袁小凱，李果，黃世平

（南方電網(wǎng)科學(xué)研究院，廣東 廣州 510080）

信息時(shí)代，電力行業(yè)在發(fā)展中為適應(yīng)信息化發(fā)展需求，也開(kāi)始積極建構(gòu)電力服務(wù)信息化平臺(tái)，以能夠在確保電力供應(yīng)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)針對(duì)電力服務(wù)的精益化管理[1-3]。電力信息化平臺(tái)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了在電網(wǎng)企業(yè)生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)以及服務(wù)管理等環(huán)節(jié)的應(yīng)用[4]?；谖⒎?wù)架構(gòu)下的電力云服務(wù)平臺(tái)設(shè)計(jì)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電力平臺(tái)中標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一、結(jié)構(gòu)復(fù)雜等相關(guān)問(wèn)題的處理，以能夠?yàn)殡娏υ品?wù)發(fā)展提供新的思路。

1 微服務(wù)架構(gòu)設(shè)計(jì)理念

“微服務(wù)架構(gòu)”指出微服務(wù)是在信息技術(shù)下完成分散大系統(tǒng)的建構(gòu)，運(yùn)行過(guò)程中為高度相對(duì)獨(dú)立狀態(tài)，也能夠有效實(shí)現(xiàn)自治。服務(wù)傳統(tǒng)架構(gòu)主要包括數(shù)據(jù)層、表現(xiàn)層和業(yè)務(wù)層3 個(gè)層次，系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中業(yè)務(wù)層主要完成編譯、運(yùn)維及部署等工作，基于物理部署視域分析，在運(yùn)行過(guò)程中依舊為獨(dú)立層次。在傳統(tǒng)架構(gòu)中，開(kāi)發(fā)者能夠在對(duì)系統(tǒng)提供工具的應(yīng)用下實(shí)施開(kāi)發(fā)，對(duì)于設(shè)計(jì)人員來(lái)講可以提供相應(yīng)便捷的操作。隨著人們用電量的不斷增長(zhǎng)，交付過(guò)程中傳統(tǒng)架構(gòu)時(shí)間較長(zhǎng)，無(wú)法滿足新時(shí)期需求，因此已經(jīng)居于淘汰地位[5-7]。

微服務(wù)架構(gòu)見(jiàn)圖1。微服務(wù)架構(gòu)中采用的是敏捷開(kāi)發(fā)理念，基于此可以有效完成電力服務(wù)平臺(tái)的建構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)服務(wù)的最簡(jiǎn)化，對(duì)于目前電力業(yè)務(wù)影響不大[8-9]。一般在服務(wù)平臺(tái)優(yōu)化中，技術(shù)人員需要針對(duì)實(shí)際需求實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的改進(jìn)，采用的方式主要為“補(bǔ)丁”方式。

圖1 微服務(wù)架構(gòu)

2 電力云服務(wù)平臺(tái)改造分析

與傳統(tǒng)架構(gòu)下電力云服務(wù)平臺(tái)的區(qū)別在于，該系統(tǒng)設(shè)計(jì)是基于復(fù)雜系統(tǒng)業(yè)務(wù)需要實(shí)施科學(xué)分解，對(duì)于系統(tǒng)不同服務(wù)均要實(shí)現(xiàn)重復(fù)利用。基于微服務(wù)架構(gòu)的電力云服務(wù)平臺(tái)設(shè)計(jì)見(jiàn)圖2。在完成研發(fā)平臺(tái)后，技術(shù)人員可以通過(guò)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)在持續(xù)交付平臺(tái)下的部署以及驗(yàn)證。在完成驗(yàn)證后，可以將其傳輸?shù)椒?wù)中心，即能夠完成注冊(cè)。通過(guò)服務(wù)網(wǎng)關(guān)可以實(shí)現(xiàn)服務(wù)請(qǐng)求者對(duì)數(shù)據(jù)發(fā)出請(qǐng)求，通過(guò)服務(wù)網(wǎng)關(guān)對(duì)請(qǐng)求信息進(jìn)行篩查后，就可以馬上定位和攔截其中存在的不合理請(qǐng)求[6]。

圖2 云服務(wù)平臺(tái)設(shè)計(jì)

微服務(wù)架構(gòu)下的電力云服務(wù)平臺(tái)通過(guò)服務(wù)注冊(cè)中心的篩查才能夠依照用戶請(qǐng)求實(shí)施分發(fā)。依照用戶的不同訪問(wèn)請(qǐng)求，需要選擇不同的分發(fā)路由方案，自然在此過(guò)程中會(huì)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)定位服務(wù)的明顯區(qū)別。分發(fā)層可以結(jié)合服務(wù)器實(shí)例數(shù)量實(shí)施相應(yīng)的調(diào)度，在此過(guò)程中會(huì)實(shí)現(xiàn)對(duì)請(qǐng)求負(fù)載的綜合考慮[10-11]。通常，云服務(wù)平臺(tái)定位和發(fā)現(xiàn)服務(wù)兩者不會(huì)出現(xiàn)在單一服務(wù)上，而是在多個(gè)服務(wù)合作下共同完成。服務(wù)網(wǎng)關(guān)主要是在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中外部對(duì)系統(tǒng)范圍及內(nèi)部數(shù)據(jù)的傳輸，必須要通過(guò)服務(wù)網(wǎng)關(guān)，是唯一的實(shí)現(xiàn)路徑，直接影響到系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)據(jù)安全型。基于信息技術(shù)應(yīng)用下，在服務(wù)網(wǎng)關(guān)的應(yīng)用下可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)向外的傳輸。另外，也可以實(shí)施攔截系統(tǒng)外部沒(méi)有滿足要求的信息，并對(duì)其實(shí)施預(yù)處理。服務(wù)關(guān)網(wǎng)在應(yīng)用中能夠在系統(tǒng)內(nèi)部實(shí)施安全防護(hù)，同時(shí)也能夠提供協(xié)議轉(zhuǎn)換等相關(guān)服務(wù)[12]。結(jié)合傳統(tǒng)SOA架構(gòu)改造，能夠促進(jìn)微服務(wù)架構(gòu)進(jìn)入成熟發(fā)展階段，則可以取得良好的投資效益，因此通常情況下不會(huì)對(duì)傳統(tǒng)SOA 構(gòu)架實(shí)施改造。

3 電力云服務(wù)平臺(tái)設(shè)計(jì)

在基于微服務(wù)架構(gòu)的電力云服務(wù)平臺(tái)建構(gòu)中，針對(duì)一些比較大的復(fù)雜業(yè)務(wù)邏輯，可以將其抽象為更小的原子，能夠?qū)崿F(xiàn)重復(fù)利用的服務(wù)，依照不同的業(yè)務(wù)功能實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)微服務(wù)的組織。其中，基于微服務(wù)架構(gòu)的電力云服務(wù)平臺(tái)建構(gòu)見(jiàn)圖3。在完成電力微服務(wù)開(kāi)發(fā)后，可以在持續(xù)交付組件的應(yīng)用下完成部署以及驗(yàn)證，并將其發(fā)布在電力云服務(wù)平臺(tái)，在服務(wù)注冊(cè)中心實(shí)施注冊(cè)。在服務(wù)網(wǎng)關(guān)組件請(qǐng)求平臺(tái)的應(yīng)用下，服務(wù)請(qǐng)求者可以獲取相應(yīng)的微服務(wù)，服務(wù)網(wǎng)關(guān)則可以針對(duì)不同請(qǐng)求實(shí)施篩選、攔截以及定位[13-14]。對(duì)于系統(tǒng)中實(shí)施運(yùn)行監(jiān)控管理的模塊，也屬于系統(tǒng)中的微服務(wù)之一。

圖3 云服務(wù)平臺(tái)架構(gòu)

3.1 云服務(wù)平臺(tái)功能實(shí)現(xiàn)

在系統(tǒng)平臺(tái)服務(wù)中，主要包括3 個(gè)服務(wù)組件，分別是：1）數(shù)據(jù)處理，在數(shù)據(jù)處理過(guò)程中服務(wù)組件主要為：大數(shù)據(jù)平臺(tái)、分布式關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)、統(tǒng)一數(shù)據(jù)分析等，主要是針對(duì)數(shù)據(jù)實(shí)施存儲(chǔ)、計(jì)算以及分析等處理，也可以針對(duì)數(shù)據(jù)提供復(fù)制服務(wù)；2）信息整合，這一環(huán)境服務(wù)組件主要為：分布式業(yè)務(wù)總線、統(tǒng)一權(quán)限、分布式消息對(duì)壘以及統(tǒng)一業(yè)務(wù)流程等，在系統(tǒng)中可以提供高性能并具有一定可靠性的業(yè)務(wù)總線，以能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)當(dāng)前電力營(yíng)銷(xiāo)業(yè)務(wù)場(chǎng)景需求的有效滿足；3）應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)，主要是實(shí)現(xiàn)開(kāi)發(fā)環(huán)境、應(yīng)用程序集成以及測(cè)試環(huán)境等的集成，針對(duì)電流營(yíng)銷(xiāo)業(yè)務(wù)提供相關(guān)的開(kāi)發(fā)、測(cè)試及部署環(huán)境。

3.2 軟件設(shè)計(jì)

其中應(yīng)用程序的軟件服務(wù)部分電力營(yíng)銷(xiāo)業(yè)務(wù)見(jiàn)圖4。結(jié)合電力營(yíng)銷(xiāo)業(yè)務(wù)中的不同功能，則可以提供客戶服務(wù)和客戶關(guān)系、綜合管理以及能源計(jì)量和信息收集等相關(guān)需求，針對(duì)實(shí)際應(yīng)用則可以實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的微服務(wù)類別管理。應(yīng)用程序體系結(jié)構(gòu)建構(gòu)則是建立在微服務(wù)體系結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，核心思想是建構(gòu)完成服務(wù)功能相互獨(dú)立的體系，以能夠?qū)崿F(xiàn)分開(kāi)部署，相互沒(méi)有影響。

圖4 應(yīng)用程序系統(tǒng)軟件服務(wù)部分電力營(yíng)銷(xiāo)業(yè)務(wù)

3.3 持續(xù)交付組件

電力云平臺(tái)持續(xù)交付組件是平臺(tái)中相關(guān)電力應(yīng)用微服務(wù)在運(yùn)行環(huán)境中，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、快速靈活性以及可持續(xù)部署，同時(shí)以上微服務(wù)本身具備可編程配置，對(duì)其維護(hù)以及擴(kuò)展提供了便利。其中微服務(wù)持續(xù)交付流程見(jiàn)圖5。

圖5 微服務(wù)持續(xù)交付流程

3.4 服務(wù)注冊(cè)中心

在微服務(wù)架構(gòu)中，服務(wù)注冊(cè)中心則是重要組件之一，依照運(yùn)行環(huán)境的變化，能夠?qū)崿F(xiàn)電力云服務(wù)平臺(tái)中不同服務(wù)實(shí)例在默認(rèn)規(guī)則或策略下實(shí)現(xiàn)改變。電力云服務(wù)平臺(tái)可持續(xù)交付組件中，實(shí)現(xiàn)了多服務(wù)實(shí)例，可以對(duì)其他服務(wù)或外部應(yīng)用訪問(wèn)提供微服務(wù)，在服務(wù)注冊(cè)中心可以實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)例調(diào)用方法、通信協(xié)議等相關(guān)訪問(wèn)信息的詳細(xì)記錄，也可以追蹤不同實(shí)例的運(yùn)行狀況，實(shí)現(xiàn)對(duì)于其運(yùn)行動(dòng)態(tài)信息的檢測(cè)，依照運(yùn)行環(huán)境和運(yùn)行健康情況實(shí)施合理調(diào)整[15]。

客戶端在服務(wù)注冊(cè)中心對(duì)某個(gè)服務(wù)實(shí)施訪問(wèn)的過(guò)程中，可先將其提交到分發(fā)層，分發(fā)層在查詢后結(jié)合分發(fā)路由策略可以實(shí)現(xiàn)服務(wù)實(shí)例的定位。也能夠依照請(qǐng)求負(fù)載及活動(dòng)狀態(tài)下的服務(wù)實(shí)例數(shù)量，制定相應(yīng)的調(diào)度策略。通常是在多個(gè)微服務(wù)協(xié)同合作中實(shí)現(xiàn)多個(gè)場(chǎng)景的定位及發(fā)現(xiàn)服務(wù)。

3.5 服務(wù)網(wǎng)關(guān)

在電力云服務(wù)平臺(tái)上，服務(wù)網(wǎng)關(guān)是統(tǒng)一訪問(wèn)入口，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部所有服務(wù)信息的封裝。在運(yùn)行中的功能主要為：可以依照一定條件實(shí)現(xiàn)平臺(tái)支持外部調(diào)用，其中調(diào)度中的云計(jì)算節(jié)點(diǎn)算法程序代碼如下所示。對(duì)請(qǐng)求攔截、預(yù)處理以及規(guī)模匹配等提供支持；可以提供執(zhí)行結(jié)果緩存機(jī)制，緩存一定時(shí)間間隔中的結(jié)果數(shù)據(jù)；能夠提供協(xié)議轉(zhuǎn)換、負(fù)載均衡等相關(guān)策略，實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)服務(wù)的優(yōu)化改進(jìn)[16]。

4 系統(tǒng)測(cè)試

針對(duì)文中完成的系統(tǒng)性能實(shí)施測(cè)試，以能夠?qū)ο到y(tǒng)的正常運(yùn)行進(jìn)行分析，探討系統(tǒng)功能和性能是否可以滿足實(shí)際需求。在完成測(cè)試環(huán)境建構(gòu)后，依照測(cè)試內(nèi)容要求實(shí)施測(cè)試。

4.1 系統(tǒng)基本響應(yīng)時(shí)間測(cè)試

針對(duì)系統(tǒng)中的不同操作實(shí)施模擬測(cè)試，各項(xiàng)指標(biāo)性能要求見(jiàn)表1。該系統(tǒng)測(cè)試結(jié)果顯示各項(xiàng)指標(biāo)均能夠滿足相關(guān)要求。

表1 系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間性能指標(biāo)

4.2 系統(tǒng)負(fù)荷率指標(biāo)測(cè)試

針對(duì)不同節(jié)點(diǎn)性能和網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷率，在計(jì)算機(jī)性能測(cè)試分析系統(tǒng)以及網(wǎng)絡(luò)測(cè)試系統(tǒng)的應(yīng)用下，對(duì)其實(shí)施監(jiān)視，檢測(cè)結(jié)果顯示，正常和事故情況下均可以滿足相關(guān)要求。具體為：正常運(yùn)行中CPU 負(fù)荷率在25%以下，單網(wǎng)負(fù)荷率在15%以下；事故情況下，CPU負(fù)荷率在35%以下，單網(wǎng)負(fù)荷率在24%以下。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)以上分析研究基于微服務(wù)架構(gòu)完成的電力云平臺(tái)，得出了以下結(jié)論，主要為：

第一，基于微服務(wù)架構(gòu)的電力云服務(wù)平臺(tái)，在運(yùn)行過(guò)程中完成電力微服務(wù)開(kāi)發(fā)后，能夠在持續(xù)交付組件的應(yīng)用下完成部署和驗(yàn)證工作，依照服務(wù)請(qǐng)求提供相應(yīng)微服務(wù)，對(duì)于不合理請(qǐng)求也能夠?qū)崿F(xiàn)篩選和定位，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)服務(wù)工作的有效管理，確保系統(tǒng)正常穩(wěn)定運(yùn)行。

第二，微服務(wù)架構(gòu)下完成的電力云服務(wù)平臺(tái)，通過(guò)一系列技術(shù)，具體為在數(shù)據(jù)處理、信息整合以及創(chuàng)新功能架構(gòu)等基礎(chǔ)上，可以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)對(duì)電力云服務(wù)平臺(tái)服務(wù)質(zhì)量的優(yōu)化，同時(shí)也能夠進(jìn)一步提升平臺(tái)的可擴(kuò)展性，為電力云服務(wù)平臺(tái)建構(gòu)發(fā)展提供相應(yīng)的參考方向，有效促進(jìn)信息環(huán)境下電力云服務(wù)平臺(tái)的優(yōu)化發(fā)展。

第三，針對(duì)系統(tǒng)性能測(cè)試實(shí)施分析，各項(xiàng)指標(biāo)運(yùn)行和節(jié)點(diǎn)性能、網(wǎng)絡(luò)負(fù)載率均能夠滿足要求。