最新故障錄波聯(lián)網(wǎng)多機在線切換方案設計與實現(xiàn)

故障錄波聯(lián)網(wǎng)多機在線切換方案設計與實現(xiàn)最新好資料推薦-如有侵權請聯(lián)系網(wǎng)站刪除最新好資料推薦-如有侵權請聯(lián)系網(wǎng)站刪除精品好資料-如有侵權請聯(lián)系網(wǎng)站刪除精品好資料-如有侵權請聯(lián)系網(wǎng)站刪除最新好資料推薦-如有侵權請聯(lián)系網(wǎng)站刪除精品好資料-如有侵權請聯(lián)系網(wǎng)站刪除故障錄波聯(lián)網(wǎng)多機在線切換方案設計與實現(xiàn)摘要：本文介紹了故障信息系統(tǒng)在我國電力系統(tǒng)的應用現(xiàn)狀，結合實際應用分析了故障信息系統(tǒng)的總體架構，對系統(tǒng)中的多服務器在線管理角色及功能定義進行了闡述，提出了支持多服務器智能在線切換方案設計與實現(xiàn)方法。利用軟件行業(yè)測試規(guī)范及國網(wǎng)主站驗收規(guī)范對功能及性能進行了測試，測試結果表明本文技術方案完全符合標準要求。驗證了該技術可行性，能夠很好地滿足電力系統(tǒng)客戶對數(shù)據(jù)完整可靠，服務器軟硬件靈活配置的要求，為電力系統(tǒng)多服務器冗余軟件系統(tǒng)研究提供了一個新思路。關鍵詞：故障信息處理系統(tǒng)多機在線切換切換策略中圖分類號：TM938文獻標識碼：A文章編號：1007-9416（2014）03-0149-03故障信息系統(tǒng)，是一套采集子站一二次設備信息的系統(tǒng)，利用先進的通訊、計算機、自動控制、傳感器技術，實現(xiàn)對電網(wǎng)復雜運行環(huán)境中各類設備狀態(tài)的獲取和特定對象行為的監(jiān)視及智能控制[1]。通過故障信息系統(tǒng)采集終端實時采集電網(wǎng)內(nèi)子站二次設備的運行信息，能及時監(jiān)視設備運行狀態(tài)，并對設備行為進行故障預測，也能根據(jù)系統(tǒng)各個子站采集的數(shù)據(jù)進行高級分析應用，系統(tǒng)對電網(wǎng)的安全運行提供事前監(jiān)視、事后數(shù)據(jù)分析故障定位、隔離故障、快速恢復供電的作用。為電力系統(tǒng)管理部門決策提供依據(jù)。為電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行提供保障。本文介紹了故障信息系統(tǒng)在我國電力系統(tǒng)的應用現(xiàn)狀，結合實際應用，分析了故障信息系統(tǒng)的總體架構，對系統(tǒng)中的多服務器在線管理角色及功能定義進行了闡述，提出了支持多服務器智能在線切換方案設計與實現(xiàn)方法。利用軟件行業(yè)測試規(guī)范及國網(wǎng)主站驗收規(guī)范對系統(tǒng)的功能及性能進行了測試。1系統(tǒng)設計1.1背景在故障信息主站系統(tǒng)中，典型配置包括數(shù)據(jù)服務器、通信服務器、應用服務器。（1）數(shù)據(jù)服務器：用于提供保存系統(tǒng)模型配置、歷史數(shù)據(jù)入庫及檢索。（2）通信服務器：用于接入各個子站端采集終端，把各個廠家或不同地區(qū)通信協(xié)議進行轉(zhuǎn)換，統(tǒng)一為系統(tǒng)內(nèi)部可識別格式的數(shù)據(jù)，并對系統(tǒng)內(nèi)所有前后臺運行模塊提供通信支持。（3）應用服務器：用于在接收到的基礎數(shù)據(jù)上進行高級應用，以支持客戶基于海量基礎數(shù)據(jù)的高級分析。故障信息主站系統(tǒng)典型結構如（圖1）所示。在此體系中，通信服務器作為主站系統(tǒng)與子站系統(tǒng)的通信樞紐，承擔了極端情況下海量數(shù)據(jù)的傳輸任務，是決定整體系統(tǒng)性能的最重要部分。運行時同時作為內(nèi)網(wǎng)與數(shù)據(jù)網(wǎng)的連接點，實現(xiàn)與各子站系統(tǒng)的遠程信息交互，對其穩(wěn)定性和安全性要求較高，因此通常要求在設計時進行冗余配置提高可靠性。無冗余配置的單機單網(wǎng)模式在實際運行中越來越少。對規(guī)模較大的系統(tǒng)一般推薦雙重冗余組網(wǎng)方式[2-4]。目前已經(jīng)實現(xiàn)了數(shù)據(jù)服務器的冗余配置及網(wǎng)絡的冗余配置。數(shù)據(jù)服務器通過集群軟件如HA及共享的磁盤陣列實現(xiàn)了雙機互備。雙網(wǎng)互備分為兩塊：內(nèi)網(wǎng)的雙網(wǎng)互備和數(shù)據(jù)網(wǎng)通道的雙網(wǎng)互備。對于內(nèi)網(wǎng)，目前幾乎所有的主站都是雙網(wǎng)配置，硬件上使用兩臺交換機組成獨立的兩個子網(wǎng)，各服務器與工作站使用獨立的網(wǎng)卡接入各子網(wǎng)，軟件上各客戶端程序自動進行的網(wǎng)絡通道的切換，完成與目標服務器的連接。對于數(shù)據(jù)網(wǎng)，軟件上各類與子站通信的規(guī)約子程序已經(jīng)實現(xiàn)了與子站的雙通道的自動切換，硬件上則依賴于各地數(shù)據(jù)網(wǎng)的建設及通道的分配情況，目前大多數(shù)主站的數(shù)據(jù)網(wǎng)通道是單通道運行。故障信息系統(tǒng)主站接入子站的規(guī)模越來越大，一般主站接入子站規(guī)模一般都在150個以上，逐漸達到最初設計接入規(guī)模最大限制，后期增加子站的接入，通訊服務器硬件及軟件上承擔負載壓力也越來越大，原來的單機及簡單雙機熱備的模式，慢慢表現(xiàn)出了其局限性，如操作系統(tǒng)方面對進程內(nèi)存分配、線程分配的約束；硬件方面對內(nèi)存及網(wǎng)絡的限制等，通訊服務器可能成為系統(tǒng)中的薄弱環(huán)節(jié)，可能影響整個系統(tǒng)響應速度。在單機及雙機熱備的情況下全部負載（子站）都通入單一服務器接入，單機模式，當服務器崩潰，全部負載即失掉，而多（雙）機互為熱備形式下，備用機平時并不參與負載的接入，只有在運行服務崩潰后才會接管原來的負載，兩者之間硬件使用率并不平衡。備用服務器平時備用時閑置，造成資源成本的浪費。根據(jù)上述情況。有必要對上述情況提出新的多機雙網(wǎng)方案。多機雙網(wǎng)的目的在于通過冗余配置提高系統(tǒng)的可用性，使得系統(tǒng)發(fā)生故障時能夠在短時間內(nèi)恢復正常，避免長時間的服務中斷，保證系統(tǒng)長期、可靠的服務。多機是指通過服務器（這里指通信服務器）的冗余配置，使用多臺服務器，相互備份，共同執(zhí)行同一服務。當一臺服務器出現(xiàn)故障時，可以由其他服務器接管故障服務器提供服務，從而保證系統(tǒng)能夠持續(xù)提供服務。雙網(wǎng)是指通過網(wǎng)絡通道的冗余配置，使用兩個獨立的子網(wǎng)，互為備份，使得系統(tǒng)中的設備在出現(xiàn)網(wǎng)絡故障時能夠有備用的通道進行互聯(lián)。1.2目標多機雙網(wǎng)設計目標是在現(xiàn)有基礎上，增加通信服務器的冗余配置，使得通信服務器達到在線熱備負載分配的目標。系統(tǒng)具備分組運行的能力，組內(nèi)的服務器冗余配置、相互熱備，各前端客戶可以運行于某個組、也可以同時運行于多個組，基于上述設計的系統(tǒng)結構圖如（圖2）所示。不同的分組之間獨立運行，各服務器只關心自己所屬分組內(nèi)的服務器的運行工況，切換邏輯只對組內(nèi)生效?？蛻舳丝梢钥缃M運行，接收所屬各分組的服務器的心跳，并與各服務器通信。圖3為單組運行時多通信服務器冗余配置的拓撲結構圖。由于服務器的切換邏輯只在組內(nèi)生效。對于通信服務器的多機運行模式，考慮通過配置來實現(xiàn)兼容兩種模式：主從模式（Active/Standby）和互備模式（Active/Active）。主從模式（Active/Standby）：所有服務器均運行相同的服務，一臺服務器在線運行（Active）時，其他服務器作為備用機處于待機狀態(tài)（Standby），當Active服務器出現(xiàn)故障時，通過心跳的判斷，Standby服務器自動激活（有多臺Standby機器時根據(jù)預設規(guī)則處理），接管所有的服務?；淠Ｊ剑ˋctive/Active）：所有服務器均運行不同的服務（對于通信服務器是指負責與不同的子站通信），所有的服務器均為在線狀態(tài)（Active），當一臺服務器出現(xiàn)故障時，其他服務器根據(jù)預設規(guī)則自動接管該服務器負責的子站的通信。2功能設計本文設計涵蓋電力系統(tǒng)各級別用戶的使用要求，軟硬件可以靈活配置。具有以下三種模式。2.1單機模式服務器單機單獨運行，此模式具有成本低，實施方便，維護簡單的特點，在此模式下，并不需要進行服務器切換，但在線管理模塊具備以下功能，以支持此模式可以隨時擴展為其它兩種模式。單機模式提供以下功能：（1）從數(shù)據(jù)庫讀取本服務器組對應的所有子站的配置；（2）通過回調(diào)函數(shù)通知在線狀態(tài)及子站列表；（3）定時發(fā)送心跳報文。2.2Active/Standby模式多服務器互備運行，只有一臺服務器在線，其他機器處于熱備狀態(tài)，是現(xiàn)階段實際運行中典型雙機熱備形式。但其切換邏輯并未考慮服務器自身狀態(tài)，而是較簡單切換處理，應用中不是非常靈活，在新方案將增加在切換時增加對各個服務器當前狀態(tài)的判斷以選擇最優(yōu)方式進行功換。Active/Standby模式提供以下功能：（1）從數(shù)據(jù)庫讀取本服務器組對應的所有子站的配置；（2）根據(jù)配置負載最優(yōu)的機器切為在線狀態(tài)，其他機器切為備用狀態(tài)；（3）通過回調(diào)函數(shù)通知在線狀態(tài)及子站列表；（4）監(jiān)視其他服務器心跳，服務器心跳接收超時或服務器心跳中的運行狀態(tài)為不可用都判為服務器故障；（5）當在線機出現(xiàn)故障時，其他備用機根據(jù)配置負載最優(yōu)的機器切為在線狀態(tài)，其他機器仍為備用狀態(tài)；（6）定時發(fā)送心跳報文；（7）根據(jù)配置，監(jiān)視服務器對應的網(wǎng)關，網(wǎng)關不通時，服務器被認為不可用，切為備用狀態(tài)。2.3Active/Active模式多服務器同時在線運行，根據(jù)預配置各自運行對應的子站，當有服務器故障時，其他服務器通過算法判斷接管該服務器的子站，Active/Active模式提供以下功能：（1）從數(shù)據(jù)庫讀取本服務器對應的所有子站的配置；（2）通過回調(diào)函數(shù)通知在線狀態(tài)（默認是在線狀態(tài)）及子站列表；（3）監(jiān)視其他服務器心跳，服務器心跳接受超時或服務器心跳中的運行狀態(tài)為不可用都判為服務器故障；（4）當有機器出現(xiàn)故障時，判斷該機器對應的子站是被哪臺服務器接管，該服務器是否故障，如果故障的話，則由負載最優(yōu)的服務器接管該服務器的子站；（5）本服務器若接管了其他服務器的子站，則要判斷該服務器是否恢復，如已恢復則應該卸載該服務器的子站；（6）定時發(fā)送心跳報文；（7）根據(jù)配置，監(jiān)視服務器對應的網(wǎng)關，網(wǎng)關不通時，服務器被認為不可用。3系統(tǒng)實現(xiàn)根據(jù)方案設計要求，本文設計一套邏輯機制來實現(xiàn)各個服務器定時獲取各個服務器上的相關狀態(tài)，并依據(jù)各個服務器的情況，綜合判斷是否切換或接管負載。3.1心跳收發(fā)（1）由于心跳報文需要向網(wǎng)絡內(nèi)的所有通信節(jié)點（包括各通信服務器和各客戶端）發(fā)送，心跳報文的傳輸采用UDP廣播的模式；（2）心跳報文的傳輸單獨組網(wǎng)，各服務器、工作站使用專用網(wǎng)卡接專用交換機組成專用的心跳網(wǎng)絡。出于成本考慮的需要，也可以使用現(xiàn)有的內(nèi)網(wǎng)雙網(wǎng)作為備選方案；（3）在使用內(nèi)網(wǎng)的雙網(wǎng)時，由于不是心跳專網(wǎng)，為避免受業(yè)務報文傳輸?shù)挠绊懀瑧浞掷秒p網(wǎng)的冗余環(huán)境，發(fā)送心跳時向雙網(wǎng)廣播，接收時應從雙網(wǎng)上同時接收心跳報文，根據(jù)雙網(wǎng)上收到的冗余心跳信息判定服務器的狀態(tài)；（4）心跳的間隔默認定為20s，并可配置。3.2心跳內(nèi)容系統(tǒng)中需要的心跳報文有兩類：一是服務器發(fā)出的心跳通知報文，用于向其他通信節(jié)點通知本服務器的工況狀態(tài)；二是客戶端發(fā)出的手動切換的通知用于向各服務器下發(fā)手動切換的請求心跳報文并提供以下信息：報文類型、源地址、服務器標識、分組號、服務器可用狀態(tài)、在線狀態(tài)（Active/Standby）、時標、負載評分、掛載的子站列表等信息。3.3故障判斷對于服務器故障的判斷，考慮一定的時間間隔內(nèi)無心跳判為故障或收到心跳但可用狀態(tài)為“不可用”。平時應通過ping操作判斷各服務器心跳地址的工況，對于心跳地址ping不通的服務器應視為狀態(tài)未知，不考慮進行切換操作，避免服務器間因為網(wǎng)絡不通導致互相收不到心跳后都進行切換重復加載子站的情況。為了提高可靠性，考慮將內(nèi)網(wǎng)作為備用的心跳網(wǎng)絡進行雙重判斷。3.4服務器端處理服務器的處理兩種模式下有所不同。Active/Standby模式：（1）啟動時根據(jù)配置進入Active或Standby狀態(tài)，在線機加載所有子站，備用機不加載子站；（2）對外周期發(fā)送心跳報文通知自己的工況；（3）接收其他服務器的心跳，根據(jù)心跳報文內(nèi)容更新內(nèi)存中各服務器的工況信息；（4）根據(jù)切換規(guī)則進行切換操作，保持一臺服務器在線；（5）當收到客戶端的手動切換通知后，指定的在線機將狀態(tài)設為Active并加載指定的子站，其它服務器將狀態(tài)設為Standby，如果服務器加載了子站則卸載它們。Active/Active模式：（1）啟動時都作為在線機啟動，根據(jù)配置加載默認需加載的子站；（2）對外周期發(fā)送心跳報文通知自己的工況；（3）接收其他服務器的心跳，根據(jù)心跳報文內(nèi)容更新內(nèi)存中各服務器的工況信息；（4）根據(jù)切換規(guī)則進行切換操作，保持在線的服務器可以覆蓋所有的子站；（5）當收到客戶端的手動切換通知后，指定的服務器加載指定的子站，其他服務器判斷自己已加載的子站列表，如果子站被指定加載其他服務器的，則卸載該子站。3.5客戶端處理客戶端接收各服務器的心跳報文，根據(jù)報文維護收到過心跳的服務器的工況狀態(tài)，在連接服務端時，選擇連接所有在線的服務器，這樣客戶端可以不管服務器的運行模式，在Active/Standby模式時同時只有一臺服務器在線；在Active/Active模式時所有在線機可以覆蓋所有子站。各服務器向客戶端分別自動上送。在發(fā)送命令時指定命令的目標子站，然后根據(jù)心跳信息反應的子站分布情況將命令發(fā)給對應的服務器，由該服務器處理命令回復結果。在客戶端需要進行手工切換時，組織手工切換的請求，廣播給所有的服務器，服務器再根據(jù)請求進行切換。4結語本文結合實際分析了故障信息系統(tǒng)的總體結構，根據(jù)系統(tǒng)的特點設計實現(xiàn)多通信服務器在線切換方案，通過系統(tǒng)功能測試，驗證了設計目標，該方案能夠很好地適應故