CN110636108A - 一种用于电力计量的微服务架构及其实现方法 - Google Patents

一种用于电力计量的微服务架构及其实现方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于电力计量的微服务架构及其实现方法，该系统包括：用于接收各应用服务调用请求及服务调用路由的电力计量应用接入控制层、用于微服务服务注册和发现的电力计量微服务注册层、用于集群部署微服务和进行数据传输交互的电力计量微服务提供层、用于系统运行前静态配置和系统运行中动态配置的电力计量微服务配置管理层、用于微服务统一安全认证和鉴权的电力计量微服务安全控制层、用于调用图谱对微服务来源、入口、路径、耗时、依赖度进行分析的电力计量微服务监控层、用于微服务版本控制和自动化发布部署的电力计量微服务自动化构建层。本发明能提升电力计量业务计算的准确度，确保电力计量数据的计算一致性。

Description

一种用于电力计量的微服务架构及其实现方法
技术领域
本申请涉及云计算技术领域，具体涉及一种用于电力计量的微服务架构及其实现方法。
背景技术
随着国家经济的快速发展和智能电网建设步伐的加快，电能表、计量终端等计量设备越来越多，功能也越来越多，每天产生的计量数据非常庞大，如何能有效存储和利用这庞大的数据，提升电量消耗、线损等计量业务计算准确度是亟待解决的问题。
另一方面，随着网络化和信息化的不断发展，信息的互联互通已成为必然趋势，如何利用计量数据为营销、运营等业务机构提供良好的支撑和辅助，研究一套高可用性的技术架构，满足日益庞大的数据计算量，也是计量工作的一个重点关注点。
发明内容
为了应对电力计量日益庞大的数据计算需求和业务需求，本发明提供一种用于电力计量的微服务架构及其实现方法，提升电量消耗、线损等计量业务计算准确度，实现微服务的自动化发布和部署，对采集的电力计量数据进行多次的计算后确保电力计量数据的计算一致性。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种用于电力计量的微服务架构，包括：电力计量应用接入控制层、电力计量微服务注册层、电力计量微服务提供层、电力计量微服务配置管理层、电力计量微服务安全控制层、电力计量微服务监控层和电力计量微服务自动化构建层；
所述电力计量应用接入控制层用于接入电力计量系统各个业务应用的微服务调用请求，对需要调用的微服务进行服务路由；
所述电力计量微服务注册层用于微服务的服务注册和发现、服务清单中的服务可用性的监测和管理，所述服务发现通过服务清单获取服务的实例清单，进行服务调用；
所述电力计量微服务提供层用于根据业务域进行微服务的拆分和聚合，微服务进行分布式的部署，电力计量微服务提供层为各调用需求方提供服务实例；
所述电力计量微服务配置管理层用于在系统运行前进行静态配置管理，在系统运行中进行动态配置管理；
所述电力计量微服务安全控制层用于生成安全令牌，作为微服务之间互通的认证与鉴权；
所述电力计量微服务监控层用于建立服务调用图谱、应用全方位画像及完备的日志系统，对微服务调用的来源、入口、路径、耗时、瓶颈及依赖度进行分析；
所述电力计量微服务自动化构建层用于建立微服务的版本控制，整合自动化构建的相关技术组件，建立自动化发布部署的流程规范和标准。
作为优选的技术方案，所述计算一致性处理框架采用分布式定时任务和可靠事件处理框架。
本发明还提供一种用于电力计量微服务架构的实现方法，包括下述步骤：
对电力计量系统的微服务进行拆分，按照不同的功能域将微服务拆分为公共类微服务、数据类微服务、业务类微服务和系统微服务；
搭建微服务的体系架构：根据电力计量系统的应用需求及微服务拆分，建立对应的电力计量应用接入控制层、电力计量微服务注册层、电力计量微服务提供层、电力计量微服务配置管理层、电力计量微服务安全控制层、电力计量微服务监控层和电力计量微服务自动化构建层；
电力计量应用接入控制：所述电力计量应用接入控制层的组件接入电力计量系统的业务应用，对需要调用的微服务进行路由，先将请求发送至安全控制层获取令牌，然后将带有令牌和服务名调用请求发送至电力计量微服务注册层；
电力计量微服务注册：所述电力计量微服务注册层检测服务清单中的服务是否可用，如果不可用则剔除服务清单，再根据接收到的服务名发起调用请求；
电力计量微服务部署：所述电力计量微服务提供层根据服务注册层的调用请求，提供具体的服务实例给相应的应用；
电力计量微服务的配置管理和监控：采用集中配置管理的方式，对分布式部署的跨网微服务进行统一管理，并建立服务调用图谱、应用全方位画像及完备的日志系统，建立微服务的监控体系；
电力计量微服务安全控制：所述电力计量微服务安全控制层生成安全令牌，服务调用方向电力计量微服务安全控制层的认证服务器发出请求，获得认证服务器返回的令牌后，服务调用方向被调用的服务方发出带令牌的请求，被调用服务方进行令牌鉴权后，提供服务实例进行响应；
微服务的自动化发布和部署：建立微服务的版本控制，整合自动化构建的相关技术组件，建立自动化发布部署的流程规范和标准，完成微服务的自动化发布和部署；
建立分布式定时任务和可靠时间的框架，进行电力计量数据的数据计算一致性处理。
作为优选的技术方案，进行拆分后的微服务，向电力计量微服务注册层登记对应提供的服务，包括服务的主机、端口号、服务版本号和通讯协议。
作为优选的技术方案，进行拆分后的微服务，每个微服务之间进行产品解耦，每个微服务完成独立功能，对于请求量大或者会产生TPS激增的微服务单独拆分，并建立该微服务示例的集群和负载均衡。
作为优选的技术方案，所述根据接收到的服务名发起调用请求，具体步骤为：服务调用方通过服务名从电力计量微服务注册层的服务清单中获取服务实例的列表清单，通过指定的负载均衡策略取出服务实例位置进行服务调用。
作为优选的技术方案，所述对分布式部署的跨网微服务进行统一管理，具体步骤为：对配置与介质分离进行管理控制，并建立统一的配置框架，对格式、读写方式及变更热更新的模式进行统一，建立集中的配置管理平台，以及进行系统运行前的静态配置和运行中的动态配置。
作为优选的技术方案，所述建立微服务的监控体系，具体为：电力计量微服务监控层调用图谱对微服务调用的来源、入口、路径、耗时、瓶颈及依赖度进行分析，用于对微服务的可视化实时监控。
作为优选的技术方案，所述进行电力计量数据的数据计算一致性处理，具体步骤为：将电力计量系统相互依赖的基础数据计算事件及上下文存入可靠事件表，由分布式定时任务触发事件执行，执行成功后，清除该事件记录；如果执行失败，则定时任务系统再次触发事件执行。
本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
(1)本发明采用电力计量微服务安全控制层完成统一的安全认证和鉴权，实现电力计量系统的微服务之间按需隔离和安全互通，实现统一的用户访问认证和角色授权访问。
(2)本发明通过建立微服务的版本控制，整合自动化构建的相关技术组件，实现微服务的自动化发布和部署，提升技术人员进行微服务更新和发布的效率，降低在微服务更新发布过程中可能出现的系统错误。
(3)本发明通过设置便捷的电力计量微服务注册层，通过简单的引入依赖和注解配置就能实现微服务应用和微服务治理体系的整合。
(4)本发明微服务调用图谱通过提供跨网络的调用堆栈分析，既能从宏观上俯瞰纷繁的业务关系及调用链整体特质，又能从微观上观察和审视调用链上各环节的细节，通过多种分析手段，给应用全方位画像形成一系列的图谱，彻底解决微服务可观察性弱的问题。
(5)本发明采用分布式定时任务加可靠事件处理框架，对采集的电力计量数据进行多次的计算后确保电力计量数据的计算一致性。
附图说明
图1为本实施例用于电力计量的微服务架构的结构示意图；
图2为本实施例用于电力计量微服务架构的实现方法中微服务拆分示意图；
图3为本实施例用于电力计量微服务架构的实现方法中数据计算一致性处理示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例
如图1所示，本实施例提供一种用于电力计量的微服务架构，包括：电力计量应用接入控制层、电力计量微服务注册层、电力计量微服务提供层、电力计量微服务配置管理层、电力计量微服务安全控制层、电力计量微服务监控层和电力计量微服务自动化构建层；
在本实施例中，电力计量应用接入控制层用于接入电力计量系统各个业务应用(如线损计算、电量计算)的微服务调用请求，并根据服务的业务域及请求量，进行服务的路由，通过电力计量微服务注册层进行服务实例的调用，并接收被调用服务执行后的信息和数据；
在本实施例中，电力计量微服务注册层用于微服务的服务注册和发现、服务清单中的服务可用性的监测和管理，所述服务发现通过服务清单获取服务的实例清单，进行服务调用；
每个服务单元向服务注册中心登记自己提供的服务，包括服务的主机与端口号、服务版本号、通讯协议等一些附加信息，同时以心跳检测的方式去监测服务清单中的服务是否可用，否则从服务清单中剔除，电力计量微服务注册层通过服务名发起请求调用，服务调用方通过服务名从服务注册中心的服务清单中获取服务实例的列表清单，通过指定的负载均衡策略取出一个服务实例位置来进行服务调用，本实施例通过设置便捷的电力计量微服务注册层，通过简单的引入依赖和注解配置就能实现微服务应用和微服务治理体系的整合；
在本实施例中，电力计量微服务提供层用于根据业务域进行微服务的拆分和聚合，微服务进行分布式的部署，电力计量微服务提供层为各调用需求方提供服务实例；
电力计量微服务提供层按照不同的功能域划分微服务域，划分为数据类微服务、规则类微服务、流程类微服务及业务类微服务，按照不同的业务功能拆分单独的微服务，每个微服务之间产品解耦，降低微服务之间的依赖度，尽量保持一个微服务实现一个独立的功能，对于请求量特别大或者未来可能产生TPS激增的微服务，单独拆分出来，建立此微服务示例的集群和负载均衡；
在本实施例中，电力计量微服务配置管理层用于在系统运行前进行静态配置管理，在系统运行中进行动态配置管理；
电力计量微服务配置管理层采用集中配置管理的方式，对分布式部署的跨网微服务进行统一管理，建立规范的配置与介质分离的规范，对配置与介质分离进行管理控制，并建立统一的配置框架，对格式、读写方式及变更热更新的模式进行统一，建立集中的配置管理平台进行系统运行前的静态配置和运行中的动态配置；
在本实施例中，电力计量微服务安全控制层用于生成安全令牌，作为微服务之间互通的认证与鉴权；
电力计量微服务安全控制层基于Spring Security结合Auth2再加上JWT(Jsonweb token)做安全令牌，实现统一的安全认证与鉴权，使得计量系统微服务之间能够按需隔离和安全互通，实现统一的用户访问认证和角色授权访问，服务调用方向电力计量微服务安全控制层的认证服务器发出请求，获得认证服务器返回的令牌后，服务调用方向被调用的服务方发出带令牌的请求，被调用服务方进行令牌鉴权后，提供服务实例进行响应；
在本实施例中，电力计量微服务监控层用于建立服务调用图谱、应用全方位画像及完备的日志系统，对微服务调用的来源(每个微服务直接调用者的情况)、入口(微服务的最初调用者的情况)、路径(微服务完整调用链)、耗时(微服务调用链各个环节的用时)、瓶颈(微服务调用链中的瓶颈点的情况)及依赖度(微服务调用链中的强依赖、弱依赖的情况)进行分析，实现对于微服务的可视化实时监控；
在本实施例中，电力计量微服务自动化构建层用于建立微服务的版本控制，整合自动化构建的相关技术组件，建立自动化发布部署的流程规范和标准，实现微服务的自动化发布和部署，提升技术人员进行微服务更新和发布的效率，降低在微服务更新发布过程中可能出现的系统错误。
在本实施例中，还设有计算一致性处理框架，本实施例采用分布式定时任务和可靠事件处理框架，实现电力计量数据的数据计算的一致性，以电力计量数据计算为例，有多次的数据计算任务，这需要协调不同的系统以及数据来完成，本实施例需相互依赖的基础数据计算事件及上下文存入可靠事件表，由分布式定时任务触发事件执行，执行成功后，清除该事件记录；如果执行失败，则定时任务系统会再次触发执行，对于某些实时性要求较高的场景，则可以先触发一次事件处理，再将事件存入可靠事件表。
在本实施例中，除了微服务应用平台提供支撑开发和运行的技术组件和框架之外，在基础设施上还具备日志的存储、归类、跟踪追溯能力。
本实施例还提供一种用于电力计量微服务架构的实现方法，包括下述步骤：
S1：对电力计量系统的微服务进行拆分，进行拆分后的微服务，向电力计量微服务注册登记自己提供的服务，包括服务的主机与端口号、服务版本号、通讯协议等一些附件信息；
进行拆分后的微服务，每个微服务之间进行产品解耦，每个微服务完成独立功能，对于请求量大或者会产生TPS激增的微服务单独拆分，并建立该微服务示例的集群和负载均衡；
如图2所示，本实施例对电网计量业务进行业务建模和产品架构，确定各业务和产品子系统，在业务和产品子系统及相关功能梳理完成后，进行微服务的拆分，最终拆分为四类微服务：公共类微服务，该类微服务主要处理非业务相关，且会被各业务和产品子系统共同调用的服务功能；数据类微服务，该类微服务主要处理计量系统从各省市的计量终端、系统进行数据采集、数据校对、数据异常情况处理以及数据发布；业务类微服务，该类微服务主要处理各个业务和产品子功能，按照低耦合、高内聚的方式划分，一个微服务实现一个子功能；系统微服务，主要处理系统管理运维相关的服务；
S2：搭建微服务的体系架构：根据电力计量系统的应用需求及微服务拆分，建立对应的电力计量应用接入控制层、电力计量微服务注册层、电力计量微服务提供层、电力计量微服务配置管理层、电力计量微服务安全控制层、电力计量微服务监控层和电力计量微服务自动化构建层；
电力计量应用接入控制：主要接入的包括网级计量自动化系统的业务应用(计量装置监测、电量分析、线损管理、负荷分析、停电分析、有序用电、费控管理、配电运行分析、电压监测、能源分析、指标统计等)，以及未来其他下辖机构或外部机构的应用(如电量计算、线损计算等等)，这些应用通过接入控制层的组件接入，电力计量应用接入控制层对需要调用的微服务进行路由，先将请求发送至安全控制层获取令牌，然后将带有令牌和服务名调用请求发送至电力计量微服务注册层；
电力计量微服务注册：电力计量微服务注册层通过心跳检测的方式检测服务清单中的服务是否可用，如果不可用则剔除服务清单，再根据接收到的服务名发起调用请求，通过服务清单调用相关的服务实例清单，依据制定的负载均衡策略调用相应的服务实例；
电力计量微服务部署：电力计量微服务提供层根据服务注册层的调用请求，提供具体的服务实例给相应的应用；
电力计量微服务的配置管理和监控：采用集中配置管理的方式，对分布式部署的跨网微服务进行统一管理，并建立服务调用图谱、应用全方位画像及完备的日志系统，建立微服务的监控体系，对微服务的来源、入口、路径、耗时、瓶颈、依赖度进行分析；
在本实施例中，微服务调用图谱通过提供跨网络的调用堆栈分析，既能从宏观上俯瞰纷繁的业务关系及调用链整体特质，又能从微观上观察和审视调用链上各环节的细节，通过多种分析手段，给应用全方位画像形成一系列的图谱，彻底解决微服务可观察性弱的问题；
在本实施例中，对分布式部署的跨网微服务进行统一管理具体步骤为：对配置与介质分离进行管理控制，并建立统一的配置框架，对格式、读写方式及变更热更新的模式进行统一，建立集中的配置管理平台，在系统运行前，进行静态配置(如元元数据、数据模板等)，在系统运行后进行微服务的动态配置(如业务运营配置、技术维护配置等)；
电力计量微服务安全控制：电力计量微服务安全控制层生成安全令牌，服务调用方向电力计量微服务安全控制层的认证服务器发出请求，获得认证服务器返回的令牌后，服务调用方向被调用的服务方发出带令牌的请求，被调用服务方进行令牌鉴权后，提供服务实例进行响应；
微服务的自动化发布和部署：建立微服务的版本控制，整合自动化构建的相关技术组件，建立自动化发布部署的流程规范和标准，完成微服务的自动化发布和部署，进行微服务的快速更新和发布；
建立分布式定时任务和可靠时间的框架，进行电力计量数据的数据计算一致性处理；
在本实施例中，在电力计量系统的业务需求中，数据采集后需要经过多次的计算，为确保数据计算的一致性，建立分布式定时任务和可靠时间的框架。
如图3所示，将电力计量系统相互依赖的基础数据计算事件及上下文存入可靠事件表，由分布式定时任务触发事件执行，执行成功后，清除该事件记录；如果执行失败，则定时任务系统会再次触发执行，对于某些实时性要求较高的场景，则可以先触发一次事件处理，再将事件存入可靠事件表。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于电力计量的微服务架构，其特征在于，包括：电力计量应用接入控制层、电力计量微服务注册层、电力计量微服务提供层、电力计量微服务配置管理层、电力计量微服务安全控制层、电力计量微服务监控层和电力计量微服务自动化构建层；
所述电力计量应用接入控制层用于接入电力计量系统各个业务应用的微服务调用请求，对需要调用的微服务进行服务路由；
所述电力计量微服务注册层用于微服务的服务注册和发现、服务清单中的服务可用性的监测和管理，所述服务发现通过服务清单获取服务的实例清单，进行服务调用；
所述电力计量微服务提供层用于根据业务域进行微服务的拆分和聚合，微服务进行分布式的部署，电力计量微服务提供层为各调用需求方提供服务实例；
所述电力计量微服务配置管理层用于在系统运行前进行静态配置管理，在系统运行中进行动态配置管理；
所述电力计量微服务安全控制层用于生成安全令牌，作为微服务之间互通的认证与鉴权；
所述电力计量微服务监控层用于建立服务调用图谱、应用全方位画像及完备的日志系统，对微服务调用的来源、入口、路径、耗时、瓶颈及依赖度进行分析；
所述电力计量微服务自动化构建层用于建立微服务的版本控制，整合自动化构建的相关技术组件，建立自动化发布部署的流程规范和标准。
2.根据权利要求1所述的用于电力计量的微服务架构，其特征在于，还设有计算一致性处理框架，所述计算一致性处理框架采用分布式定时任务和可靠事件处理框架。
3.一种用于电力计量微服务架构的实现方法，其特征在于，包括下述步骤：
对电力计量系统的微服务进行拆分，按照不同的功能域将微服务拆分为公共类微服务、数据类微服务、业务类微服务和系统微服务；
搭建微服务的体系架构：根据电力计量系统的应用需求及微服务拆分，建立对应的电力计量应用接入控制层、电力计量微服务注册层、电力计量微服务提供层、电力计量微服务配置管理层、电力计量微服务安全控制层、电力计量微服务监控层和电力计量微服务自动化构建层；
电力计量应用接入控制：所述电力计量应用接入控制层的组件接入电力计量系统的业务应用，对需要调用的微服务进行路由，先将请求发送至安全控制层获取令牌，然后将带有令牌和服务名调用请求发送至电力计量微服务注册层；
电力计量微服务注册：所述电力计量微服务注册层检测服务清单中的服务是否可用，如果不可用则剔除服务清单，再根据接收到的服务名发起调用请求；
电力计量微服务部署：所述电力计量微服务提供层根据服务注册层的调用请求，提供具体的服务实例给相应的应用；
电力计量微服务的配置管理和监控：采用集中配置管理的方式，对分布式部署的跨网微服务进行统一管理，并建立服务调用图谱、应用全方位画像及完备的日志系统，建立微服务的监控体系；
电力计量微服务安全控制：所述电力计量微服务安全控制层生成安全令牌，服务调用方向电力计量微服务安全控制层的认证服务器发出请求，获得认证服务器返回的令牌后，服务调用方向被调用的服务方发出带令牌的请求，被调用服务方进行令牌鉴权后，提供服务实例进行响应；
微服务的自动化发布和部署：建立微服务的版本控制，整合自动化构建的相关技术组件，建立自动化发布部署的流程规范和标准，完成微服务的自动化发布和部署；
建立分布式定时任务和可靠时间的框架，进行电力计量数据的数据计算一致性处理。
4.根据权利要求3所述的用于电力计量微服务架构的实现方法，其特征在于，进行拆分后的微服务，向电力计量微服务注册层登记对应提供的服务，包括服务的主机、端口号、服务版本号和通讯协议。
5.根据权利要求3或4所述的用于电力计量微服务架构的实现方法，其特征在于，进行拆分后的微服务，每个微服务之间进行产品解耦，每个微服务完成独立功能，对于请求量大或者会产生TPS激增的微服务单独拆分，并建立该微服务示例的集群和负载均衡。
6.根据权利要求3所述的用于电力计量微服务架构的实现方法，其特征在于，所述根据接收到的服务名发起调用请求，具体步骤为：服务调用方通过服务名从电力计量微服务注册层的服务清单中获取服务实例的列表清单，通过指定的负载均衡策略取出服务实例位置进行服务调用。
7.根据权利要求3所述的用于电力计量微服务架构的实现方法，其特征在于，所述对分布式部署的跨网微服务进行统一管理，具体步骤为：对配置与介质分离进行管理控制，并建立统一的配置框架，对格式、读写方式及变更热更新的模式进行统一，建立集中的配置管理平台，以及进行系统运行前的静态配置和运行中的动态配置。
8.根据权利要求3或7所述的用于电力计量微服务架构的实现方法，其特征在于，所述建立微服务的监控体系，具体为：电力计量微服务监控层调用图谱对微服务调用的来源、入口、路径、耗时、瓶颈及依赖度进行分析，用于对微服务的可视化实时监控。
9.根据权利要求3所述的用于电力计量微服务架构的实现方法，其特征在于，所述进行电力计量数据的数据计算一致性处理，具体步骤为：将电力计量系统相互依赖的基础数据计算事件及上下文存入可靠事件表，由分布式定时任务触发事件执行，执行成功后，清除该事件记录；如果执行失败，则定时任务系统再次触发事件执行。
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