CN110633128A - 一种基于Docker和Ceph的云平台电力系统分析计算方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于Docker和Ceph的云平台电力系统分析计算方法，采用Docker容器技术制作电力系统各分析计算功能容器镜像，并根据用户的电力系统分析计算需求动态创建容器；将电力系统分析计算所需的基础公用数据包括发电机模型及容量、电力负荷模型、变压器模型及容量阻抗参数、电力线路模型及阻抗参数、电容电抗器模型及参数等存储在Ceph分布式存储系统中；各电力系统各分析计算功能镜像容器启动后从Ceph下载所需的数据以完成计算。本发明将容器技术与Ceph相结合实现了不同主机间数据的一致性和可靠性，也使得云平台电力系统分析计算系统具备更强的扩展能力。
Description
技术领域
本发明涉及电力系统分析云计算领域，尤其涉及一种基于Docker和Ceph的云平台电力系统的分析计算方法。
背景技术
电力系统的分析计算服务是电力系统规划设计人员确定经济合理、技术可行的规划设计方案的重要工具，是运行调度人员确定系统运行方式、分析系统事故、寻求反事故措施的有效手段，是以计算机技术为基础的现代电力调度自动化系统的核心内容。
容器是轻量级的操作系统级虚拟化，可以在一个资源隔离的进程中运行应用其依赖项。运行应用程序所必需的组件都将打包成一个镜像并可以复用。执行镜像时，它运行在一个隔离环境中，并且不会共享宿主机的内存、CPU以及磁盘，这就保证了容器内进程不能监控容器外的任何进程。
Ceph是近年来最为炙手可热的开源分布式软件定义存储SDS系统。与其他分布式存储系统不同的是，Ceph在RADOS(Reliable Autonomic Distributed Object Storage)的核心对象存储架构之上，提供了块存储、文件存储和对象存储的接口，因此Ceph可以被称为统一存储。和分布式系统相同的是，Ceph同样使用多副本机制来保证数据的高可靠性。
当前系统内计算即存储资源未实现统一管理和协调优化，无法灵活应对多用户请求的电力系统分析计算任务的动态扩展性。采用容器技术可提高资源利用率并具备良好的动态扩展性，容器会分散在不同的主机上，为了保证数据的一致性和可访问性，共享存储是不可避免的。而相比于传统共享文件系统，分布式存储系统扩展能力更强。应用分布式存储系统作为容器的共享存储可很好的应对电力系统分析任务的动态扩展需求。
发明内容
发明目的：本发明提供一种基于Docker和Ceph的云平台电力系统分析计算方法，以解决电力系统各分析计算功能容器在不同主机间数据的一致性和可靠性的问题，也使得云平台电力系统分析计算系统具备更强的扩展能力。
技术方案：本发明基于Docker和Ceph的云平台电力系统分析计算方法，包括以下步骤：采用Docker容器制作电力系统分析计算功能容器镜像，并根据用户的电力系统分析计算需求动态创建容器；将电力系统分析计算所需的基础公用数据存储在Ceph分布式存储系统中；各电力系统各分析计算功能镜像容器启动后从Ceph下载所需的数据以完成计算。
电力系统分析计算系统中各分析计算功能Docker容器镜像包括以下组件：
计算参数文件：各电力系统分析计算所需的设置参数；
Protobuf通讯程序：为可执行程序caprotobuf，按照预先定义的Protobuf结构化数据格式编码和解码；
分析计算程序：对电网分析模型数据库和计算参数文件读取，各电力系统分析计算功能具体的方程求解计算；
依赖动态库：电力系统分析计算功能所依赖的电网断面动态库和拓扑分析动态库。
编写创建容器所需的Dockerfile文件，利用Dockerfile文件构建Docker镜像包括以下步骤：
编写Dockerfile文件，并将程序部分和下载工具打包添加到Dockerfile文件；
在Dockerfile文件所在的目录利用Docker build命令构建镜像。
通过运行Docker镜像以启动镜像容器，包括以下步骤：
根据配置的镜像容器的最大资源占用量，将Docker数据容器中依赖包的存储目录映射到镜像容器的工作目录，运行Docker镜像以启动镜像容器，Docker镜像启动指令中携带shell命令，shell命令在镜像容器启动的同时，执行下载工具的下载程序；其中的shell命令在镜像容器启动的同时，执行下载工具的下载程序。
根据用户电力系统分析计算需求动态创建容器，包括以下步骤：
(a)统计正在运行的未被用户使用的所需功能对应的电力系统分析计算容器数目；
(b)若存在空闲容器则将该容器分配给该用户，否则对应的电力系统分析计算Docker容器镜像启动一个新的容器实例分配给该用户；
(c)从Ceph分布式存储读取所需数据，更新容器内部的电网分析关联数据；
(d)待计算完成后将容器释放。
基础公用数据包括发电机模型及容量、电力负荷模型、变压器模型及容量阻抗参数、电力线路模型及阻抗参数和电容电抗器模型。
工作原理：本发明利用Ceph分布式存储系统存储电力系统分析计算所需的基础公共数据，制作电力系统分析计算系统各功能包括潮流计算、静态安全分析、短路计算、稳定计算的容器镜像，并将其上传到容器注册中心，用户通过API网关发出电力系统分析计算请求，Docker集群接收请求后根据需要完成云平台主机所需镜像的加载，完整的镜像包含了应用运行的所需的系统文件功能及相关联的软件功能，完成这一系列的操作后可以直接对外提供服务，完成分析计算服务。
通过运行Docker镜像以启动镜像容器，通过下载工具及所需数据地址清单，从Ceph分布式存储系统上下载所需的电力系统分析计算数据到镜像容器，通过API网关，利用Protobuf作为数据载体在用户和电力系统各分析计算功能容器间进行通信，实现用户的设置操作和计算结果的返回，并定时释放该用户占用的容器资源。为保证电力系统分析计算功能的实时响应特性，需要最低保证一定数目的容器处于运行状态，在此基础上，根据用户电力系统分析计算需求动态地创建和释放容器。
有益效果：本发明基于Docker和Ceph的云平台电力系统分析计算系统，使得电力系统各分析计算功能容器在不同主机间数据保持一致性和较高的可靠性，也使得云平台电力系统分析计算系统具备更强的扩展能力。
附图说明
图1为本发明基于Docker和Ceph的云平台电力系统分析计算方法架构图。
具体实施方式
如图1所示，本发明实施例的架构图中，当用户在Web前端请求电力系统分析计算功能时，由对应的功能Docker容器镜像动态创建一个容器实例，创建Docker数据容器，编写创建容器所需的Dockerfile文件，利用Dockerfile文件构建Docker镜像。
通过运行Docker镜像以启动基础公共数据动镜像容器，通过下载工具及所需数据地址清单，从Ceph分布式存储系统上下载所需的电力系统分析计算数据到镜像容器，通过API网关，利用Protobuf作为数据载体在用户和电力系统各分析计算功能容器间进行通信，实现用户的设置操作和计算结果的返回，并定时释放该用户占用的容器资源。为保证电力系统分析计算功能的实时响应特性，需要最低保证一定数目的容器处于运行状态，在此基础上，根据用户电力系统分析计算需求动态地创建和释放容器。
电力系统分析计算系统的基础公共数据存储在Ceph分布式存储系统，并生成地址清单；其中的基础公共数据包括发电机模型及容量、电力负荷模型、变压器模型及容量阻抗参数、电力线路模型及阻抗参数、电容电抗器模型及参数；基础公共数据存储在ceph中，并生成地址。
其中，制作的电力系统分析计算系统各功能Docker容器镜像中包括以下组件：
计算参数文件：各电力系统分析计算所需的设置参数；
Protobuf通讯程序：为可执行程序caprotobuf，实现按照预先定义的Protobuf结构化数据格式编码和解码；
分析计算程序：实现电网分析模型数据库和计算参数文件读取，各电力系统分析计算功能具体的方程求解计算；
依赖动态库：电力系统分析计算功能所依赖的电网断面动态库，拓扑分析动态库。
本发明中，编写创建容器所需的Dockerfile文件，利用Dockerfile文件构建Docker镜像具体包括以下步骤：
编写Dockerfile文件，并将程序部分和下载工具打包添加到Dockerfile文件；
在Dockerfile文件所在的目录利用Docker build命令构建镜像。
本发明中的通过运行Docker镜像以启动镜像容器，具体包括以下步骤：
根据配置的镜像容器的最大资源占用量，将Docker数据容器中依赖包的存储目录映射到镜像容器的工作目录，运行Docker镜像以启动镜像容器，Docker镜像启动指令中携带shell命令，shell命令用于在镜像容器启动的同时，执行下载工具的下载程序。
根据用户电力系统分析计算需求动态创建容器，包括以下步骤：
(a)统计正在运行的未被用户使用的所需功能对应的电力系统分析计算容器数目；
(b)若存在空闲容器则将该容器分配给该用户，否则对应的电力系统分析计算Docker容器镜像启动一个新的容器实例分配给该用户；
(c)从Ceph分布式存储读取所需数据，更新容器内部的电网分析关联数据；
(d)待计算完成后将容器释放。
Claims (7)
1.一种基于Docker和Ceph的云平台电力系统分析计算方法，其特征在于：采用Docker容器制作电力系统分析计算功能容器镜像，并根据用户的电力系统分析计算需求动态创建容器；将电力系统分析计算所需的基础公用数据存储在Ceph分布式存储系统中；各电力系统各分析计算功能镜像容器启动后从Ceph下载所需的数据以完成计算。
2.根据权利要求1所述的基于Docker和Ceph的云平台电力系统分析计算方法，其特征在于：所述电力系统分析计算系统中各分析计算功能Docker容器镜像包括以下组件：
计算参数文件：各电力系统分析计算所需的设置参数；
Protobuf通讯程序：为可执行程序caprotobuf，按照预先定义的Protobuf结构化数据格式编码和解码；
分析计算程序：对电网分析模型数据库和计算参数文件读取，各电力系统分析计算功能具体的方程求解计算；
依赖动态库：电力系统分析计算功能所依赖的电网断面动态库和拓扑分析动态库。
3.根据权利要求1所述的基于Docker和Ceph的云平台电力系统分析计算方法，其特征在于：编写创建容器所需的Dockerfile文件，利用Dockerfile文件构建Docker镜像包括以下步骤：
编写Dockerfile文件，并将程序部分和下载工具打包添加到Dockerfile文件；
在Dockerfile文件所在的目录利用Docker build命令构建镜像。
4.根据权利要求1所述的基于Docker和Ceph的云平台电力系统分析计算方法，其特征在于：通过运行Docker镜像以启动镜像容器，包括以下步骤：根据配置的镜像容器的最大资源占用量，将Docker数据容器中依赖包的存储目录映射到镜像容器的工作目录，运行Docker镜像以启动镜像容器，Docker镜像启动指令中携带shell命令，shell命令在镜像容器启动的同时，执行下载工具的下载程序。
5.根据权利要求4所述的基于Docker和Ceph的云平台电力系统分析计算方法，其特征在于：所述shell命令在镜像容器启动的同时，执行下载工具的下载程序。
6.根据权利要求1所述的基于Docker和Ceph的云平台电力系统分析计算方法，其特征在于：根据用户电力系统分析计算需求动态创建容器包括以下步骤：
(a)统计正在运行的未被用户使用的所需功能对应的电力系统分析计算容器数目；
(b)若存在空闲容器则将该容器分配给该用户，否则对应的电力系统分析计算Docker容器镜像启动一个新的容器实例分配给该用户；
(c)从Ceph分布式存储读取所需数据，更新容器内部的电网分析关联数据；
(d)待计算完成后将容器释放。
7.根据权利要求1所述的基于Docker和Ceph的云平台电力系统分析计算方法，其特征在于：所述基础公用数据包括发电机模型及容量、电力负荷模型、变压器模型及容量阻抗参数、电力线路模型及阻抗参数和电容电抗器模型。
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