基于云計(jì)算的新能源工程項(xiàng)目開發(fā)微服務(wù)數(shù)字平臺

摘要：常規(guī)的工程項(xiàng)目開發(fā)微服務(wù)數(shù)字平臺多數(shù)采用Docker技術(shù)設(shè)計(jì)而成，部署平臺網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行時效性與安全性較差，在并發(fā)訪問用戶數(shù)較多的情況下，無法快速響應(yīng)用戶的需求。文章基于云計(jì)算技術(shù)，對新能源工程項(xiàng)目開發(fā)微服務(wù)數(shù)字平臺展開研究。首先，搭建平臺運(yùn)行的硬件環(huán)境。其次，利用云計(jì)算對數(shù)字平臺網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)進(jìn)行部署設(shè)計(jì)。從身份認(rèn)證與授權(quán)兩個方面，設(shè)計(jì)平臺權(quán)限服務(wù)，實(shí)現(xiàn)對用戶訪問系統(tǒng)的控制。在此基礎(chǔ)上，對數(shù)字平臺的工程項(xiàng)目開發(fā)微服務(wù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。根據(jù)測試結(jié)果可知，本文中設(shè)計(jì)的數(shù)字平臺應(yīng)用后，在平臺并發(fā)訪問用戶數(shù)逐漸增加的情況下，訪問平均響應(yīng)時間均在3秒以內(nèi)，響應(yīng)速度優(yōu)勢顯著。

關(guān)鍵詞：云計(jì)算；新能源；工程項(xiàng)目；微服務(wù)；數(shù)字；平臺；開發(fā)

A Micro Service Digital Platform for Developing New Energy Engineering Projects Based on Cloud Computing

NIU Guozhi1， YE Zhengfei1， ZHOU Suyu2， MIAO Weiyang1， ZHOU Yonghong3

（1. State Power Investment Wuling Power Co.， Ltd.， Changsha 410004， China;

2. Hunan Wuling Power Technology Co.， Ltd.， Changsha 410004， China;

3. State Power Investment Wuling Power Co.， Ltd. New Energy Branch， Changsha 410004， China）

Abstract： Most conventional engineering project development microservice digital platforms are designed using Docker technology， and the deployment platform network has poor operational efficiency and security. In the case of a large number of concurrent access users， it cannot quickly respond to user needs. The article is based on cloud computing technology and conducts research on the development of microservice digital platforms for new energy engineering projects. Firstly， establish a hardware environment for platform operation. Secondly， use cloud computing to deploy and design the network architecture of digital platforms. Design platform permission services from both identity authentication and authorization aspects to achieve control over user access to the system. On this basis， design microservices for the development of digital platform engineering projects. According to the test results， it can be seen that after the proposed digital platform application， as the number of concurrent users on the platform gradually increases， the average response time for access is within 3 seconds， and the response speed advantage is significant.

Key words： cloud computing; new energy; engineering projects; micro services; numbers; platform; open

在當(dāng)前“碳達(dá)峰、碳中和”的發(fā)展背景下[1]，構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)日益受到重視，新能源（指風(fēng)電、光伏，下同）將成為最重要的能源增量[2]。新能源工程項(xiàng)目開發(fā)微服務(wù)數(shù)字平臺能夠結(jié)合信息化、智能化技術(shù)[3]，實(shí)現(xiàn)多個新能源項(xiàng)目建設(shè)管理綜合性遠(yuǎn)程監(jiān)控調(diào)度的目標(biāo)[4]，通過輕量級通信機(jī)制實(shí)現(xiàn)交互[5]。但是現(xiàn)階段的工程項(xiàng)目開發(fā)微服務(wù)數(shù)字平臺在并發(fā)訪問用戶數(shù)增加的情況下，平臺響應(yīng)的時間較長，不能較好地滿足工程項(xiàng)目后期不斷變化的需求[6]。云計(jì)算技術(shù)作為一種新興的商業(yè)計(jì)算模型，能夠?yàn)閿?shù)字平臺建設(shè)提供有力的支持。因此，本文基于云計(jì)算技術(shù)，對新能源工程項(xiàng)目開發(fā)微服務(wù)數(shù)字平臺展開研究。

1" "新能源工程項(xiàng)目開發(fā)微服務(wù)數(shù)字平臺硬件設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)工程項(xiàng)目開發(fā)微服務(wù)數(shù)字平臺的硬件技術(shù)參數(shù)，處理器需≥24物理核，硬盤≥2塊480 GB SSD，配置獨(dú)立RAID卡，至少2個千兆GE網(wǎng)口和2個10 GE萬兆網(wǎng)口。

對虛擬機(jī)與服務(wù)器之間的映射關(guān)系進(jìn)行設(shè)置，可以將虛擬機(jī)的初始放置問題視作多維裝箱問題。設(shè)定數(shù)字平臺中有臺虛擬機(jī)，利用向量表示，將數(shù)字平臺中的虛擬機(jī)分配在臺服務(wù)器上，利用向量表示平臺服務(wù)器隊(duì)列，此時，平臺虛擬機(jī)與服務(wù)器之間的映射關(guān)系表達(dá)式為

（1）

式中，矩陣中表示數(shù)字平臺虛擬機(jī)是否放在服務(wù)器上，若放置在服務(wù)器上，則為1，反之為0。綜上，完成新能源工程項(xiàng)目開發(fā)微服務(wù)數(shù)字平臺硬件設(shè)計(jì)。

2" "新能源工程項(xiàng)目開發(fā)微服務(wù)數(shù)字平臺軟件設(shè)計(jì)

2.1 基于云計(jì)算部署數(shù)字平臺網(wǎng)絡(luò)

為了提高工程項(xiàng)目開發(fā)微服務(wù)數(shù)字平臺運(yùn)行的時效性與安全性，本文利用云計(jì)算對數(shù)字平臺網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)進(jìn)行了部署設(shè)計(jì)。如圖1所示，本文采用華為云的網(wǎng)絡(luò)部署方式，在網(wǎng)絡(luò)部署華為云與外部系統(tǒng)、移動服務(wù)以及互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備之間建立連接，實(shí)現(xiàn)新能源工程項(xiàng)目開發(fā)微服務(wù)數(shù)字平臺高效率、高安全性網(wǎng)絡(luò)通信的目標(biāo)，為后續(xù)項(xiàng)目開發(fā)微服務(wù)提供有力的支持。

2.2 平臺權(quán)限服務(wù)設(shè)計(jì)

為了實(shí)現(xiàn)對新能源工程項(xiàng)目用戶訪問數(shù)字平臺的多方位控制，本文基于安全規(guī)則與安全策略，設(shè)計(jì)了工程項(xiàng)目開發(fā)微服務(wù)數(shù)字平臺權(quán)限服務(wù)，包括身份認(rèn)證和授權(quán)兩部分。平臺權(quán)限服務(wù)流程如圖2所示。

權(quán)限服務(wù)采用springboot+shiro權(quán)限管理體系，對于需要訪問的用戶進(jìn)行身份認(rèn)證處理。通過認(rèn)證后，賦予訪問權(quán)限；若未通過認(rèn)證，則進(jìn)行二次認(rèn)證。認(rèn)證次數(shù)為5次，超過次數(shù)后，平臺自動鎖定該用戶并發(fā)出報(bào)警提示。

2.3 新能源工程項(xiàng)目開發(fā)微服務(wù)設(shè)計(jì)

依據(jù)工程項(xiàng)目開發(fā)微服務(wù)業(yè)務(wù)組織結(jié)構(gòu)，設(shè)定與平臺運(yùn)行要求相匹配的輕量級通信機(jī)制，使通信機(jī)制能夠獨(dú)立部署。使用編程語言，將數(shù)字平臺內(nèi)工程項(xiàng)目開發(fā)微服務(wù)劃分為微服務(wù)網(wǎng)關(guān)、微服務(wù)監(jiān)控、微服務(wù)注冊中心與微服務(wù)配置中心。分別對劃分后的工程項(xiàng)目開發(fā)微服務(wù)功能進(jìn)行設(shè)計(jì)，具體如下。

（1）工程項(xiàng)目開發(fā)微服務(wù)注冊中心。為新能源工程項(xiàng)目提供開發(fā)微服務(wù)注冊功能。

（2）工程項(xiàng)目開發(fā)微服務(wù)網(wǎng)關(guān)。為平臺調(diào)用微服務(wù)提供入口，實(shí)現(xiàn)開發(fā)微服務(wù)調(diào)用的動態(tài)路由。

（3）工程項(xiàng)目開發(fā)微服務(wù)監(jiān)控。實(shí)時監(jiān)控新能源工程項(xiàng)目開發(fā)微服務(wù)的運(yùn)行狀態(tài)與調(diào)用鏈路。

（4）工程項(xiàng)目開發(fā)微服務(wù)配置中心。存儲開發(fā)微服務(wù)的動態(tài)配置信息，并將信息更新同步到微服務(wù)中。

本文設(shè)計(jì)的工程項(xiàng)目開發(fā)微服務(wù)通過分布式服務(wù)總線，發(fā)現(xiàn)并調(diào)用微服務(wù)功能，基于讀寫數(shù)據(jù)庫和執(zhí)行業(yè)務(wù)邏輯代碼向平臺外部調(diào)用者返回結(jié)果數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)工程項(xiàng)目開發(fā)微服務(wù)目標(biāo)。

3" "平臺測試

平臺設(shè)計(jì)完畢后，對其進(jìn)行應(yīng)用測試。本文以五凌電力新能源工程為例，基于用戶的實(shí)際工作環(huán)境與生產(chǎn)運(yùn)營特征，將項(xiàng)目內(nèi)容輸入至本文設(shè)計(jì)的項(xiàng)目開發(fā)微服務(wù)數(shù)字平臺中，以此測試設(shè)計(jì)平臺的軟硬件、平臺性能和各個模塊功能等內(nèi)容，并進(jìn)行整體調(diào)試以確保數(shù)字平臺性能滿足設(shè)計(jì)要求。

3.1 測試準(zhǔn)備

根據(jù)上述設(shè)計(jì)內(nèi)容，對平臺測試的環(huán)境配置進(jìn)行設(shè)計(jì)，搭建此次平臺測試所需的環(huán)境。采用分布式存儲SQLServer 2008數(shù)據(jù)庫，Web Server型號為Apache Tomcat 6.0，將端口號設(shè)置為8088，采用Open Stack云計(jì)算環(huán)境，API測試工具為Postman 9.09。

在平臺測試準(zhǔn)備完畢后，結(jié)合五凌電力新能源工程項(xiàng)目，對設(shè)計(jì)平臺的運(yùn)行情況進(jìn)行全方位的測試，檢驗(yàn)平臺的運(yùn)行效果。

3.2 結(jié)果分析

為了使平臺測試結(jié)果能夠以更加清晰直觀的形式呈現(xiàn)，將上述本文提出的基于云計(jì)算的新能源工程項(xiàng)目開發(fā)微服務(wù)數(shù)字平臺設(shè)置為實(shí)驗(yàn)組，將文獻(xiàn)[3]、文獻(xiàn)[4]提出的平臺分別設(shè)置為對照組1與對照組2，對三種平臺的運(yùn)行性能結(jié)果做對比分析。

采用Performance Runner軟件對工程項(xiàng)目開發(fā)微服務(wù)數(shù)字平臺的性能進(jìn)行測試。該軟件具有強(qiáng)大的功能，能夠通過模擬信號發(fā)生統(tǒng)計(jì)和評估平臺各模塊的運(yùn)行指標(biāo)。在此次平臺測試中，選取工程項(xiàng)目開發(fā)微服務(wù)平臺首頁訪問平均響應(yīng)時間作為測試的性能評價指標(biāo)。根據(jù)五凌電力新能源工程項(xiàng)目開發(fā)的實(shí)際情況與性能需求可知，在業(yè)務(wù)正常的情況下，要求數(shù)字平臺首頁訪問平均響應(yīng)時間不超過3秒，在業(yè)務(wù)高峰情況下，要求數(shù)字平臺首頁訪問平均響應(yīng)時間不超過5秒。在平臺并發(fā)訪問用戶數(shù)逐漸增加的情況下，利用Performance Runner軟件與MATLAB模擬分析軟件，共同模擬并測定三種數(shù)字平臺的首頁訪問平均響應(yīng)時間并進(jìn)行對比，結(jié)果如圖3所示。通過該性能指標(biāo)，本文所判斷提出的工程項(xiàng)目開發(fā)微服務(wù)數(shù)字平臺的應(yīng)用效果。

從圖3可以看出，實(shí)驗(yàn)組和兩個對照組設(shè)計(jì)的平臺具有不同的運(yùn)行性能與效果，其中，本文所提出的基于云計(jì)算的工程項(xiàng)目開發(fā)微服務(wù)數(shù)字平臺應(yīng)用后，在平臺并發(fā)訪問用戶數(shù)逐漸增加的情況下，平臺首頁訪問平均響應(yīng)時間均在3秒以內(nèi)，符合業(yè)務(wù)正常時段及業(yè)務(wù)高峰時段對平臺性能的規(guī)格要求，且響應(yīng)時間始終小于另外兩種平臺，能夠在短時間內(nèi)對微服務(wù)數(shù)字平臺首頁的訪問要求做出快速響應(yīng)，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)高效運(yùn)行的目標(biāo)，可行性較高。

4" "結(jié)束語

綜上所述，為了改善當(dāng)前傳統(tǒng)工程項(xiàng)目開發(fā)微服務(wù)數(shù)字平臺在實(shí)際運(yùn)行過程中，運(yùn)行效率較低、無法快速響應(yīng)平臺訪問的問題，本文引入云計(jì)算技術(shù)，提出了基于云計(jì)算的新能源工程項(xiàng)目開發(fā)微服務(wù)數(shù)字平臺設(shè)計(jì)，并以五凌電力新能源工程項(xiàng)目為例，對平臺性能進(jìn)行了測試。測試結(jié)果說明，本文中所設(shè)計(jì)的微服務(wù)數(shù)字平臺的功能均能遵循五凌電力有限公司相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，并以此作為平臺改造與建設(shè)指導(dǎo)，可避免平臺偏離五凌電力新能源工程項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)要求。本文所設(shè)計(jì)的平臺將云計(jì)算與微服務(wù)技術(shù)相融合，能夠全方位地提高數(shù)字平臺的可用性、管理性與擴(kuò)展性，給工程項(xiàng)目用戶提供快速的需求響應(yīng)，為工程項(xiàng)目上層業(yè)務(wù)開發(fā)提供有力的技術(shù)支撐，具有良好的應(yīng)用價值與前景。

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作者簡介：牛國智（1964-），男，漢族，湖南衡陽人，高級工程師，本科，主要從事水工工作。