CN105072021B - 一种调度自动化系统跨网段的消息转发方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种调度自动化系统跨网段的消息转发方法，其特征在于，发送端系统与接收端系统的消息转发服务器均采用双机冗余配置，双机之间采用一主机一备机方式运行；发送端系统与接收端系统之间采用广域双网冗余配置，每台消息转发服务器均与广域双网连接；当发送端系统向接收端系统进行单向消息转发时，接收端系统不向发送端系统发送反馈报文。满足了调度自动化系统不同网段之间高性能、高可靠实时消息转发的需要；进一步的，确保消息唯一性。
Description
技术领域
本发明涉及一种调度自动化系统跨网段的消息转发方法。
背景技术
调度自动化系统之间存在着紧密的联系，包括横向的安全分区之间、功能分区之间以及纵向的调度机构之间均存在大量的实时消息转发。根据电力二次系统安全防护要求，电网调度自动化系统划分成安全一区实时生产控制系统、安全二区非实时生产控制系统、安全三区生产管理系统，安全分区之间通过防火墙、加密装置、安全隔离等设备增加安全防护。安全一区实时生产系统需要将封锁、置数、实时数据、重要告警等实时消息转发给安全二区、安全三区。
随着电网调度一体化运行和统一协调控制技术的推进，调度机构之间依赖和耦合度越来越高，省地一体化、地县一体化、区域互备等一体化调度系统陆续得到推广应用，系统之间的实时数据、重要告警等实时消息需要转发。
现有技术中，在进行跨网段消息转发时存在如下问题：
（1）网段之间的双网发生单点故障、转发节点发生单点故障时消息存在丢失。
（2）转发消息时转发性能较低，无法充分利用网络带宽。
（3）转发消息后存在消息重复问题。
综上所述，如何实现调度自动化系统网段之间高性能、高可靠的转发实时消息，并确保消息唯一性是本领域技术人员迫切需要解决的问题。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种调度自动化系统跨网段的消息转发方法，满足了调度自动化系统不同网段之间高性能、高可靠实时消息转发的需要；进一步的，确保消息唯一性。
为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：
一种调度自动化系统跨网段的消息转发方法，其特征在于，发送端系统与接收端系统的消息转发服务器均采用双机冗余配置，双机之间采用一主机一备机方式运行；发送端系统与接收端系统之间采用广域双网冗余配置，每台消息转发服务器均与广域双网连接；当发送端系统向接收端系统进行单向消息转发时，接收端系统不向发送端系统发送反馈报文。
优选，消息转发具体包括如下步骤：
（1）发送端系统的应用进程调用消息总线发送消息，消息总线为每条消息编码一个ID，该ID在发送端系统和接收端系统中均具有唯一性；
（2）发送端系统的消息转发服务器从消息总线接收待转发消息，其中，发送端系统的消息转发服务主机和备机订阅相同通道的消息，主备机同时接收消息；
（3）发送端系统的消息转发服务器将消息转发给接收端系统的消息转发服务器；
（4）接收端系统的消息转发服务器收到消息后调用消息总线将消息发送给本系统的接收节点；
（5）接收端系统的应用进程通过调用消息总线接收消息，其中，接收端系统的消息总线根据消息ID过滤掉重复的消息。
本发明的有益效果是：
本发明不依赖特殊网络设备，通过软件方式解决网络及转发节点发生单点故障时消息丢失问题，确保消息可靠转发，转发过程中不需要反馈报文，具备高吞吐量传输性能，并解决了重复消息问题，实现了高性能、高可靠实时消息转发。进一步的，消息总线通过消息ID过滤掉重复消息，上层高级应用进程从消息总线接收具有唯一性的消息。
附图说明
图1是本发明调度自动化系统跨网段的消息转发方法中的网络拓扑图；
图2是本发明调度自动化系统跨网段的消息转发方法流程图；
图3是本发明发送端系统消息转发示意图；
图4是本发明接收端系统消息转发示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体的实施例对本发明技术方案作进一步的详细描述，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
一种调度自动化系统跨网段的消息转发方法，其中图1是其网络拓扑图，发送端系统与接收端系统的消息转发服务器均采用双机冗余配置，即每个调度系统配置冗余消息转发服务器，通过集群软件（比如LifeKeeper、EMCLegato、NECExpress等）管理，双机之间采用一主机一备机方式运行，即消息转发主机和消息转发备机。而且，发送端系统与接收端系统之间采用广域双网冗余（广域双网冗余是指在地理上广域的两个系统之间采用独立的两个网络链路连接，目的是冗余互备，防止因单个网络链路故障导致系统之间无法通信）配置，分别称为调度数据网1#网和调度数据网2#网，双网之间物理独立，即发送端系统与接收端系统之间可以通过其中的任意一个网络相连。
通常，当发送端系统向接收端系统进行单向消息转发时，接收端系统不向发送端系统发送反馈报文，发送端系统与接收端系统之间设置有正向物理隔离设备（如SysKeeper-2000），物理隔离只允许单向传输，比防火墙限制更加严格，用于增加网络通信安全性。
每台消息转发服务器均与广域双网连接，即每台消息转发服务器通过独立网卡分别与1#网、2#网连接，这样发送端每台消息转发服务器均能与接收端系统两台服务器进行通信。系统之间可以单向转发消息也可以双向转发消息，双向转发消息时可以转发不同通道的消息，也可以转发相同通道的消息。
从物理网络拓扑图可以看出，由消息转发服务发送节点、调度数据网、消息转发接收节点组成的拓扑，组成了一个冗余可靠网络结构，当发生任意单点故障时两系统之间仍然可以找到其他路径进行正常通信，如当1#网发生故障时，发送端系统消息转发服务主机可以通过2#网继续与接收端系统消息转发服务器进行通信；当发送端系统消息转发主机发生故障时，发送端系统消息转发备机可以继续进行消息发送；当接收端消息转发服务器发生故障时，发送端系统消息转发服务器可以与另一个接收端消息转发服务器建立连接继续通信。
优选，消息转发的过程如图2-4所示，具体包括如下步骤：
（1）发送端系统的应用进程调用消息总线发送消息，消息总线为每条消息编码一个ID，该ID在发送端系统和接收端系统中均具有唯一性；
（2）发送端系统的消息转发服务器从消息总线接收待转发消息，其中，发送端系统的消息转发服务主机和备机订阅相同通道的消息，主备机同时接收消息；
（3）发送端系统的消息转发服务器将消息转发给接收端系统的消息转发服务器；
（4）接收端系统的消息转发服务器收到消息后调用消息总线将消息发送给本系统的接收节点；
（5）接收端系统的应用进程通过调用消息总线接收消息，其中，接收端系统的消息总线根据消息ID过滤掉重复的消息，上层高级应用进程从消息总线接收具有唯一性的消息。
优选：
步骤（2）中，发送端系统的消息转发服务备机接收消息后，将消息按时序缓存一定时间，当发送端系统的消息转发服务备机切换为主机后，向接收端系统发送切换之前缓存的消息，即：发送端消息转发服务主机发生故障时，发送消息转发服务备机自动切换为主机，并将缓存消息发送一次，然后开始承担主机工作。
步骤（3）中，发送端系统的消息转发服务主机向接收端系统发送消息时，按照消息时序发送；发送消息后，将消息按照时序缓存一定时间；其中，发送端系统的消息转发服务主机先与接收端系统的一个消息转发服务节点建立连接，并发送消息，当发送消息失败时，与接收端系统的另一个消息转发服务节点建立连接，并发送缓存消息。
若发送端系统超过一段时间仍无消息需要向接收端转发，发送端系统的消息转发服务主机向接收端系统发送一次心跳报文。
步骤（4）中，接收端系统的消息转发服务器收到消息后，将消息设置转发标识，再调用消息总线将消息发送出去。
步骤（2）中，发送端系统的消息转发服务主机和备机均丢弃带有转发标识的消息。
消息缓存采用二级缓存，一级缓存为内存缓存，二级缓存为文件缓存，当一级缓存满时，将接收时间最早的消息移入二级缓存；当缓存中的消息超过消息时效后，移出缓冲区。
消息转发服务主机启动后先订阅需要转发的消息，接收到消息后，将消息缓存下来，并将消息发送到接收端消息转发服务器，如果发送成功，则继续接收消息；若发送失败或尚未建立链接时，切换到接收端系统另一消息转发服务服务器，与之建立链接，并将缓存消息重新发送一次，再发送当前消息。本发明不依赖特殊网络设备，通过软件方式解决网络及转发节点发生单点故障时消息丢失问题，确保消息可靠转发，转发过程中不需要反馈报文，具备高吞吐量传输性能，并解决了重复消息问题，实现了高性能、高可靠实时消息转发。进一步的，消息总线通过消息ID过滤掉重复消息，上层高级应用进程从消息总线接收具有唯一性的消息。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或者等效流程变换，或者直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (5)
1.一种调度自动化系统跨网段的消息转发方法，其特征在于，发送端系统与接收端系统的消息转发服务器均采用双机冗余配置，双机之间采用一主机一备机方式运行；发送端系统与接收端系统之间采用广域双网冗余配置，每台消息转发服务器均与广域双网连接；当发送端系统向接收端系统进行单向消息转发时，接收端系统不向发送端系统发送反馈报文；
消息转发具体包括如下步骤：
（1）发送端系统的应用进程调用消息总线发送消息，消息总线为每条消息编码一个ID，该ID在发送端系统和接收端系统中均具有唯一性；
（2）发送端系统的消息转发服务器从消息总线接收待转发消息，其中，发送端系统的消息转发服务主机和备机订阅相同通道的消息，主备机同时接收消息；
（3）发送端系统的消息转发服务器将消息转发给接收端系统的消息转发服务器；
（4）接收端系统的消息转发服务器收到消息后调用消息总线将消息发送给本系统的接收节点；
（5）接收端系统的应用进程通过调用消息总线接收消息，其中，接收端系统的消息总线根据消息ID过滤掉重复的消息；
步骤（2）中，发送端系统的消息转发服务备机接收消息后，将消息按时序缓存一定时间，当发送端系统的消息转发服务备机切换为主机后，向接收端系统发送切换之前缓存的消息；
步骤（3）中，发送端系统的消息转发服务主机向接收端系统发送消息时，按照消息时序发送；发送消息后，将消息按照时序缓存一定时间；其中，发送端系统的消息转发服务主机先与接收端系统的一个消息转发服务节点建立连接，并发送消息，当发送消息失败时，与接收端系统的另一个消息转发服务节点建立连接，并发送缓存消息。
2.根据权利要求1所述的一种调度自动化系统跨网段的消息转发方法，其特征在于，若发送端系统超过一段时间仍无消息需要向接收端转发，发送端系统的消息转发服务主机向接收端系统发送一次心跳报文。
3.根据权利要求1所述的一种调度自动化系统跨网段的消息转发方法，其特征在于，步骤（4）中，接收端系统的消息转发服务器收到消息后，将消息设置转发标识，再调用消息总线将消息发送出去。
4.根据权利要求3所述的一种调度自动化系统跨网段的消息转发方法，其特征在于，步骤（2）中，发送端系统的消息转发服务主机和备机均丢弃带有转发标识的消息。
5.根据权利要求1所述的一种调度自动化系统跨网段的消息转发方法，其特征在于，消息缓存采用二级缓存，一级缓存为内存缓存，二级缓存为文件缓存，当一级缓存满时，将接收时间最早的消息移入二级缓存；当缓存中的消息超过消息时效后，移出缓冲区。
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