毛正雄 杨震乾 薛永军

摘要：随着信息通信技术推动智能电网创新发展工作的开展，电力云平台的建设举足轻重，并在业务集成、数据共享等方面取得了突破性进展，然而业务功能的迅速增加及系统规模的膨胀给电力云建设带来了新的挑战。文章分析了电力企业实时通信服务架构及微服务的内涵，并对微服务下电力实时通信服务平台的结构、优化路径和具体设计展开分析。

【关键词】微服务 电力企业 实时通信服务 服务架构

1 引言

目前，隨着智能电网的快速发展，全球能源互联网建设工作的不断推进，电力企业实时通信发展势头迅猛，使得电力系统及平台建设规模不断扩大，功能不断增多，性能不断提高。与此同时，电力实时通信服务平台也产生出一些问题：

（1）单体应用更加繁杂，因此维护、升级更新的难度加大；

（2）不能独立更新应用的某一部分，需要对整个应用进行重新部署；

（3）系统功能因业务管理方式不同、边界模糊、效率低下等问题导致重建。

因此，需要在分布式架构、模块化开发的战略基础上寻找一种模式来搭建好电力云平台。就目前而言，微服务架构是一种理想的方案。

2 电力企业实时通信服务架构及微服务内涵

2.1 电力企业实时通信服务架构

2.1.1 传输协议

具体来说，目前较为成熟的网络技术是ISO（国际标准化组织）-OSI（开放系统互连）参考模型，基本上使实时动态监测系统实时通信的需求得到满足。在参考模型ISO-OSI中，至关重要的一层是传输层，是从源端口到目的端口控制数据传输由低至高的最后一层，也是唯一承担控制总体数据的一层。

概括分析，TCP（传输控制协议）、UDP（用户数据包协议）、SPX（序列分组交换协议）、DCCP（数据拥塞控制协议）、SCTP（流控制传输协议）等是构建电网实时数据服务平台的主要传输层协议。针对以上各协议，表1在时效性、可靠性和安全性方面进行简要归纳：

从设计思想与实际运用来探究，SCTP刚开始是用于IP上的传输电话协议，适宜运用于电信网络；SPX则较适合运用于Novell（诺勒）网络，局限于小范围；至于TCP，广泛运用于各类TC P/IP网络，可知其兼容性、可扩展性会比较强，这对于电网信息系统的长期持续发展、兼容扩展来说是非常有利的。由此可见，TCP协议在安全可靠性、兼容通用性、可扩展性方面具有较大优势，所以比较适宜运用于电网实时数据服务平台。

2.1.2 网络结构

一般来说，Client/Server（客户，服务）模式和Browser/Server（浏览器/服务器）模式是实际运用中较为典型的网络结构。通过对两者进行分析，可知Client/Server结构的优势是充分发挥PC客户端的处理能力，在客户端处理好工作后再提交给服务器，客户端响应速度快、服务器负荷轻。与此同时，Client/Server结构也会出现一些弊端，比较突出的有两点：

（1）升级较为困难；

（2）客户端直接访问数据库。

所以Client/Server通常用于范围小的、特定的网络环境，以局域网为基础，通过特定的服务器传输及交换数据。但也正因如此，Client/Server用户群比较稳定，能有效把控信息安全，通常适用于高度机密的信息系统。

相比较而言，Browser/Server结构的最大优势就是无需安装任何专用软件就可在任意地点进行操作，只需一台联网计算机即可使用，客户端在安装、维护和升级方面成本低，且系统扩展简易。Browser/Server无需专门的网络硬件设施，是建立在广域网之上的，与Client/Server相比，适用范围更广，通常只需要有操作系统与浏览器。同时，也正因Browser/Serve建立在广域网之上，可能面对的是未知的用户，Browser/Serve存在着安全可控性相对较弱、服务器运行数据量大的弊端。因相关软件只在服务器端上安装，网络管理者只需管理服务器，所有的客户端只有浏览器，在服务器端上，是通过浏览器平台来实现用户界面，极少在网站前台实现，网络管理者只需维护好硬件设施。但是，若应用服务器运行数据量过大，服务器会出现“瘫痪”问题甚至引起严重后果。表2中是对Client/Server模式与Browser/Serve模式的优缺点进行比较：

概括分析，Client/Server模式更加适用于电网实时数据服务平台。

2.2 微服务的内涵

微服务架构最开始是国外知名互联网公司（亚马逊、亿贝、Nefflix等）从实践中逐渐摸索出来，用来处理复杂的应用系统架构，即以相互独立的业务单元形式将其分解成多个服务，并通过合适的技术围绕指定业务来实现。在服务独立运行过程中，形成高内聚自治单元，边界分明，通过轻量级通信机制的交流配合来实现完整运用。

微服务架构有着SOA（面向服务的架构）的特点，但与其也有所区别。SOA是在ESB（企业服务总线）基础上进行操作的模式。其主要表现在服务松散、独立性强、自治性强，相对于传统ESB开发程度简单，其具有灵活性、易实施性及可扩展性的特点。伴随着互联网高速发展，在快捷开发、持续交付、虚拟化技术与DevOps文化等理念快速兴起的推动下形成了微服务架构理念。在微服务架构规划的基础上，企业移动办公平台可将传统PC端复杂的应用系统分解成功能不同的微服务接口而不干扰现有业务的运行，快速重构适用在耦合度低、扩展性强、调节性好的移动端应用系统，在平台建设上往往是通过局部新增、更改等来演进系统。而从客观上看，微服务架构服务间的变化周期是不同步的，在升级部署时，只需对局部落后的组件进行更新，同时，在架构属性上也呈现出渐进式演进规律的特点。

3 微服务下电力实时通信服务平台的结构

基础设施服务、平台服务以及云服务中心三个部分共同组成了微服务下电力实时通信服务平台。基础设施和平台服务两层联系紧密，云服务中心服务总线呈现出分布式结构，一键化部署，全链路监控。电力实时通信和云服务平台总体结构如图1所示。

3.1 平台服务层

平台服务层包含平台组件及应用管理的服务。组件服务包括统一权限与流程、数据传输、应用中问件、集中式与分布式数据库、大数据平台、ETL等。应用管理服务是针对电力云平台承载的应用进行管理，有着弹性收缩、故障自愈、自动化部署及全链路监控等功能。首先，平台中的各组件依据自身特性，实现不同层次的服务，并向云服务中心相关接口提供多种服务；其次，云服务中心调用接口统一对外提供多种服务，并支持服務与业务绑定。

3.2 基础设施服务层

基础设施服务层提供计算、存储、负载均衡等服务。其中，云资源管理及云操作系统给计算服务提供接口，由云服务中心进行整合，提供虚拟机、容器等计算服务：储存服务的接口提供也与计算服务类似，最终对外提供集中式及分布式存储服务：负载均衡服务由负载均衡器提供接口，通过云服务中心结合后进行监控、部署，对各组件及全局的应用访问路由进行自动配置。

3.3 电力实时通信服务中心

电力实时通信服务中心包括云控制台、部署配置和监控调度。其中，云控制台是整个结构的门户，是外界使用平台服务的唯一入口，也是对外服务的统一出口：部署配置基于虚拟机和容器部署，为应用和电力平台各组件运行环境提供编排功能，支持服务性及动态部署；监控调度通过收集全链路监控数据，根据假设的调度方略，提供由下至上的弹性调度能力。

4 微服务下电力实时通信服务平台的优化

从现有情况来看，实时通信服务平台主要有3种缺陷：首先，各个相关组件缺乏相同的页而设计、服务标准规格不一、服务实施端口操作繁杂：其次，各个相关组件服务的实施、组成、选调的方法区别过大；再次，各种类型的软件和组件在进行计划、调配、监督时都要按照各自方式进行处理。根据以上问题，本文超越固有的设计观点，针对电力实时通讯服务平台框架开展微服务，把电力应用实施中繁复的经营领域分为几个微服务，使其粒度进一步细化、耦合度进一步降低，而且重复使用率进一步提高。关于在电力云内增设的电力软件，当然也应当从微服务建设角度设计软件的经营活动思维规划与实施的可行性。微服务框架建设应当注意思考下而几个问题：

4.1 建立统一的服务问通信机制

从运行进程上来说，微服务之问是各自独立的，应当设计一致的运行程序问交流方式以达到交互的目的，建立各个微服务的联系。运行程序问交流方式的设计要特别注意考虑如下几点：

4.1.1 使用规范的服务标识

其作为一个相关服务的API规定独一无二的表述性标识，这个时候要确保它具有兼容的特性，同时还要思考一个交流服务的各个版式、各个状态相应的同时存在多种实际情境时要怎样展开表述。

4.1.2 交流服务齐发监控措施

在客户端口进行一次请示，这时也许会同时得到若干个交流服务实际情境的回应，在这样的情况下应当制定交流服务之问的齐发措施，同时监督和管理多个实际例子。

4.1.3 处理局部功效失灵

交流服务选调时可能存在服务交流内部问题、网络问题、选调超时等突发情境，从而出现选调障碍、现在占有数据得不到扩散等情况。关于上而的各种情境要使用对应的措施，通常有超时重新尝试、熔断限制流量等措施。

4.1.4 同步请示回应模型

在第一次请示发出之后，客户端口程序的实施受阻不畅，到接收服务交流端口的响应数据。比如http的RESTful、在XML和SOAP（非抽象对象访问规定）基础上的WebService、RPC（在程序化和反程序化规定基础上的远距离选调）等等。

4.1.5 非同步数据交流模型

客户端口第一次请示出来后，根据自己的项目活动方式持续实施，不需要服务交流端口的回应，当服务交流端口实施了回应，服务交流客户端口以回调的办法自己解决。比如AMQP的Rabbit MQ以及Apache的ActiveMQ等等。

4.1.6 对交流服务实施成果进行缓存

在某种意义上，经过对实施成果的缓存能够使组织结构性进一步巩固，特别是多次选调的交流服务，能够很快得到运算数据，因此缓存交流服务是非常关键的。

4.2 服务注册与发现机制

在电力即使交流服务通信平台中，服务交流登记与发展程序给各种交流服务展开定位提供了方便，为确保各个交流的有效性，需要设计一个随时翻新的、实效性较高的服务交流登记与发展枢纽。服务交流登记有自登记和被登记两个方而，当中，自登记属于服务交流实际情境主动登记到服务登记与发展枢纽，并使用心跳显示策略决定登记数据的合理可行性。被登记不同于自登记，是指服务登记与发展枢纽自主去寻找新的交流实际例子，比如：经过数据计划或服务信息例子情境征订，从而开展服务定位。

服务交流寻找包括服务选调方探究和分配交流服务寻找到两种不同情境。服务交流信息选调方发现指的是在服务交流信息请示者根据规定的方案选用某一交流信息服务的几个实际情境同时给出请示；分配层信息交流服务寻找指的是服务数据请示者给分配层发出请示，通过分配层寻找服务登记与发展枢纽，并根据分配路由措施来对服务实例进行定位。

4.3 服务可持续交付

服务信息可持久交流是指在电力即时通信服务信息提供平台当中，各个微服务可以持久根据规定化程序展开交付，也可解释为某个电力应用软件根据微服务框架观点在设计、规划实施及维修进程中拥有可持久性，同时按照各个样板及实施过程，各个微服务在展开时也许拥有很多的情境，电力即时数据交流通信平台应该对其展开统一的监督，并保障具有实效性的实施情境，从而使得各个数据服务信息例子可拥有安全平稳性的服务。服务可持久交流保障了微服务框架的有效展开。

5 基于微服务架构的电力实时通信平台设计

建设在微服务数据基础上的电力即时信息交流通信平台第一应当把复杂的项目抽象为更细的因子展开持续使用的服务，并根据项目功能把各个微服务信息进行集合。在微服务框架基础上的电力即时信息交流通信平台框架如图2。

在电力微服务软件构建发展形成后，经过连续交付组件对其展开布置、检验，并交付到电力即时交流通信平台中，另外在服务登记枢纽进行登记。服务请示者经过平台服务层中的平台组件微服务提出请示，服务网络关卡经过固定的措施对请示数据展开阻碍和定位。电力即时信息交流数据中负责组织实施监控的组块也是该平台内的微服务。

5.1 持续交付组件

在电力即时交流通信服务平台中，连续交付组件最重要的是把平台上的各个电力软件微服务展开自主化，连续、快捷地布置到实施情境中，另外将这些微服务进行编程，使其拥有维修方便、更新快捷，拓展迅速的性质。

5.2 服务注册中心

微服务框架中的关键组件是服务登记枢纽，在电力即时交流通信服務平台中，在实施情境、默认程序发生变化之时，各种服务的实际例子也随之产生改变。可连续交付组件实施若干个提供给其他交流服务或者外在软件展开探访的微服务实际情境，尽管服务登记枢纽电力即时交流通信服务平台记载着各个实际情境的选调方式、通信规定等探访数据。另外服务等级枢纽负责对各个实际例子实施时的实时数据展开监督，并跟踪其实施情况，同时按照其良好情况及网络情境的不同展开相应的变动。当客户端口探访服务登记枢纽的各个数据信息技术服务时，第一，向分配层发出请示，分配层服务等级枢纽展开调查并根据分配路由措施对服务数据实际情境展开定位。另外，分配层还应该按照请示负载且处在活跃动态的服务数据实际情境数据来选用调配措施。更多的是关于各个微服务协议方案交流时怎样定位和发展服务信息的情境。

5.3 服务网关

电力即时交流通信服务平台的规范探访端口是服务网络关口，其封闭安装了平台内在的一切服务数据。通常包含有下而的作用：

（1）在特定情境下，保证将电力即时交流通信服务平台中的服务透露给外部选用；

（2）保证对请示的阻挡、预先解决、大小配对等：

（3）供给请示分配路由、协商转化、安全保护、负载平衡等措施；

（4）供给实施成果缓存制度，在规定时问问隙内的实施成果数据可实施缓存。

6 结论

文章经过研究电力即时交流通信服务平台已有框架的特性及缺陷，分析了微服务框架的建设观点和有利条件，指出了电力即时交流通信服务框架的优化措施，并且对微服务框架下电力云平台的核心组件展开了深层次的探讨。经过将微服务框架运用到电力即时交流通信服务平台的建设，成功化解了电力即时交流通信服务平台固有的规格不一、构架繁杂等缺陷，达到了平台中各种服务信息的低耦合、可伸展、容易拓展的目的，方便了平台的优化和维护。

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