CN110435722A - 一种轨道交通综合监控系统跨区域数据交换的负载均衡实现方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种轨道交通综合监控系统跨区域数据交换的负载均衡实现方法。它将系统按中心及车站划分为不同的区域组，并按照数字顺序进行编号，每个组内由若干台应用节点构成，应用节点分为应用主机及应用备机二种；每个组内的应用节点上都运行组间消息转发模块；车站组主机跟中心组第N台应用节点建立通信链接(N＝车站组ID％中心应用节点个数)，车站的组间消息转发模块按照预定义配置分发相应的数据至中心第N节点(可配置为转发至任何的组，不限定只转发至中心)，中心备机数据处理完毕后，通过本地消息传输模块往应用主机进行数据同步，保证应用主机节点数据的完整性。
Description
技术领域
本发明涉及种轨道交通综合监控系统跨区域数据交换的负载均衡实现方法,属于轨道交通综合监控系统领域。
背景技术
轨道交通综合监控系统(以下简称ISCS)是一种典型的工业控制分布式系统。它由控制中心及若干车站这种分布在不同地域上的节点构成，通过从不同地域的节点集成了SCADA、BAS、PIS、CCTV等专业系统，实现资源共享，专业融合，在统一的平台上对各个子系统实施监控。
在综合监控系统控制中心(以下简称中心)－车站式系统结构中，中心与车站分别拥有自己的服务器，中心往往拥有多台服务器，而车站一般配置2台服务器。各专业系统分别从中心与各车站接入系统，车站服务器存放与本车站相关的数据，中心服务器存放与全线相关的数据，这两类数据往往并不相互包含。因为业务需求，中心与车站分别会运用到对方的数据，所以中心与车站存在跨区域的数据交换问题。
由于中心需要所有车站的数据，随着车站站点的增加和每个车站集成专业系统的增多，中心服务器来不及处理各个车站转发来的数据，就会出现延时甚至丢数据等问题，目前虽然控制中心是多台服务器，但由于综合监控系统一般是整机值班或者按专业值班，实际上只有运行业务主机的服务器进行数据处理，所以造成以上问题并没有应该中心多台服务器而解决。由于车站只需要跟本车站有关的数据，所以中心往车站转发数据有限，车站基本无此问题。
所以在本发明中，设计当综合监控系统中心多机运行时，由系统进行仲裁策略，对于车站转发到中心的数据由中心多服务共同分担处理，进行负载均衡，每台服务器处理完毕属于自己的数据后，每台服务器通过本地消息传输模块把数据同步至中心其他服务器。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是当某区域组内的应用主机来不及处理跨区域转发的数据时，由同区域组内其他非应用主机按比例分担处理，实现跨区域数据交换的负载均衡。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：它将轨道交通综合监控系统按中心组及车站组划分为不同的区域组，并按照数字顺序进行编号，每个区域组由若干台应用节点构成，应用节点分为应用主机及应用备机二种；每个区域组内的应用节点上都运行组间消息转发模块；所述应用主机与中心组中的第N台应用节点建立通信链接(其中，N＝车站组ID％中心应用节点个数)，车站组的组间消息转发模块按照预定义配置(配置文件格式如图1所示)分发相应的数据中心组中的第N台应用节点；(可配置为转发至任何的组，不限定只转发至中心组)，中心组应用备机将数据处理完毕后，通过本地消息传输模块往应用主机进行数据同步，保证应用主机节点数据的完整性。
本发明的技术方案是：一种轨道交通综合监控系统跨区域数据交换的负载均衡实现方法，其操作方法包括以下步骤：
(1)、将轨道交通综合监控系统按中心及车站划分为不同的区域组，其中中心区域为中心组，车站区域为车站组；
(2)、每个区域组(所述中心组或车站组)由若干台应用节点构成，所述应用节点包括应用主机及应用备机；
(3)、每个区域组内的应用节点上都运行组间消息转发模块，所述车站组应用主机与所述中心组中的第N台应用节点建立通信链接；
(4)、所述各车站组间的组间消息转发模块按照预定义配置，分发相应的数据至所述中心组中的第N台应用节点；
(5)、所述应用备机数据处理完毕后，通过本地消息传输模块往应用主机进行数据同步。
步骤(1)中所述的区域组，其在所述轨道交通综合监控系统的内部按照阿拉伯数字顺序进行编号，其中车站组之间的编号必须连续，中心组与车站组之间可不连续。
对于步骤(2)中所述的应用主机，在同一时刻中，每个区域组中只有一台应用节点是应用主机，其他应用节点则是应用备机，所述的应用节点上的应用主机的状态或者应用备机的状态是通过实时切换获得。
针对步骤(2)中所述的应用节点，在每个区域组中最大可设置128个应用节点。
在所述步骤(2)中，不同区域组间的应用主机相互之间不存在任何关联。
在所述步骤(3)中，对于每个区域组内的应用节点上都运行组间消息转发模块，同一时刻中，只有车站组应用主机的组间消息转发模块与中心组中的一台应用节点的组间消息转发模块通信，当车站组中的应用节点发生应用主机与应用备机的切换时，车站组原应用主机与中心组的应用节点断开通信链接，车站组的新应用主机重新跟中心组的应用节点建立链接。
在步骤(3)中，所述的中心组中的不同应用节点处理接收不同车站组转发的数据，中心组不同应用节点处理不同车站的数据，同一时刻中心组不同应用节点不会重复处理相同车站数据。
步骤(3)中，保证车站组应用节点的通信链接均摊至中心组的每个应用节点上，实现了消息转发的负载均衡。
步骤(3)中所述中心组所有应用节点处理的数据的之和完全等于所有车站组节点转发的数据和。
步骤(3)中的通信链接是网络可达，并且中心组中第N台应用节点的组间消息转发模块运转正常，并对车站的数据分发有应答。
步骤(3)中的通信链接，包括正常、超时、故障三种状态。
优选的，当车站组的应用主机跟中心组第N台应用节点不能建立可靠性的通信链接时，车站组的应用主机则按预定义策略断开当前通信链接、并重新与中心组其他应用节点建立通信链接，直到建立可靠的通信链接为止。
步骤(3)中心组第N台应用节点恢复可靠地通信链接条件，包括网络重新可达、组间消息转发模块重新运转正常。
进一步的，如果中心组第N台应用节点恢复可靠地通信链接条件，车站组应用主机应重新尝试与中心组第N台应用节点建立可靠的通信链接，若建立成功，则断开原先的通信链接。
在步骤(4)中，所述分发相应的数据，按照车站组、消息通道、消息类型三层进行组织分类。
在步骤(5)中，所述数据的实际处理及加工最终是由应用主机完成，所以跨组的数据转发，最终由中心组其他应用非主机分发至中心的应用主机。
本发明的有益效果是：当某区域组内的应用主机来不及处理跨区域转发的数据时，由同区域组内其他非应用主机分担处理，并且处理完毕后，通过本地消息传输模块进行数据同步，保证应用主机数据的完整性。实现跨区域数据交换的负载均衡。通过本地消息传输模块往应用主机进行数据同步，保证应用主机数据的完整性。
附图说明
图1是本发明的跨区域数据转发关系的配置规则图；
图2是本发明的跨区域数据交换的负载均衡程序实现的流程图。
具体实施方式
本发明；如图，本发明的技术方案是：一种轨道交通综合监控系统跨区域数据交换的负载均衡实现方法，其操作方法包括以下步骤：
(1)、将轨道交通综合监控系统按中心及车站划分为不同的区域组，其中中心区域为中心组，车站区域为车站组；
(2)、每个区域组(所述中心组或车站组)由若干台应用节点构成，所述应用节点包括应用主机及应用备机；
(3)、每个区域组内的应用节点上都运行组间消息转发模块，所述车站组应用主机与所述中心组中的第N台应用节点建立通信链接；
(4)、所述各车站组间的组间消息转发模块按照预定义配置，分发相应的数据至所述中心组中的第N台应用节点；
(5)、所述应用备机数据处理完毕后，通过本地消息传输模块往应用主机进行数据同步。
步骤(1)中所述的区域组，其在所述轨道交通综合监控系统的内部按照阿拉伯数字顺序进行编号，其中车站组之间的编号必须连续，中心组与车站组之间可不连续。
对于步骤(2)中所述的应用主机，在同一时刻中，每个区域组中只有一台应用节点是应用主机，其他应用节点则是应用备机，所述的应用节点上的应用主机的状态或者应用备机的状态是通过实时切换获得。
针对步骤(2)中所述的应用节点，在每个区域组中最大可设置128个应用节点。
在所述步骤(2)中，不同区域组间的应用主机相互之间不存在任何关联。
在所述步骤(3)中，每个区域组内的应用节点上都运行组间消息转发模块，同一时刻中，只有车站组应用主机的组间消息转发模块与中心组中的一台应用节点的组间消息转发模块通信，当车站组中的应用节点发生应用主机与应用备机的切换时，车站组原应用主机与中心组的应用节点断开通信链接，车站组的新应用主机重新跟中心组的应用节点建立链接。
在步骤(3)中，所述的中心组中的不同应用节点处理接收不同车站组转发的数据，中心组不同应用节点处理不同车站的数据，同一时刻中心组不同应用节点不会重复处理相同车站数据。
步骤(3)中，保证车站组应用节点的通信链接均摊至中心组的每个应用节点上，实现了消息转发的负载均衡。
步骤(3)中所述中心组所有应用节点处理的数据的之和完全等于所有车站组节点转发的数据和。
步骤(3)中通信链接是网络可达，并且中心组中第N台应用节点的组间消息转发模块运转正常，并对车站的数据分发有应答。
步骤(3)中的通信链接，包括正常、超时、故障三种状态。
优选的，当车站组的应用主机跟中心组第N台应用节点不能建立可靠性的通信链接时，车站组的应用主机则按预定义策略断开当前通信链接、并重新与中心组其他应用节点建立通信链接，直到建立可靠的通信链接为止。
步骤(3)中心组第N台应用节点恢复可靠地通信链接条件，包括网络重新可达、组间消息转发模块重新运转正常。
进一步的，如果中心组第N台应用节点恢复可靠地通信链接条件，车站组应用主机应重新尝试与中心组第N台应用节点建立可靠的通信链接，若建立成功，则断开原先的通信链接。
在步骤(4)中，所述分发相应的数据，按照车站组、消息通道、消息类型三层进行组织分类。
在步骤(5)中，所述数据的实际处理及加工最终是由应用主机完成，所以跨组的数据转发，最终由中心组其他应用非主机分发至中心的应用主机。
其中具体表述如下，步骤一：系统按中心组及车站组划分为不同的区域组(以下简称组)：
(1)、按照阿拉伯数字顺序给组进行编号，车站组之间必须连续，中心组与车站组则可以不连续；
(2)、每个车站组或者中心组的编号必须唯一。
步骤二：每个区域组由若干台应用节点构成：
(1)、运行综合监控系统业务的节点称为应用节点；
(2)、值班的应用节点称为应用主机，非值班的称为应用备机，每个区域有且只有一个应用主机，但可以有多个应用备机；
(3)、在轨道交通综合监控系统中按照区域组把应用节点的节点名存储到配置文档中，如图1，并且根据消息通道号及消息类型来配置数据转发策略，并且保证所述轨道交通综合监控系统中此文档内容的一致性。
步骤三：车站组分发数据至中心：
(1)、车站组应用节点正常启动，调用系统接口判断当前节点是否应用主机；
(2)、如果是应用主机，通过配置文档的转发关系，根据公式N＝车站组ID％中心应用节点个数，确认中心组第N台应用节点(以下简称N节点)；
(3)、每个区域组内的应用节点上都运行组间消息转发模块，如果能与N节点通信建链，并能够正常分发测试消息，则在本地共享存储中增加N节点的信息，并给此N节点置上正常状态，并在此节点相应位置写入当前时间。
(4)、本节点向N节点分发数据的同时，对共享内存中相应位置刷新时间；本节点的转发模块定期轮询共享内存中刷新时间，如果超时(当前时间与内存中刷新时间的差大于预定义的超时时间)，则在共享内存中给此N节点置上超时状态，并重新进行步骤(3)。
(5)、如果多次(可设置，默认值为10次)与N节点建链不成功，则给共享内存中N节点置上故障状态，并按照配置文档中的中心组节点的顺序，依次进行步骤(3)，如果跟中心组某应用节点(以下简称N’节点)建链正常后，给共享内存中新增N’节点，此N’节点置上正常状态，并在此节点相应位置写入当前时间。
(6)、当中心组实际运行应用节点数量减少，有以下几种场景：
6.1)、中心组某应用节点综合监控系统退出服务；
6.2)、中心组某应用节点转发模块故障；
6.3)、中心组某应用节点网络故障、IP不可达；
6.4)、中心组某应用节点硬件故障不能启动或者正常关机；
则进行(4)-(5)步骤；
(7)、当中心组实际运行应用节点数量增多，有以下几种场景：
7.1)、中心组某应用节点综合监控系统启动服务；
7.2)、中心组某应用节点转发模块故障恢复；
7.3)、中心组某应用节点网络故障恢复、IP可达；
7.4)、中心组某应用节点硬件故障恢复或者正常启动；
则中心组此应用节点转发模块广播一条恢复信息，当所有车站组的应用节点收到此消息后进行(1)-(5)步骤；
(8)、若车站组的应用节点发生应用主机于应用备机切换时；则重复(1)-(7)步骤。
步骤四：中心组内部的应用节点同步车站组转发数据：
(1)、中心组中的应用节点正常启动，调用轨道交通综合监控系统接口判断当前应用节点是否为应用主机；
(2)、如果不是应用主机，调用本地消息传输模块把从车站组接收到数据转发至应用主机；
(3)、重复步骤(1)-(2)。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所述领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者同等替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (7)
1.一种轨道交通综合监控系统跨区域数据交换的负载均衡实现方法，其特征在于，其操作方法包括以下步骤：
(1)、将轨道交通综合监控系统按中心及车站划分为不同的区域组，其中的中心域是中心组，车站域是车站组；
(2)、每个区域组由若干台应用节点构成，所述应用节点包括应用主机及应用备机；
(3)、每个区域组内的应用节点上都运行组间消息转发模块，所述车站组上的应用主机与所述中心组中的第N台的应用节点建立通信链接；
(4)、所述各车站组的组间消息转发模块按照预定义配置，分发相应的数据所述中心组中的第N台应用节点；
(5)、所述应用备机数据处理完毕后，通过本地消息传输模块往应用主机进行数据同步。
2.根据权利要求1所述的一种轨道交通综合监控系统跨区域数据交换的负载均衡实现方法，其特征在于，步骤(1)中所述的区域组，其在所述轨道交通综合监控系统的内部按照阿拉伯数字顺序进行编号，其中车站组之间的编号必须连续，中心组与车站组之间的则可不连续。
3.根据权利要求1所述的一种轨道交通综合监控系统跨区域数据交换的负载均衡实现方法，其特征在于，对于步骤(2)中所述的应用主机，在同一时刻中，每个区域组中只有一台应用节点是应用主机，其他应用节点则是应用备机，所述的应用节点上的应用主机的状态或应用备机的状态通过实时切换获得。
4.根据权利要求1所述的一种轨道交通综合监控系统跨区域数据交换的负载均衡实现方法，其特征在于，步骤(2)中所述的应用节点，每个区域组最大可设置128个应用节点。
5.根据权利要求1所述的一种轨道交通综合监控系统跨区域数据交换的负载均衡实现方法，其特征在于，所述步骤(3)中，同一时刻中，只有车站组应用主机的组间消息转发模块与中心组中的一台应用节点的组间消息转发模块通信，当车站组中的应用节点发生应用主机与应用备机的切换时，车站组原应用主机与中心组的应用节点断开通信链接，车站组的新应用主机重新跟中心组的应用节点建立链接；
所述通信链接是网络可达，并且中心组中第N台应用节点的组间消息转发模块运转正常，并对车站的数据分发有应答。
6.根据权利要求1所述的一种轨道交通综合监控系统跨区域数据交换的负载均衡实现方法，其特征在于，在步骤(4)中，所述分发相应的数据，按照车站组、消息通道、消息类型三层进行组织分类。
7.根据权利要求1所述的一种轨道交通综合监控系统跨区域数据交换的负载均衡实现方法，其特征在于，在步骤(5)中，所述数据的实际处理及加工最终是由应用主机完成，通过跨组的数据转发，其最终由中心其他应用非主机分发至中心组的应用主机。
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