)一管理各服務(wù)配置參數(shù)，提供圖形界面和命令行界面統(tǒng)一管理和查詢配置，各服務(wù)通過查詢配置接口獲取該服務(wù)的配置信息，配置變更時服務(wù)能實(shí)時感知到配置變化，實(shí)現(xiàn)配置變更信息實(shí)時生效。

服務(wù)配置中心由服務(wù)配置管理界面、服務(wù)配置管理進(jìn)程、服務(wù)配置展示進(jìn)程、服務(wù)配置變更進(jìn)程、數(shù)據(jù)庫、高速緩存等構(gòu)成。服務(wù)配置管理界面用于維護(hù)服務(wù)配置信息，包括命令行界面和圖形界面兩種。服務(wù)配置展示進(jìn)程部署用于為圖形界面提供后臺接口，服務(wù)配置管理進(jìn)程部署用于處理服務(wù)配置信息，包括配置新增、修改、刪除等操作，服務(wù)配置變更進(jìn)程部署在各機(jī)器上，用于將服務(wù)配置信息寫入各機(jī)器共享內(nèi)存。數(shù)據(jù)庫用于存儲服務(wù)配置全量信息，高速緩存用于存儲服務(wù)配置變更信息，服務(wù)配置查詢客戶端從各機(jī)器共享內(nèi)存中實(shí)時查詢服務(wù)配置信息。各服務(wù)通過服務(wù)配置查詢客戶端查詢需要的配置信息。

服務(wù)配置中心提供統(tǒng)一的服務(wù)配置管理頁面。在配置管理界面上，用戶可以查詢和管理服務(wù)信息和服務(wù)配置信息。服務(wù)信息包括服務(wù)ID、服務(wù)名、版本號、場景、場景實(shí)例、子場景、子場景實(shí)例和廠商等。服務(wù)配置信息包括服務(wù)ID、配置項和配置值等。

服務(wù)配置中心以接口函數(shù)［5］的形式為應(yīng)用提供配置信息查詢、配置變更訂閱等信息交互機(jī)制。配置信息查詢接口包括根據(jù)服務(wù)ID查詢服務(wù)配置信息列表、根據(jù)服務(wù)ID和配置項查詢配置值、根據(jù)配置項和配置值查詢服務(wù)信息列表等。配置信息變更接口為根據(jù)服務(wù)ID和配置項列表訂閱服務(wù)配置變更信息，其中服務(wù)配置變更包括：服務(wù)ID和訂閱配置列表，訂閱配置列表中的每一個項包括配置項、配置值、標(biāo)識，其中標(biāo)識包括配置值無變化、配置值有變化、配置值不存在三種。

2?服務(wù)配置中心技術(shù)實(shí)現(xiàn)

服務(wù)配置中心主要技術(shù)模塊包括配置存儲、配置管理、配置變更、配置查詢、網(wǎng)絡(luò)通信、界面展示等。下面就幾個主要的模塊進(jìn)行介紹。

2.1?配置存儲

服務(wù)配置信息統(tǒng)一保存在實(shí)時數(shù)據(jù)庫中。實(shí)時數(shù)據(jù)庫是面向電網(wǎng)實(shí)時監(jiān)控、電網(wǎng)分析等應(yīng)用的專用數(shù)據(jù)庫，其特點(diǎn)是實(shí)時性強(qiáng)、吞吐量大和可靠性高；現(xiàn)有的實(shí)時數(shù)據(jù)庫架構(gòu)多為集中式存儲架構(gòu)并采用雙機(jī)部署的方式，各數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)都存儲全部的數(shù)據(jù)，通過雙機(jī)主備的方式保證數(shù)據(jù)的可靠性；數(shù)據(jù)訪問一般由主機(jī)進(jìn)行處理，備機(jī)只在主機(jī)故障時對外提供訪問［67］。

2.2?配置管理

服務(wù)配置管理進(jìn)程接收界面發(fā)來的請求，并根據(jù)請求信息對實(shí)時數(shù)據(jù)庫進(jìn)行相應(yīng)的處理。

如果請求新增服務(wù)，則先從數(shù)據(jù)庫表中查詢服務(wù)ID是否已存在，若存在則返回失敗，否則向數(shù)據(jù)庫表插入一條服務(wù)信息。如果請求修改服務(wù)，則先從數(shù)據(jù)庫表中查詢服務(wù)ID是否已存在，若存在則修改數(shù)據(jù)庫表中的服務(wù)信息，否則返回失敗。如果請求刪除服務(wù)，則先從數(shù)據(jù)庫表中查詢服務(wù)ID是否已存在，若存在則刪除數(shù)據(jù)庫表中的服務(wù)信息，否則返回失敗。如果請求新增服務(wù)配置，則先從數(shù)據(jù)庫表中查詢服務(wù)ID和配置項是否已存在，若存在則返回失敗，否則向數(shù)據(jù)庫表插入一條服務(wù)配置信息。如果請求修改服務(wù)配置，則先從數(shù)據(jù)庫表中查詢服務(wù)ID和配置項是否已存在，若存在則修改數(shù)據(jù)庫表中的服務(wù)配置信息，否則返回失敗。如果請求刪除服務(wù)配置，則先從數(shù)據(jù)庫表中查詢服務(wù)ID和配置項是否已存在，若存在則刪除數(shù)據(jù)庫表中的服務(wù)配置信息，否則返回失敗。

2.3?配置變更

為了實(shí)現(xiàn)配置變更實(shí)時生效，服務(wù)配置中心使用高速緩存對配置變更信息存儲。在新一代系統(tǒng)中的高速緩存［8］為對標(biāo)Redis的自研軟件，已在新一代調(diào)控系統(tǒng)中廣泛使用。

對于服務(wù)信息和服務(wù)配置的新增、修改、刪除請求，服務(wù)配置管理進(jìn)程除了操作數(shù)據(jù)庫外，還向高速緩存中寫入配置信息變更記錄。服務(wù)配置變更進(jìn)程啟動時，從數(shù)據(jù)庫表中讀取全量的服務(wù)信息和服務(wù)配置信息，并將信息寫入機(jī)器共享內(nèi)存。服務(wù)配置變更進(jìn)程實(shí)時讀取高速緩存，判斷服務(wù)信息和服務(wù)配置信息是否有變更，有變更則將讀取數(shù)據(jù)庫表，將最新的服務(wù)配置信息寫入共享內(nèi)存。

2.4?配置查詢

共享內(nèi)存［9］能夠保證訪問效率，并且支持并發(fā)操作，廣泛應(yīng)用于計算機(jī)和電力系統(tǒng)自動化領(lǐng)域。為了提高配置查詢的性能，配置管理頁面和客戶端接口中的配置信息統(tǒng)一從各機(jī)器共享內(nèi)存中獲取。共享內(nèi)存中的信息則由各機(jī)器的服務(wù)配置變更進(jìn)程實(shí)時寫入。

服務(wù)配置查詢接口從共享內(nèi)存中查詢服務(wù)信息和服務(wù)配置信息，對外提供多種接口形式，包括：查詢服務(wù)信息列表、根據(jù)服務(wù)ID查詢服務(wù)信息、根據(jù)服務(wù)ID查詢服務(wù)配置列表、根據(jù)服務(wù)ID和配置項查詢配置值、根據(jù)配置項和配置值查詢服務(wù)信息列表等。

2.5?配置訂閱

為了使服務(wù)程序?qū)崟r獲取配置信息變更，我們提供了配置訂閱接口。服務(wù)配置變更訂閱接口通過實(shí)時查詢共享內(nèi)存中的服務(wù)配置信息來判斷服務(wù)配置是否變更，需填寫服務(wù)ID和配置項列表，并提供回調(diào)函數(shù)。對于使用了訂閱接口的服務(wù)，該服務(wù)訂閱的配置信息如有變更，則會調(diào)用服務(wù)指定的回調(diào)函數(shù)。

圖1所示為服務(wù)ID為test_mng_srv_1的服務(wù)，使用了配置訂閱接口，訂閱了兩個配置項，分別為test_key和key。當(dāng)前配置項key的配置值發(fā)生了變更，而配置項test_key不存在，服務(wù)接收到配置訂閱信息。其中flag為“1”時表示配置項有變化，為“2”時表示配置項不存在，為“0”時表示配置項無變化。

2.6?網(wǎng)絡(luò)通信

服務(wù)配置中心使用服務(wù)總線［1011］進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信。服務(wù)總線是整合應(yīng)用和服務(wù)的一個靈活的基礎(chǔ)架構(gòu)，構(gòu)建面向服務(wù)（SOA）的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，屏蔽服務(wù)實(shí)現(xiàn)、訪問的細(xì)節(jié)信息，實(shí)現(xiàn)服務(wù)定位和交互，滿足系統(tǒng)對可擴(kuò)展性、伸縮性的要求，消除不同應(yīng)用之間的技術(shù)差異，讓不同的服務(wù)協(xié)調(diào)運(yùn)作，實(shí)現(xiàn)不同服務(wù)之間的通信和整合。

圖2所示為服務(wù)總線交互流程示意圖。客戶端和服務(wù)端通過服務(wù)總線進(jìn)行信息交互，其流程包括：服務(wù)端發(fā)布服務(wù)信息，客戶端發(fā)送服務(wù)信息，服務(wù)端接收服務(wù)請求，服務(wù)端回送服務(wù)結(jié)果，客戶端接收服務(wù)結(jié)果。

在服務(wù)配置中心中，命令行界面與服務(wù)配置管理進(jìn)程、圖形界面與服務(wù)配置展示進(jìn)程、服務(wù)配置展示進(jìn)程與服務(wù)配置管理進(jìn)程之間均使用服務(wù)總線進(jìn)行通信。

2.7?界面展示

界面展示模塊提供了統(tǒng)一的服務(wù)配置管理界面。主要包括命令行界面和圖形界面兩種。

命令行界面操作簡潔，方便使用，用戶按照命令行提示信息，輸入相應(yīng)的內(nèi)容即可，是基于新一代調(diào)控系統(tǒng)的圖形瀏覽器、圖形編輯器進(jìn)行實(shí)現(xiàn)的。

在新一代調(diào)控系統(tǒng)中，基于Qt5實(shí)現(xiàn)了一種輕量化的人機(jī)交互體系架構(gòu)，通過設(shè)計并實(shí)現(xiàn)人機(jī)服務(wù)，將原有在前端實(shí)現(xiàn)的畫面顯示處理移植到后臺人機(jī)服務(wù)，后者將處理過的畫面顯示數(shù)據(jù)發(fā)送給前端，前端的人機(jī)界面收到數(shù)據(jù)后，無需進(jìn)行其他邏輯處理直接進(jìn)行顯示，對客戶端資源要求低，前端邏輯簡單，并便于在移動終端上部署；同時由于客戶端通常只與人機(jī)服務(wù)交互，流程簡單，對本地系統(tǒng)環(huán)境依賴程度較低［1213］。

界面左側(cè)表格中展示服務(wù)信息列表，選中其中的某一項服務(wù)，右側(cè)會展示對應(yīng)的服務(wù)配置信息列表。在服務(wù)信息列表和服務(wù)配置信息列表的上方，可以點(diǎn)擊新增、刪除、修改、刷新按鈕，對服務(wù)信息或服務(wù)配置信息進(jìn)行相應(yīng)的操作。

3?實(shí)驗驗證

測試環(huán)境為2臺48核Intel（R）Xeon（R）CPU小型機(jī)，頻率為2.00GHz，內(nèi)存為64GB。機(jī)器上部署服務(wù)配置中心后臺服務(wù)、動態(tài)庫與圖形界面。

3.1?服務(wù)配置功能測試

通過服務(wù)配置中心界面測試服務(wù)配置功能，包括新增、修改、刪除、查詢功能。在圖形界面或命令行界面新增、修改、刪除配置后，界面能夠正確顯示服務(wù)配置信息。

3.2?服務(wù)配置查詢性能測試

通過測試程序測試服務(wù)配置查詢接口的性能。通過服務(wù)配置查詢接口查詢不同量級的配置信息，測試結(jié)果如下表所示：

3.3?服務(wù)配置可靠性測試

通過在服務(wù)配置中心新增、修改或刪除配置，同時客戶端測試程序查詢該配置信息，判斷配置值是否正確。

測試表明，在界面新增、修改或刪除配置后，客戶端測試程序能夠?qū)崟r查詢最新的服務(wù)配置信息，實(shí)現(xiàn)配置變更熱生效，客戶端感知配置變更的時間不超過1秒。

結(jié)語

服務(wù)配置中心用于統(tǒng)一管理各服務(wù)配置參數(shù)，提供圖形界面和命令行界面統(tǒng)一管理和查詢配置，各服務(wù)通過查詢配置接口獲取該服務(wù)的配置信息，配置變更時服務(wù)能實(shí)時感知到配置變化，實(shí)現(xiàn)配置變更信息實(shí)時生效。

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，尤其是微服務(wù)架構(gòu)的普及和Service?Mesh概念的興起，我們可以在學(xué)習(xí)和了解其原理的基礎(chǔ)上分析其好處和優(yōu)勢，借鑒其設(shè)計精華，不斷升華我們的服務(wù)配置中心產(chǎn)品［1415］。

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基金項目：基于開放共享的通信總線關(guān)鍵技術(shù)研究與軟件研發(fā)（524608210222）

作者簡介：王哲民（1991—?），男，碩士研究生，工程師，研究方向為電力系統(tǒng)自動化。