CN109669410B - 基于多源信息的通信主管理机选举方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于多源信息的通信主管理机选举方法，1、根据每个通信节点的物理位置及重要程度配置通信节点优先级；2、根据单位时间内接收到的来自通信节点的心跳报文数计算每个通信节点的子网生命值；3、开始循环遍历通信节点列表，根据通信节点的优先级、子网生命值、类型，选举新的主管理机、并设置主管理机状态。本发明充分考虑了双网通讯质量的选择因素和通信节点优先级管理因素等多源信息，所选举出的主管理机的通讯质量最优；考虑了对主管理机物理位置的选择因素，所选举出的主管理机的物理位置最优；避免了复杂的检测方法给数据传输带来的性能损失；技术方案简洁、关键步骤清晰、简单易行，具有较优的准确度与执行效率。
Description
技术领域
本发明属于电力系统调度自动化技术领域，具体涉及一种基于多源信息的通信主管理机选举方法。
背景技术
电力调度自动化系统是电网运行控制中枢，承担着组织电网运行、指挥事故处理和恢复等重要任务。提高各级电网调度抵御各类事故、自然灾害和社会突发事件的能力，保证其不间断运行，是电网更好地服务于经济社会发展的关键。为满足调度自动化系统的可靠性要求，通常系统运行在冗余的物理双网网络的通信总线产品之上。同时在国家电网公司电力调度控制系统“三集五大”的建设方针要求下，通信总线在地区电网监控系统中运行在一个以市级地区为中心、向县级地区辐射的星型网络环境下，各县级地区间物理通信处于一种相互隔离状态。
电力调度自动化系统依赖的通信总线是为了满足数据传输可靠性以及各项数据传输需要提出的一类总线产品，该类产品主要遵从国家电网公司提出的《智能电网调度技术支持系统基础平台功能系列规范第404-1部分：消息总线》，以及南方电网公司提出的《QCSG110017.43.1-2012南方电网一体化电网运行智能系统技术规范第4部分：平台第3篇：运行服务总线(OSB)技术规范》等一系列行业技术文件。
通信总线系统在运行的过程中需要选举有且只有一个主管理机(leader)进行诸如统一服务命名、主备通信策略下主通信节点选择、主备通信策略下通信节点发生异动后动态选择与切换主通信节点、负载均衡策略下最佳通信节点的选择等唯一性决策工作，该主管理机在运行过程中需能够与网络内所有通信节点进行通讯。
目前各通信总线软件提供商提供的实现方案，有各自不同的主管理机选举策略，但缺乏适合电力行业冗余双网通讯模式下的主管理机选举方法，没有充分考虑星型网络的物理通信特性，或主管理机选举方法考虑的择优条件太过简单，经过已有选举方法选举出的主管理机并不是最优管理机的问题。
上述问题之所以存在是由于已有的技术方案没有充分选取最优的信息要素或信息要素的重要程度不准确，以及对行业软件的特殊应用领域的理解不足，只是在通用总线技术规范层面进行了约束和要求。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提出了一种基于多源信息的通信主管理机选举方法，在可能存在星型架构的网络环境下、使用双网通讯的过程中，采用简单有效的方法，以管理机优先级、网络通讯质量为核心要素，选择一个通讯可靠度高、物理位置最优的通信节点作为通信总线的主管理机。
在发明中，涉及到了以下技术名词：
通信节点：运行消息中心或服务总线的一台物理主机。
通信代理：模拟通信节点功能跨系统、跨网络通信的代理软件，通常仅承担数据转发功能，不具备通讯管理功能。
主管理机(leader)：在通信总线中承担决策管理职责的通信节点。
备用管理机：在通信总线中作为主管理机的备份通信节点，不承担管理职责，当主管理机下线后，备用管理机自动升级为主管理机。
子网生命值：通信节点中表征某个子网通讯质量的数值，范围0-100，0代表网络中断，数值越大代表网络质量越好；单子网通信节点维护一个子网生命值，双子网通信节点维护两个子网生命值。
本发明所采用的技术方案如下：
基于多源信息的通信主管理机选举方法，包括以下步骤：
步骤1、根据每个通信节点的物理位置及重要程度配置通信节点优先级；
步骤2、根据单位时间内接收到的来自通信节点的心跳报文数计算每个通信节点的子网生命值；
步骤3、开始循环遍历通信节点列表，根据通信节点的优先级、子网生命值、类型，选举新的主管理机、并设置主管理机状态。
本发明的有益效果：
1.充分考虑了双网通讯质量的选择因素和通信节点优先级管理因素等多源全面的信息，所选举出的主管理机的通讯质量最优。
2.充分考虑了对主管理机物理位置的选择因素，所选举出的主管理机的物理位置最优。
3.避免了复杂的检测方法给数据传输带来的性能损失。
4.本方法技术方案简洁、关键步骤清晰、简单易行，在运行时对通信节点性能方面没有明显影响，相对于其他通信总线的主管理机选举方法更简单易行，选举产生的主管理机通讯更安全可靠，具有较优的准确度与执行效率。
附图说明
图1是本发明的选举新的主管理机并设置主管理机状态的逻辑流程框图。
具体实施方式
下面结合附图，具体说明本发明的实施方式。
基于多源信息的通信主管理机选举方法，包括以下步骤：
步骤1、根据每个通信节点的物理位置及重要程度配置通信节点优先级。
根据每个通信节点所处的物理位置以及重要程度的不同，可以配置不同的优先级，可用数值表示，数值越大优先级越高，例如优先级范围为0-3。通信节点优先级配置为0时，则认为该通信节点不参与主管理机选举。约定处于星型网络中心的通信节点配置较高的优先级，处于星型网络末端的通信节点优先级不应高于网络中心的通信节点优先级。
当本通信节点配置优先级为0时，则认为不参与选举，直接结束选举过程。当本通信节点优先级大于0，则继续主管理机选举。
步骤2、根据单位时间内接收到的来自通信节点的心跳报文数计算通信节点的子网生命值。
每个通信节点的物理主机运行上线后，通过组播方式定时向通信网络上发送心跳报文，同时接收其他通信节点的心跳报文。若本通信节点为单子网，则仅通过单子网发送；若本通信节点为双子网，则两个子网同时发送心跳报文。其他已在线通信节点第一次收到新上线通信节点心跳报文后，将该新上线通信节点的子网生命值赋值为100。
通信节点定时递减所有已知通信节点的子网生命值，每次递减的数值为特定数值，例如5，直至递减至0。每个子网分别维护自己的子网生命值，如果通信节点为双子网、则两个子网都递减，如果为单子网、则只递减一个子网。定时递减周期应大于心跳报文定时发送周期。当通信节点再次收到来自某一通信节点某一子网的心跳报文后，将该通信节点的子网生命值复位为100。
通过该方法可以体现子网在一段时间内的网络平均质量，方法简单，可靠度较高。
步骤3、开始循环遍历通信节点列表，根据通信节点的优先级、子网生命值、类型，选举新的主管理机、并设置主管理机状态。如图1所示，是本发明的选举新的主管理机并设置主管理机状态的逻辑流程框图，具体包括以下步骤：
S3.1、通信主管理机选举开始；
S3.2、判断本通信节点优先级是否大于0，如果是、转下一步，如果否、转步骤S3.17；
S3.3、设置候选主管理机与候选备用管理机为空；
S3.4、对本通信节点缓存的通信节点进行排序，每个通信节点都独自进行主管理机选举，它保存着包括自己在内的所有通信节点列表；
S3.5、在排序过程中从列表中删除子网生命值为0的通信节点，不参与主管理机选举；
S3.6、开始循环遍历通信节点列表，读取通信节点各类信息要素：
S3.7、判断通信节点类型是否为通信代理节点，如果否、转下一步，如果是、因通信代理节点仅承担数据转发、所以跳过该通信节点转步骤S3.7继续循环；
S3.8、判断通信节点优先级是否大于0，如果是、转步骤3.10，如果否、转下一步；
S3.9、判断该通信节点是否为主管理机或者备用管理机，如果是、将该通信节点设置为普通通信节点并转步骤S3.7继续循环，如果否、转步骤S3.7继续循环；
S3.10、判断候选主管理机是否为空，如果是、则将该通信节点作为候选主管理机、并转步骤S3.7继续循环，如果否、转下一步；
S3.11、判断候选备用管理机是否为空，如果是、则将该通信节点作为候选备用管理机、并转步骤S3.7继续循环，如果否、转下一步；
S3.12、判断循环结束是否结束，如果是、转下一步，如果否、转步骤S3.7继续循环；
S3.13、判断原本主管理机是否为空，如果是、转下一步，如果否、则不是候选主管理机且不是候选备用管理机、将原本主管理机设置为普通通信节点、转下一步；
S3.14、判断原本备用管理机是否为空，如果是、转下一步，如果否、则不是候选主管理机且不是候选备用管理机、将原本备用管理机设置为普通通信节点、转下一步；
S3.15、判断候选主管理机是否为空，如果是、转下一步，如果否、则原本状态不是主管理机、选举为主管理机、转下一步；
S3.16、判断候选备用管理机是否为空，如果是、转下一步，如果否、则原本状态不是备用管理机、选举为备用管理机、转下一步；
S3.17、通信主管理机选举结束。
上述的步骤S3.4中对本机缓存的通信节点进行排序的规则是：首先双网通信节点排在前面，当一个网卡故障，其子网生命值为零，则退化成单网通信节点。同样是双网的通信节点，再根据优先级排序，优先级高的通信节点在前面。若是同样优先级的通信节点再根据子网生命值排序，子网生命值大的在前面。若是同样子网生命值的通信节点，最后根据字母先后顺序排序。
其次，单网通信节点排在双网通信节点后面，单网通信节点首先根据优先级排序，优先级高的通信节点在前面，同样优先级的再根据子网生命值排序，子网生命值大的在前面，最后根据字母顺序排序。
每个通信节点定时进行主管理机选举过程。在本发明中定时没有顺序，每个通信节点定时取值都保持一致，考虑到网络通信节点变动的频繁性，选举周期一般设置为5秒。
通过该方法，每个通信节点独自进行主管理机选举，因为选举流程中使用的信息要素各通信节点的物理主机是一致的。所以，最终各个通信节点选举产生的主管理机、备用管理机也是相同且唯一的。
当星型网络一个分支子网与中心子网分裂后，分支子网内的各通信节点可以根据上述方法快速选举产生该分支子网新的主管理机承担管理职责。同时，当星型网络的一个分支子网恢复与中心子网的连接后，上述方法可以快速撤销原本分支子网内主管理机的管理职责。
本发明通过步骤3，选举出了最优的通信节点作为主管理机。
Claims (5)
1.基于多源信息的通信主管理机选举方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、根据每个通信节点的物理位置及重要程度配置通信节点优先级；
步骤2、根据单位时间内接收到的来自通信节点的心跳报文数计算每个通信节点的子网生命值；
步骤3、开始循环遍历通信节点列表，根据通信节点的优先级、子网生命值、类型，选举新的主管理机、并设置主管理机状态，具体步骤如下：
S3.1、通信主管理机选举开始；
S3.2、判断本通信节点优先级是否大于0，如果是， 转下一步，如果否， 转步骤S3.17；
S3.3、设置候选主管理机与候选备用管理机为空；
S3.4、对本通信节点缓存的通信节点进行排序，每个通信节点都独自进行主管理机选举，它保存着包括自己在内的所有通信节点列表；
S3.5、在排序过程中从列表中删除子网生命值为0的通信节点，不参与主管理机选举；
S3.6、开始循环遍历通信节点列表，读取通信节点各类信息要素：
S3.7、判断该通信节点类型是否为通信代理节点，如果否， 转下一步，如果是， 跳过该通信节点转步骤S3.7继续循环；
S3.8、判断该通信节点优先级是否大于0，如果是， 转步骤3.10，如果否， 转下一步；
S3.9、判断该通信节点是否为主管理机或者备用管理机，如果是， 将该通信节点设置为普通通信节点并转步骤S3.7继续循环，如果否， 转步骤S3.7继续循环；
S3.10、判断候选主管理机是否为空，如果是， 则将该通信节点作为候选主管理机， 并转步骤S3.7继续循环，如果否， 转下一步；
S3.11、判断候选备用管理机是否为空，如果是， 则将该通信节点作为候选备用管理机， 并转步骤S3.7继续循环，如果否， 转下一步；
S3.12、判断循环结束是否结束，如果是， 转下一步，如果否， 转步骤S3.7继续循环；
S3.13、判断原本主管理机是否为空，如果是， 转下一步，如果否， 则不是候选主管理机且不是候选备用管理机， 将原本主管理机设置为普通通信节点， 转下一步；
S3.14、判断原本备用管理机是否为空，如果是， 转下一步，如果否， 则不是候选主管理机且不是候选备用管理机， 将原本备用管理机设置为普通通信节点， 转下一步；
S3.15、判断候选主管理机是否为空，如果是， 转下一步，如果否， 则原本状态不是主管理机， 选举为主管理机， 转下一步；
S3.16、判断候选备用管理机是否为空，如果是、转下一步，如果否， 则原本状态不是备用管理机， 选举为备用管理机， 转下一步；
S3.17、通信主管理机选举结束。
2.根据权利要求1所述的基于多源信息的通信主管理机选举方法，其特征在于，步骤S3.4中对本机缓存的通信节点进行排序的规则是：首先双网通信节点排在前面，当一个网卡故障，其子网生命值为零，则退化成单网通信节点；同样是双网的通信节点，再根据优先级排序，优先级高的通信节点在前面；若是同样优先级的通信节点再根据子网生命值排序，子网生命值大的在前面；若是同样子网生命值的通信节点，最后根据字母先后顺序排序；
其次，单网通信节点排在双网通信节点后面，单网通信节点首先根据优先级排序，优先级高的通信节点在前面，同样优先级的再根据子网生命值排序，子网生命值大的在前面，最后根据字母顺序排序。
3.根据权利要求1－2任一项所述的基于多源信息的通信主管理机选举方法，其特征在于，步骤1所述的配置通信节点优先级的具体规则是：
根据每个通信节点所处的物理位置以及重要程度的不同，配置不同的优先级，数值越大优先级越高；
约定处于星型网络中心的通信节点配置较高的优先级，处于星型网络末端的通信节点优先级不应高于网络中心的通信节点优先级。
4.根据权利要求3所述的基于多源信息的通信主管理机选举方法，其特征在于，步骤2所述的计算通信节点的子网生命值的方法是：
每个通信节点的物理主机运行上线后，通过组播方式定时向通信网络上发送心跳报文，同时接收其他通信节点的心跳报文，其他已在线通信节点第一次收到新上线通信节点心跳报文后，将该新上线通信节点的子网生命值赋值为100；
通信节点定时递减所有已知通信节点的子网生命值，每次递减的数值为特定数值，直至递减至0；
定时递减周期应大于心跳报文定时发送周期，当通信节点再次收到来自某一通信节点某一子网的心跳报文后，将该通信节点的子网生命值复位为100。
5.根据权利要求4所述的基于多源信息的通信主管理机选举方法，其特征在于，每个通信节点定时进行主管理机选举过程，选举周期一般设置为5秒。
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