分析決策中心全局負(fù)載均衡機(jī)制設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

葛以踴,郭海龍,高鑫,吳海偉,陳鵬

(1. 南瑞集團(tuán)有限公司智能電網(wǎng)保護(hù)和運(yùn)行控制國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江蘇 南京 211106；2. 南瑞集團(tuán)(國(guó)網(wǎng)電力科學(xué)研究院)有限公司,江蘇 南京 211106；3. 國(guó)電南瑞 科技股份有限公司,江蘇 南京 211106；4. 國(guó)家電網(wǎng)有限公司西北分部,陜西 西安 710048；5. 國(guó)網(wǎng)江蘇省電力有限公司,江蘇 南京 210024)

0 引言

新一代電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)采用“物理分布、邏輯統(tǒng)一”的體系架構(gòu)[1],監(jiān)控系統(tǒng)本地建設(shè),分析決策中心業(yè)務(wù)集中建設(shè)[2],通過采用所轄電網(wǎng)實(shí)時(shí)就地監(jiān)控與全局分析決策相結(jié)合的策略[3],進(jìn)一步提升電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)的支撐能力。分析決策中心集中建設(shè)能夠綜合全局信息,為各區(qū)域提供控制目標(biāo),實(shí)現(xiàn)集中式控制決策[3]。為了保障系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠運(yùn)行,分析決策中心進(jìn)行異地多點(diǎn)建設(shè),引入業(yè)務(wù)多活機(jī)制,實(shí)現(xiàn)多個(gè)中心的故障冗余及各分析決策中心地位均等,同時(shí)對(duì)外提供服務(wù),并確保單個(gè)分析決策中心故障時(shí)其他中心對(duì)核心業(yè)務(wù)或全部業(yè)務(wù)的快速接管[4]。

分析決策業(yè)務(wù)多活機(jī)制實(shí)現(xiàn)了全局負(fù)載均衡、中心容錯(cuò)、階段結(jié)果數(shù)據(jù)同步、斷點(diǎn)續(xù)算和業(yè)務(wù)單元化等功能[4],其中全局負(fù)載均衡機(jī)制用于實(shí)現(xiàn)多中心間業(yè)務(wù)分流與容錯(cuò)。

新一代電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)中,分析決策中心的業(yè)務(wù)在運(yùn)行時(shí),通過場(chǎng)景、場(chǎng)景實(shí)例、子場(chǎng)景、子場(chǎng)景實(shí)例四元組信息進(jìn)行管理[5],每個(gè)業(yè)務(wù)都運(yùn)行在特定的場(chǎng)景四元組之下,包含了一組運(yùn)行中的進(jìn)程,這些進(jìn)程向外界提供一系列的功能服務(wù)。人機(jī)云終端作為客戶端,部署在各監(jiān)控系統(tǒng),提供了位置無(wú)關(guān)的人機(jī)交互功能[6],支持本地、異地?zé)o差別訪問,可以連接到指定的分析決策中心進(jìn)行服務(wù)調(diào)用,來展示分析決策業(yè)務(wù)的計(jì)算狀態(tài)、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、計(jì)算結(jié)果等信息。

傳統(tǒng)的多中心間一般通過全局負(fù)載均衡(global server load balance,GSLB)設(shè)備來實(shí)現(xiàn)負(fù)載分流[7],在系統(tǒng)內(nèi)構(gòu)建域名解析系統(tǒng)(domain name server,DNS),GLSB設(shè)備根據(jù)策略將域名解析到某個(gè)中心[8—9]。新一代電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)業(yè)務(wù)沒有統(tǒng)一的域名管理信息,并且部分調(diào)控系統(tǒng)業(yè)務(wù)的應(yīng)用業(yè)務(wù)(如實(shí)時(shí)發(fā)電計(jì)劃)在多中心不是對(duì)等部署[10],只在一個(gè)選定的分析決策中心(業(yè)務(wù)主中心)進(jìn)行計(jì)算,因此基于DNS的分流方式不能滿足特定的功能需求。另外,由于DNS緩存周期長(zhǎng)等原因,傳統(tǒng)基于DNS的全局負(fù)載分流[11]在一個(gè)中心故障時(shí),切換到新中心通常需要花費(fèi)較長(zhǎng)時(shí)間,不能滿足分析決策業(yè)務(wù)快速切換的需求。

文中介紹的負(fù)載均衡功能能夠綜合場(chǎng)景信息、服務(wù)信息及位置信息,將客戶端請(qǐng)求根據(jù)負(fù)載均衡策略分流到運(yùn)行指定應(yīng)用業(yè)務(wù)中心,并能快速檢測(cè)中心故障,完成故障中心訪問業(yè)務(wù)的切換,滿足新一代調(diào)控系統(tǒng)客戶端數(shù)據(jù)展示、操作控制的需求,有效支撐了分析決策中心業(yè)務(wù)的異地多活。

1 負(fù)載均衡技術(shù)框架

電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)業(yè)務(wù)多活環(huán)境下,基于場(chǎng)景與服務(wù)狀態(tài)的負(fù)載分流實(shí)現(xiàn)方法,將客戶端請(qǐng)求分流到滿足負(fù)載分流策略的運(yùn)行指定應(yīng)用業(yè)務(wù)的分析決策中心,實(shí)現(xiàn)人機(jī)終端的數(shù)據(jù)展示、操作控制與業(yè)務(wù)場(chǎng)景工作中心服務(wù)相關(guān)聯(lián)。負(fù)載分流功能既支持所有中心都提供服務(wù)的應(yīng)用,也支持只在部分中心提供服務(wù)的應(yīng)用。針對(duì)不同的應(yīng)用場(chǎng)景,負(fù)載分流功能會(huì)根據(jù)場(chǎng)景與服務(wù)分布情況進(jìn)行分流。

1.1 全局負(fù)載均衡功能模塊

調(diào)度控制系統(tǒng)包含建設(shè)在異地的多個(gè)分析決策中心,應(yīng)用業(yè)務(wù)運(yùn)行于多個(gè)中心。從整體上看,各中心的所有應(yīng)用業(yè)務(wù)對(duì)外提供服務(wù),對(duì)于某些特定的應(yīng)用業(yè)務(wù),存在一個(gè)工作的主中心。

負(fù)載分流功能主要由中心健康狀態(tài)檢查模塊、場(chǎng)景信息同步與選舉模塊、服務(wù)信息全局同步模塊、中心分流定位模塊及客戶端接口模塊共5個(gè)部分來實(shí)現(xiàn)。在每個(gè)分析決策中心的對(duì)外關(guān)口服務(wù)器上,運(yùn)行前4個(gè)模塊的服務(wù)程序,用于檢測(cè)中心狀態(tài)、同步場(chǎng)景及服務(wù)信息,同時(shí)為客戶端提供查詢服務(wù)。

分析決策中心負(fù)載均衡技術(shù)按照一定的策略,將來自客戶層的訪問請(qǐng)求均衡到不同的分析決策中心,實(shí)現(xiàn)各中心在正常狀態(tài)下都能分擔(dān)業(yè)務(wù)處理,達(dá)到“活起來”的目標(biāo)[4]。負(fù)載均衡采用全局與本地相結(jié)合的兩級(jí)分層設(shè)計(jì),能夠根據(jù)均衡策略以及業(yè)務(wù)場(chǎng)景[12—14]、服務(wù)的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)與資源使用情況,將客戶端請(qǐng)求分流到特定的中心,如圖1所示。

圖1 兩級(jí)負(fù)載均衡示意Fig.1 Schematic diagram of two-stage load balancing

本地負(fù)載均衡采用通用的服務(wù)器負(fù)載均衡 (ser-er load balance,SLB)做法。文中主要研究GSLB。

新一代電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)中的業(yè)務(wù)以服務(wù)和場(chǎng)景的形式廣域部署在多個(gè)分析決策中心,為不同系統(tǒng)的業(yè)務(wù)訪問者提供服務(wù)。新一代電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)提出的基于服務(wù)與場(chǎng)景的業(yè)務(wù)區(qū)分形式能夠更加多元化、精細(xì)化地對(duì)外提供業(yè)務(wù),因此要求業(yè)務(wù)訪問時(shí)需要以基于服務(wù)與場(chǎng)景查詢的實(shí)現(xiàn)方式來定位業(yè)務(wù)。

GSLB服務(wù)以集群的方式廣域部署在多個(gè)分析決策中心,用于實(shí)現(xiàn)多個(gè)分析決策中心之間的負(fù)載分流,使業(yè)務(wù)請(qǐng)求可以定位到不同分析決策中心的本地負(fù)載均衡集群節(jié)點(diǎn)。GSLB服務(wù)的進(jìn)程運(yùn)行在各中心的對(duì)外關(guān)口節(jié)點(diǎn)上,GSLB服務(wù)之間完全獨(dú)立、對(duì)等,單個(gè)中心的GSLB服務(wù)故障不影響系統(tǒng)運(yùn)行,客戶端可以配置任意中心的GSLB服務(wù)進(jìn)行服務(wù)的查詢與定位。GSLB可以使用的策略包括隨機(jī)分配、就近分配、應(yīng)用層狀態(tài)分配[7,12](定位到延遲小、負(fù)載輕、性能好并且關(guān)聯(lián)業(yè)務(wù)場(chǎng)景在線運(yùn)行的中心)等。GSLB獲取中心容錯(cuò)狀態(tài)(詳見2.2節(jié))檢測(cè)結(jié)果,一旦發(fā)現(xiàn)某個(gè)分析決策中心異常,自動(dòng)暫停分發(fā)請(qǐng)求到該中心,當(dāng)檢測(cè)到中心恢復(fù)正常后,自動(dòng)將新的請(qǐng)求分發(fā)到該中心。

GSLB框架包括中心狀態(tài)健康檢查、全局服務(wù)管理、全局場(chǎng)景信息同步與選舉、中心分流定位服務(wù)及客戶端接口等功能。

1.2 GSLB架構(gòu)

中心狀態(tài)健康檢查模塊部署于各中心的關(guān)口節(jié)點(diǎn)上,通過在各中心間發(fā)送心跳報(bào)文的方式檢測(cè)中心運(yùn)行狀態(tài)；全局服務(wù)管理模塊收集本中心的服務(wù)信息,并將服務(wù)信息在不同中心間進(jìn)行同步；場(chǎng)景信息同步與選舉模塊收集本中心場(chǎng)景信息并將其同步到其他中心,同時(shí)為每一個(gè)場(chǎng)景在所有中心中選舉唯一中心作為該場(chǎng)景的主中心；客戶端接口向人機(jī)云終端提供場(chǎng)景或服務(wù)的查詢接口,供其調(diào)用以查詢運(yùn)行對(duì)應(yīng)場(chǎng)景或服務(wù)的中心信息；中心定位分流服務(wù)接收到客戶端的查詢請(qǐng)求后,根據(jù)請(qǐng)求內(nèi)容查詢?cè)谥行拈g相互同步的場(chǎng)景或服務(wù)信息,并根據(jù)對(duì)應(yīng)的負(fù)載均衡為人機(jī)云終端分配符合客戶端需求的中心,將中心信息返回給客戶端,供客戶端后續(xù)調(diào)用相關(guān)服務(wù)或者場(chǎng)景,如圖2所示。

圖2 負(fù)載分流功能模塊Fig.2 Diagram of load shunt function models

1.3 負(fù)載均衡策略

負(fù)載均衡策略是中心分流定位模塊在響應(yīng)客戶端負(fù)載分流查詢請(qǐng)求時(shí)選擇相應(yīng)中心的依據(jù),文中實(shí)現(xiàn)的負(fù)載分流策略包括隨機(jī)分配、就近分配及應(yīng)用層狀態(tài)分配。

隨機(jī)分配策略是指在收到查詢請(qǐng)求后,在運(yùn)行指定業(yè)務(wù)場(chǎng)景的中心中隨機(jī)選擇一個(gè)中心,作為響應(yīng)該客戶端應(yīng)用請(qǐng)求的中心。

就近分配策略根據(jù)請(qǐng)求來源的IP地址信息,選擇與其位置相近且運(yùn)行了所要查詢業(yè)務(wù)場(chǎng)景的中心作為響應(yīng)該客戶端應(yīng)用請(qǐng)求的中心。如果就近中心中沒有所要查詢的業(yè)務(wù)場(chǎng)景,則在其他運(yùn)行該運(yùn)行場(chǎng)景的中心中隨機(jī)選取一個(gè)作為響應(yīng)該客戶端應(yīng)用請(qǐng)求的中心。

應(yīng)用層狀態(tài)分配策略選取延遲小、負(fù)載輕、性能好并且關(guān)聯(lián)業(yè)務(wù)場(chǎng)景在線運(yùn)行的中心作為響應(yīng)該客戶端應(yīng)用請(qǐng)求的中心。

2 負(fù)載均衡功能實(shí)現(xiàn)

負(fù)載均衡功能包括中心狀態(tài)檢查、場(chǎng)景信息同步與選舉、全局服務(wù)管理、中心分流定位服務(wù)以及提供給應(yīng)用程序調(diào)用的客戶端接口。

中心狀態(tài)檢查模塊負(fù)載檢查各分析決策中心內(nèi)部狀態(tài)及中心間的狀態(tài)；場(chǎng)景信息同步與選舉完成中心內(nèi)場(chǎng)景信息獲取及場(chǎng)景信息在中心間同步,同時(shí)在各中心中為各場(chǎng)景選舉主中心；全局服務(wù)管理模塊負(fù)責(zé)各中心內(nèi)部服務(wù)信息的收集和服務(wù)信息在中心間的同步；中心分流定位服務(wù)接收客戶端的查詢請(qǐng)求,并根據(jù)負(fù)載均衡策略將客戶端的請(qǐng)求定位到不同中心；客戶端接口供應(yīng)用程序調(diào)用,以查詢自己所需的場(chǎng)景或服務(wù)所在中心。

2.1 中心狀態(tài)健康檢查

中心狀態(tài)健康檢查模塊包括中心間心跳發(fā)送接收機(jī)制以及中心內(nèi)部關(guān)鍵功能檢查機(jī)制。中心內(nèi)部檢查關(guān)鍵通信設(shè)備的可達(dá)性與關(guān)鍵服務(wù)的可用性,如果內(nèi)部關(guān)鍵功能異常,則認(rèn)為當(dāng)前中心故障,并通過心跳告知其他中心。另外如果收不到某個(gè)中心的心跳報(bào)文,則也認(rèn)為該中心故障。中心狀態(tài)提供給中心分流定位模塊,作為分流時(shí)的參考。

中心內(nèi)功能檢查檢測(cè)中心內(nèi)關(guān)口節(jié)點(diǎn)與中心內(nèi)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)以及中心內(nèi)關(guān)鍵業(yè)務(wù)的運(yùn)行來確定本中心的工作狀態(tài),并將中心狀態(tài)以心跳報(bào)文的方式發(fā)送到其他中心。

中心間心跳檢查包括網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀態(tài)檢測(cè)與業(yè)務(wù)運(yùn)行狀態(tài)檢測(cè)2個(gè)方面,通過部署在各分析決策對(duì)外關(guān)口節(jié)點(diǎn)上的中心運(yùn)行狀態(tài)感知功能完成,如圖3所示。對(duì)外關(guān)口節(jié)點(diǎn)上的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀態(tài)檢測(cè)通過向中心內(nèi)關(guān)鍵通信設(shè)備發(fā)送控制報(bào)文協(xié)議(internet control message protocol,ICMP)請(qǐng)求,并接收ICMP響應(yīng)來監(jiān)測(cè)關(guān)口節(jié)點(diǎn)與中心內(nèi)部其他節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài),同時(shí)將本中心的狀態(tài)信息以心跳報(bào)文的形式發(fā)送到其他中心的關(guān)口節(jié)點(diǎn)以判斷本中心與其他中心的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)。業(yè)務(wù)運(yùn)行狀態(tài)檢測(cè)監(jiān)視本中心各業(yè)務(wù)場(chǎng)景的運(yùn)行狀態(tài)、服務(wù)運(yùn)行狀態(tài),及時(shí)發(fā)現(xiàn)場(chǎng)景、服務(wù)的異常情況并將以上信息在各中心間同步,以作為中心間業(yè)務(wù)切換的依據(jù)。

圖3 中心運(yùn)行狀態(tài)感知Fig.3 Diagram of center running state awareness

GSLB通過中心運(yùn)行狀態(tài)感知功能,快速識(shí)別分析決策中心故障,并利用該信息來分流客戶層訪問請(qǐng)求。中心容錯(cuò)示意如圖4所示,當(dāng)各中心狀態(tài)正常時(shí),GSLB根據(jù)選定的負(fù)載均衡策略[7—8]將業(yè)務(wù)請(qǐng)求分配到對(duì)應(yīng)中心,當(dāng)分配的中心發(fā)生故障時(shí),GSLB會(huì)將業(yè)務(wù)請(qǐng)求重新分配到其他狀態(tài)正常的中心,以確保業(yè)務(wù)請(qǐng)求在至少有一個(gè)中心狀態(tài)正常的情況下都可以得到響應(yīng)。

圖4 中心容錯(cuò)示意Fig.4 Schematic diagram of center fault tolerance

2.2 場(chǎng)景信息同步與選舉

調(diào)控系統(tǒng)業(yè)務(wù)中有一些特定的應(yīng)用業(yè)務(wù)不能在多中心對(duì)等部署,只在一個(gè)選定的分析決策中心(業(yè)務(wù)主中心)進(jìn)行計(jì)算,并向外提供服務(wù),此時(shí)客戶端發(fā)出的計(jì)算控制指令只有送給業(yè)務(wù)主中心才能執(zhí)行,人機(jī)展示只有連到業(yè)務(wù)主中心才能獲取正確的數(shù)據(jù)信息。因此需要對(duì)分析決策中心間的場(chǎng)景信息進(jìn)行同步,并在多個(gè)中心中選舉出一個(gè)中心作為場(chǎng)景的主中心。

2.2.1 同步機(jī)制實(shí)現(xiàn)

為選舉業(yè)務(wù)場(chǎng)景的主中心,需要將中心內(nèi)的場(chǎng)景信息在多中心間進(jìn)行同步,以確保每個(gè)中心都能獲取到相同的場(chǎng)景信息,為場(chǎng)景主中心選舉提供數(shù)據(jù)參考。

每個(gè)中心的關(guān)口節(jié)點(diǎn)上的場(chǎng)景信息同步與選舉服務(wù)會(huì)收集本中心場(chǎng)景信息,將場(chǎng)景四元組信息與中心唯一ID組合為一個(gè)全局唯一的值,并將中心內(nèi)這些唯一的值以心跳報(bào)文的形式在各中心間進(jìn)行同步。

2.2.2 選舉機(jī)制實(shí)現(xiàn)

場(chǎng)景信息同步與選舉服務(wù)在中心間同步場(chǎng)景信息會(huì)將最早獲取到場(chǎng)景信息的時(shí)間也同步到其他中心,場(chǎng)景信息同步與選舉服務(wù)首先接收各中心的心跳報(bào)文,并從中獲取到各中心的場(chǎng)景信息。當(dāng)超過一定時(shí)間場(chǎng)景,信息不再發(fā)生變化時(shí),選舉服務(wù)再根據(jù)場(chǎng)景信息中的時(shí)間戳,在多個(gè)中心中選舉出時(shí)間戳最早的場(chǎng)景所在中心作為該場(chǎng)景的主中心,如果所有場(chǎng)景信息獲取的時(shí)間恰好一致,則選取場(chǎng)景信息中所屬中心ID較小場(chǎng)景所在中心作為主中心。同時(shí),如果場(chǎng)景主中心已經(jīng)選舉完成,之后又收到其他新接入中心的場(chǎng)景信息,并且場(chǎng)景信息獲取到的時(shí)間比當(dāng)前主中心上的場(chǎng)景信息的時(shí)間更早,也不再重新選舉,以保證場(chǎng)景主中心的穩(wěn)定性,如圖5所示。

圖5 場(chǎng)景信息同步與主場(chǎng)景選舉示意Fig.5 Schematic diagram of synchronize of scenario and master center select

2.2.3 查詢主場(chǎng)景實(shí)現(xiàn)

場(chǎng)景信息同步與選舉模塊對(duì)各中心的場(chǎng)景進(jìn)行同步與管理。業(yè)務(wù)應(yīng)用在分析決策中心運(yùn)行時(shí),通過場(chǎng)景、場(chǎng)景實(shí)例、子場(chǎng)景、子場(chǎng)景實(shí)例四元組信息進(jìn)行管理,每個(gè)業(yè)務(wù)應(yīng)用都運(yùn)行在特定的四元組之下。業(yè)務(wù)應(yīng)用下的進(jìn)程向外界提供一系列的功能服務(wù),等待客戶程序(如:人機(jī)云終端)調(diào)用。各中心的四元組信息互相之間同步,形成全局的場(chǎng)景信息。

場(chǎng)景信息同步與選舉模塊實(shí)現(xiàn)中心間的場(chǎng)景選舉與切換。場(chǎng)景選舉與切換根據(jù)全局的場(chǎng)景四元組信息進(jìn)行,如果某場(chǎng)景已有全局主場(chǎng)景,需要通過心跳進(jìn)行維持；如果沒有,則將中心優(yōu)先級(jí)最高的那個(gè)場(chǎng)景選為主場(chǎng)景。應(yīng)用根據(jù)選舉結(jié)果,確定當(dāng)前中心是不是工作主中心,是否需要進(jìn)行計(jì)算與對(duì)外提供服務(wù)。

2.3 全局服務(wù)管理

服務(wù)信息全局同步模塊進(jìn)行多中心間服務(wù)信息同步。各中心內(nèi)部的服務(wù)信息由服務(wù)管理功能實(shí)現(xiàn),服務(wù)信息全局同步模塊從各中心的服務(wù)管理模塊獲得服務(wù)信息,在各中心間交互,最終形成全局的分析決策中心服務(wù)信息,如圖6所示。

圖6 服務(wù)管理示意Fig.6 Schematic diagram of service management

根據(jù)系統(tǒng)的總體架構(gòu),全局服務(wù)信息同步功能實(shí)現(xiàn)了一、二級(jí)分析決策中心間、同級(jí)分析決策中心多活站點(diǎn)間、分析決策中心與模型數(shù)據(jù)中心間以及分析決策中心與監(jiān)控系統(tǒng)間的服務(wù)信息的同步。在一、二級(jí)分析決策中心間相互同步少量的必要的服務(wù)信息；同級(jí)分析決策中心多活站點(diǎn)間相互同步各自中心內(nèi)的服務(wù)信息；分析決策中心與模型數(shù)據(jù)中心間以及分析決策中心與監(jiān)控系統(tǒng)間的同步方式相同,由模型數(shù)據(jù)中心或監(jiān)控系統(tǒng)將自身服務(wù)信息同步到任意一個(gè)分析決策中心,分析決策中心只將必要的分析決策中心內(nèi)的服務(wù)信息同步到模型數(shù)據(jù)中心或監(jiān)控系統(tǒng)[15],模型數(shù)據(jù)中心或監(jiān)控系統(tǒng)間不需要同步服務(wù)信息。不同中心間的全局服務(wù)信息同步采用可配置的方式完成。

2.4 中心分流定位服務(wù)

中心分流定位模塊響應(yīng)客戶端負(fù)載分流查詢請(qǐng)求,提供中心定位服務(wù)。通過綜合中心狀態(tài)信息、全局場(chǎng)景信息、全局服務(wù)信息,給出滿足客戶端需求的中心。默認(rèn)情況下,根據(jù)負(fù)載均衡策略分配中心；當(dāng)查詢參數(shù)包含場(chǎng)景、場(chǎng)景實(shí)例、子場(chǎng)景、子場(chǎng)景實(shí)例時(shí),除了滿足指定的負(fù)載均衡策略外,還要選擇有該場(chǎng)景四元組的中心；當(dāng)指定要查詢主場(chǎng)景中心時(shí),則返回主場(chǎng)景中心。

中心分流定位模塊根據(jù)客戶端提供的參數(shù)查詢,綜合全局場(chǎng)景信息、全局服務(wù)信息、客戶端位置信息獲得特定的工作中心。客戶端可以向任意一個(gè)中心的中心分流定位模塊發(fā)送定位查詢請(qǐng)求。

由于業(yè)務(wù)場(chǎng)景同時(shí)部署在多個(gè)分析決策中心,如果所有客戶端請(qǐng)求都集中到某一中心,必然會(huì)造成該中心業(yè)務(wù)提供者負(fù)載過高,造成請(qǐng)求響應(yīng)不及時(shí)甚至業(yè)務(wù)場(chǎng)景故障的情況,因此需要對(duì)客戶端請(qǐng)求按照一定的負(fù)載均衡策略進(jìn)行分流。

客戶端在訪問業(yè)務(wù)場(chǎng)景時(shí),首先需要向任意一個(gè)分析決策中心的關(guān)口節(jié)點(diǎn)的中心分流定位服務(wù)查詢所請(qǐng)求服務(wù)或業(yè)務(wù)場(chǎng)景的所屬中心,關(guān)口節(jié)點(diǎn)上的中心分流定位服務(wù)根據(jù)各分析決策中心的狀態(tài)及服務(wù)或業(yè)務(wù)場(chǎng)景負(fù)載均衡策略選取合適的分析決策中心,作為該客戶端請(qǐng)求的業(yè)務(wù)場(chǎng)景的響應(yīng)中心,并將包含該中心關(guān)口節(jié)點(diǎn)地址等內(nèi)容的信息返回到客戶端,客戶端根據(jù)分流結(jié)果進(jìn)行正常的服務(wù)或業(yè)務(wù)場(chǎng)景請(qǐng)求,如圖7所示。

圖7 客戶端分流示意Fig.7 Schematic diagram of client distribute

2.5 客戶端接口

客戶端接口模塊提供給人機(jī)終端等客戶程序使用。新一代調(diào)控系統(tǒng)客戶訪問業(yè)務(wù)應(yīng)用的服務(wù)時(shí),需要首先調(diào)用負(fù)載分流提供的客戶端接口(見表1),獲取所要訪問業(yè)務(wù)的中心信息,中心分流模塊根據(jù)客戶端請(qǐng)求信息及應(yīng)用在中心間的分布情況為該客戶端分配合適的中心,客戶端獲取到分配的中心后直接訪問對(duì)應(yīng)中心的相關(guān)服務(wù)。該分流方式需要客戶程序主動(dòng)調(diào)用查詢接口。

表1 負(fù)載均衡接口Table 1 Application programming interface of load-balance

3 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

文中搭建了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證環(huán)境,并完成相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

3.1 環(huán)境部署

實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證環(huán)境如圖8所示,由3個(gè)分析決策中心、2個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)組成。其中,分析決策中心A與監(jiān)控系統(tǒng)1位于南京,其他部分部署在北京。

圖8 業(yè)務(wù)多活測(cè)試驗(yàn)證環(huán)境示意Fig.8 Schematic diagram of multi-active technologies verification environment

3.2 驗(yàn)證內(nèi)容

在分析決策中心A、B、C上部署實(shí)時(shí)場(chǎng)景下場(chǎng)景實(shí)例與子場(chǎng)景實(shí)例均為1的數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)子場(chǎng)景,并部署運(yùn)行于該場(chǎng)景下的模型修改服務(wù),在3個(gè)不同的工作站上查詢上述場(chǎng)景及服務(wù)對(duì)應(yīng)的中心關(guān)口節(jié)點(diǎn)地址。模擬分析決策中心在故障、斷網(wǎng)、正常情況下的中心關(guān)口節(jié)點(diǎn)地址返回情況以及在不同負(fù)載均衡策略下的返回情況。驗(yàn)證結(jié)果如下。

(1) 模擬中心故障后,查看中心狀態(tài)信息,發(fā)現(xiàn)故障中心狀態(tài)由正常變?yōu)楣收?說明中心狀態(tài)健康檢查能夠迅速識(shí)別出各中心的狀態(tài),并作為負(fù)載分流模塊分流時(shí)的參考,確保負(fù)載分流模塊只會(huì)將狀態(tài)正常的中心的關(guān)口節(jié)點(diǎn)信息返回給客戶端。

(2) 模擬當(dāng)前人機(jī)云終端定位到的中心故障,之后重新定位人機(jī)服務(wù)關(guān)口節(jié)點(diǎn),經(jīng)過5 s左右,可由故障中心切換到狀態(tài)正常的中心,說明GSLB服務(wù)在當(dāng)前分流中心發(fā)生故障后能快速將人機(jī)云終端的訪問請(qǐng)求分流新的中心。

(3) 為人機(jī)工作站配置所屬中心信息并發(fā)起負(fù)載分流請(qǐng)求,全局負(fù)載分離會(huì)根據(jù)配置信息將根據(jù)工作站的請(qǐng)求分流到指定中心；將人機(jī)工作站所屬中心配置刪除后再發(fā)起負(fù)載分流請(qǐng)求時(shí),負(fù)載分流模塊會(huì)將客戶端請(qǐng)求隨機(jī)分配到任意狀態(tài)正常的中心。證明全局負(fù)載分流模塊可以根據(jù)不同的策略完成客戶端請(qǐng)求的分流。

4 結(jié)語(yǔ)

文中在參考傳統(tǒng)GSLB的基礎(chǔ)上,結(jié)合電網(wǎng)調(diào)控系統(tǒng)分析決策中心業(yè)務(wù)的特點(diǎn),提出了分析決策中心業(yè)務(wù)多活技術(shù)框架和相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證表明,該技術(shù)滿足新一代電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)“物理分布、邏輯統(tǒng)一”體系架構(gòu)下分析決策中心的異地建設(shè)需求,實(shí)現(xiàn)了多個(gè)分析決策中心間負(fù)載均衡與故障冗余切換。后續(xù)將開展故障分析決策中心恢復(fù)正常后投運(yùn)帶來的相關(guān)技術(shù)問題研究,進(jìn)一步完善分析決策中心業(yè)務(wù)多活技術(shù)方案。