CN115225466B - 一种基于mqtt服务的底层动环平台切换方法及装置 - Google Patents

一种基于mqtt服务的底层动环平台切换方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于MQTT服务的底层动环平台切换方法及装置，获取数据中心基础设施的监控数据，并基于MQTT的发布/订阅范式对获取的监控数据进行主题分类；利用MQTT服务的主题订阅范式组成备份切换机制，并获取MQTT服务器中的数据在主动环系统中进行如下处理：对当前动环系统的多个运行特征参数基于历史均值进行分类评估，将分类评估概率加权融合成当前动环系统的综合失效概率；根据心跳包在心跳请求时间周期内是否发送请求，判定当前动环系统失效的情况下，利用N+M备份切换机制，根据最小综合失效概率，切换至与失效动环系统订阅相同数据主题的备份动环系统。本申请的方法建立了底层动环平台N+M的备份切换机制，实现了底层动环平台的高效切换。

Description

一种基于MQTT服务的底层动环平台切换方法及装置
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种基于MQTT服务的底层动环平台切换方法及装置。
背景技术
数据中心是一种新形态的电信机房，与传统的电信通信机房不同，数据中心的机房面积更大，基础设施的种类和数量更多，一个大型数据中心的规模往往是传统电信通信机房的几倍甚至几十倍。大规模、多设备的大型数据中心会导致对故障设备的定位耗时增加，运维管理更加复杂。要想对大型数据中心的基础设施运行情况进行及时准确的把握，并对基础设施动环数据进行进一步分析与管理，就需要采用动环监控系统。
动环监控系统作为远程集中维护和操作的基础支撑工具，其是运维管理的基础信息采集平台，一般采用逐级汇接的基本结构，由监控中心SC和现场监控单元FSU构成。由于动环监控系统的逐级汇接结构以及各级数据接口的私密性，这都降低了系统故障监测和维护的能力，若底层动环平台为单机系统，一旦系统失效将使大量设备脱离监控。同时动环系统一旦失效，系统的切换时延过大，往往会导致消息成本的增加以及数据信息丢失等情况的发生。
发明内容
本发明实施例提供一种基于MQTT服务的底层动环平台切换方法及装置，结合MQTT服务的发布/订阅范式，建立底层动环平台N+M的备份切换机制，用于解决底层动环平台高效切换问题。
本发明实施例提供一种基于MQTT服务的底层动环平台切换方法，包括：
动环监控系统获取数据中心基础设施的监控数据，并基于MQTT的发布/订阅范式对获取的监控数据进行主题分类，分类后上传至MQTT服务器；
N+M个监控中心SC利用MQTT服务的主题订阅范式组成备份切换机制，并获取MQTT服务器中的数据在主动环系统中进行如下处理：
对当前动环系统的多个运行特征参数基于历史均值进行分类评估，将分类评估概率加权融合成当前动环系统的综合失效概率；
根据心跳包在心跳请求时间周期内是否发送请求，判定当前动环系统是否失效；
在判定当前动环系统失效的情况下，利用N+M备份切换机制，根据最小综合失效概率，切换至与失效动环系统订阅相同数据主题的备份动环系统。
可选的，基于MQTT的发布/订阅范式对获取的监控数据进行主题分类包括：
将获取的监控数据分类为N个主题分类，且各主题分类的报文格式包括：固定报头，可变报头以及报文负载，其中所述可变报头用于承载消息的主题和ID，所述报文负载用于承载发布消息的内容。
可选的，N+M个监控中心SC利用MQTT服务的主题订阅范式组成备份切换机制包括：
利用MQTT的主题订阅范式，将订阅相同主题的N+M个监控中心并联组成动环系统，其中N为向MQTT服务器发送订阅消息的主动环系统个数，M为并联冗余作为备份的动环系统个数。
可选的，对当前动环系统的多个运行特征参数基于历史均值进行分类评估包括：
基于当前动环系统的历史统计数据，计算特征参数Yi的历史均值μi，允许特征参数Yi运行特征值yi变化的范围为(μi-δi,μi+δi,)，其中δi为偏移阈值；
在某个特征参数Yi满足其特征值yi在(μi,μi+δi,)内的情况下，将该特征归为第一类；
在某个特征参数Yi满足其特征值yi在(μi-δi,μi,)内的情况下，将该特征归为第二类。
可选的，对当前动环系统的多个运行特征参数基于历史均值进行分类评估还包括：属于Lj类的某个特征参数Yi分类评估概率满足：
其中，Yi为当前动环系统Xn中第i个特征参数，μi为特征参数Yi基于历史统计信息的均值，Pi为属于L1类的特征参数分类评估概率，P′i为属于L2类的特征参数分类评估概率。
可选的，将分类评估概率加权融合成当前动环系统的综合失效概率满足：
其中为融合的当前动环系统Xn的综合失效概率。
可选的，判定当前动环系统未失效的情况下还包括：根据当前动环系统的综合失效概率，动态调整心跳包的心跳请求周期满足：
其中，为调整后的心跳请求周期，a为初始心跳包心跳请求周期，bk为当前动环系统第k次判断是否失效的惩罚值，/>
可选的，利用N+M备份机制，根据最小综合失效概率，切换至与失效动环系统订阅相同数据主题的备份动环系统满足：
其中X′m′为M个备份动环系统X′m中与Xn订阅相同主题消息的备份动环系统，为最佳替换失效动环系统的备份动环系统。
本申请实施例还提出一种基于MQTT服务的底层动环平台切换装置，包括处理器和存储器，所述存储器上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现前述的基于MQTT服务的底层动环平台切换方法的步骤。
本申请实施例还提出一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现前述的基于MQTT服务的底层动环平台切换方法的步骤。
本发明实施例结合MQTT服务的发布/订阅范式，建立底层动环平台N+M的备份切换机制，实现了底层动环平台的高效切换。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1为本申请实施例的底层动环平台切换方法的基本流程图；
图2为本申请实施例的动环监控系统的逐级汇接结构图；
图3为本申请实施例的N+M动环监控平台备份机制结构图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
本发明实施例提供一种基于MQTT服务的底层动环平台切换方法，如图1所示，包括：
在步骤S101中，动环监控系统获取数据中心基础设施的监控数据，并基于MQTT的发布/订阅范式对获取的监控数据进行主题分类，分类后上传至MQTT服务器。如图2所示，动环监控系统的现场监控单元FSU由若干监控模块以及其他辅助监控设备组成，监控数据中心独立的基础设施或通信站。现场监控单元通过前端智能设备通信协议A接口获取数据中心基础设施的实时数据，并通过协议控制对低端数据进行处理与管理。
在一些实施例中，基于MQTT的发布/订阅范式对获取的监控数据进行主题分类包括：将获取的监控数据分类为N个主题分类，且各主题分类的报文格式包括：固定报头，可变报头以及报文负载，其中所述可变报头用于承载消息的主题和ID，所述报文负载用于承载发布消息的内容。
进一步参见图2，根据动环监控系统的逐级汇接结构，现场监控单元FSU将获取的实时数据在B接口通过使用MQTT服务，通过发布/订阅范式将实时数据分为N个主题，具体分类控制报文格式如下
固定报头：固定报文+剩余长度；
可变报头：Topic名称；
报文负载：应用消息；
其中可变报头承载了消息的主题和ID，主要为UTF-8编码格式，报文负载承载了发布消息的内容，主要为JSON格式和ASCII编码。
当现场监控单元与服务器的网络连接建立后，其发送给服务端的第一个报文必须是CONNECT报文。服务端收到CONNECT报文后，将发送CONNACK报文响应从客户端收到的CONNECT报文。然后现场监控单元即可向MQTT服务器通过PUBLISH报文发送消息，为了保证消息能够准确送达，服务质量选为至少分发一次。服务器收到PUBLISH报文后，将发送PUBACK报复响应PUBLISH报文以完成现场监控单元的消息发布，并将实时数据通过主题分类保存至MQTT服务器上，以便动环系统平台进行主题订阅。
在步骤S102中，N+M个监控中心SC利用MQTT服务的主题订阅范式组成备份切换机制，并获取MQTT服务器中的数据在主动环系统中进行如下处理。在一些实施例中，N+M个监控中心SC利用MQTT服务的主题订阅范式组成备份切换机制包括：利用MQTT的主题订阅范式，将订阅相同主题的N+M个监控中心并联组成动环系统，其中N为向MQTT服务器发送订阅消息的主动环系统个数，M为并联冗余作为备份的动环系统个数。
具体的如图3所示，使用N+M个监控中心SC同时与MQTT服务器建立网络连接，N个监控中心作为主动环系统Xn向MQTT服务器订阅主题消息，M个监控中心作为备份动环系统X'm向MQTT服务器订阅与N个主动环系统Xn相同的主题消息。
主题订阅可以采用如下步骤：动环系统平台先向MQTT服务端发送SUBSCRIBE报文用于创建订阅会话，每个订阅注册当前动环系统Xn所关心的主题，然后MQTT服务器将会返回一个SUBACK报文，用于确认它已收到并且正在处理SUBSCRIBE报文，本申请中SUBSCRIBE报文的固定报头为：0x82+剩余长度。
在步骤S103中，对当前动环系统的多个运行特征参数基于历史均值进行分类评估，将分类评估概率加权融合成当前动环系统的综合失效概率。
在步骤S104中，根据心跳包在心跳请求时间周期内是否发送请求，判定当前动环系统是否失效。
在步骤S105中，在判定当前动环系统失效的情况下，利用N+M备份切换机制，根据最小综合失效概率，切换至与失效动环系统订阅相同数据主题的备份动环系统。
本发明实施例结合MQTT服务的发布/订阅范式，建立底层动环平台N+M的备份切换机制，实现了底层动环平台的高效切换。
可选的，对当前动环系统的多个运行特征参数基于历史均值进行分类评估包括：
基于当前动环系统的历史统计数据，计算特征参数Yi的历史均值μi，允许特征参数Yi运行特征值yi变化的范围为(μi-δi,μi+δi,)，其中δi为偏移阈值；
在某个特征参数Yi满足其特征值yi在(μi,μi+δi,)内的情况下，故障率随yi变大而递增，如系统运行温度，将该特征归为第一类L1类。
在某个特征参数Yi满足其特征值yi在(μi-δi,μi,)内的情况下，如系统运行电压，将该特征归为第二类L2类。
可选的，对当前动环系统的多个运行特征参数基于历史均值进行分类评估还包括：属于Lj类的某个特征参数Yi分类评估概率满足：
其中，Yi为当前动环系统Xn中第i个特征参数，μi为特征参数Yi基于历史统计信息的均值，Pi为属于L1类的特征参数分类评估概率，P′i为属于L2类的特征参数分类评估概率。
可选的，当当前动环系统l个特征参数的分类评估概率均求出后，将分类评估概率加权融合成当前动环系统的综合失效概率满足：
其中为融合的当前动环系统Xn的综合失效概率。
接着在步骤S104中，根据心跳包在心跳请求时间周期内是否发送请求，判定当前动环系统是否失效。具体的可以利用MQTT服务的心跳请求功能，在心跳请求周期内，由动环系统客户端发送PINGREQ报文给服务端，以便在没有任何其他控制报文从客户端发给服务端时，告知服务端客户端还活着，同时请求服务端发送响应，确认网络连接没有断开，以此判断动环系统是否失效。
可选的，判定当前动环系统未失效的情况下还包括：根据当前动环系统的综合失效概率，动态调整心跳包的心跳请求周期满足：
其中，为调整后的心跳请求周期，a为初始心跳包心跳请求周期。
本示例中利用当前动环系统Xn的综合失效概率，建立自反馈监测机制，实现心跳包心跳请求周期的动态变化，使心跳包心跳请求周期随当前动环系统Xn的综合失效概率的变大而减小。在当前动环系统的综合失效概率变大的情况下，相应减小心跳包心跳请求时间，若当前动环系统在心跳请求时间周期内未能发送保活请求，则判断当前动环系统失效，以此减小消息成本以及缩短切换时延。
若当前动环系统综合失效概率过大，但在心跳请求周期内仍有心跳请求存在，即动环系统并未失效，因此重复进行当前动环系统综合失效概率的计算，并利用当前动环系统未失效后重复判断的惩罚值，约束心跳包心跳请求时间的动态变化，相应增大当前动环系统心跳请求周期，提高判断准确率。bk为当前动环系统第k次判断是否失效的惩罚值：
可选的，利用N+M备份机制，根据最小综合失效概率，切换至与失效动环系统订阅相同数据主题的备份动环系统满足：
其中X′m′为M个备份动环系统X′m中与Xn订阅相同主题消息的备份动环系统，为最佳替换失效动环系统的备份动环系统。
本申请的方法充分考虑了动环监控系统的逐级汇接结构，采用MQTT服务协调各底层动环平台，建立底层动环平台N+M的备份切换机制。同时基于历史统计信息，根据当前动环系统的综合失效概率，改进了遗嘱消息触发条件，实现了消息成本和切换时延的最佳折中。并且本申请的方案根据当前多个备份平台的综合失效概率，可以选择出最佳的底层动环平台进行切换。
本申请实施例还提出一种基于MQTT服务的底层动环平台切换装置，包括处理器和存储器，所述存储器上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现前述的基于MQTT服务的底层动环平台切换方法的步骤。
本申请实施例还提出一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现前述的基于MQTT服务的底层动环平台切换方法的步骤。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (6)

1.一种基于MQTT服务的底层动环平台切换方法，其特征在于，包括：
动环监控系统获取数据中心基础设施的监控数据，并基于MQTT的发布/订阅范式对获取的监控数据进行主题分类，分类后上传至MQTT服务器；
N+M个监控中心SC利用MQTT服务的主题订阅范式组成备份切换机制，并获取MQTT服务器中的数据在主动环系统中进行如下处理：
对当前动环系统的多个运行特征参数基于历史均值进行分类评估，将分类评估概率加权融合成当前动环系统的综合失效概率；
根据心跳包在心跳请求时间周期内是否发送请求，判定当前动环系统是否失效；
在判定当前动环系统失效的情况下，利用N+M备份切换机制，根据最小综合失效概率，切换至与失效动环系统订阅相同数据主题的备份动环系统；
N+M个监控中心SC利用MQTT服务的主题订阅范式组成备份切换机制包括：
利用MQTT的主题订阅范式，将订阅相同主题的N+M个监控中心并联组成动环系统，其中N为向MQTT服务器发送订阅消息的主动环系统个数，M为并联冗余作为备份的动环系统个数；
对当前动环系统的多个运行特征参数基于历史均值进行分类评估包括：
基于当前动环系统的历史统计数据，计算特征参数Yi的历史均值μi，允许特征参数Yi运行特征值yi变化的范围为(μi-δi，μi+δi，)，其中δi为偏移阈值；
在某个特征参数Yi满足其特征值yi在(μi，μi+δi，)内的情况下，将该特征归为第一类；
在某个特征参数Yi满足其特征值yi在(μi-δi，μi，)内的情况下，将该特征归为第二类；
对当前动环系统的多个运行特征参数基于历史均值进行分类评估还包括：属于Lj类的某个特征参数Yi分类评估概率满足：
其中，Yi为当前动环系统Xn中第i个特征参数，μi为特征参数Yi基于历史统计信息的均值，Pi为属于L1类的特征参数分类评估概率，P′i为属于L2类的特征参数分类评估概率；
将分类评估概率加权融合成当前动环系统的综合失效概率满足：
其中为融合的当前动环系统Xn的综合失效概率。
2.如权利要求1所述的基于MQTT服务的底层动环平台切换方法，其特征在于，基于MQTT的发布/订阅范式对获取的监控数据进行主题分类包括：
将获取的监控数据分类为N个主题分类，且各主题分类的报文格式包括：固定报头，可变报头以及报文负载，其中所述可变报头用于承载消息的主题和ID，所述报文负载用于承载发布消息的内容。
3.如权利要求1所述的基于MQTT服务的底层动环平台切换方法，其特征在于，在判定当前动环系统未失效的情况下，还包括：根据当前动环系统的综合失效概率，动态调整心跳包的心跳请求周期满足：
其中，为调整后的心跳请求周期，a为初始心跳包心跳请求周期，bk为当前动环系统第k次判断是否失效的惩罚值，/>
4.如权利要求1所述的基于MQTT服务的底层动环平台切换方法，其特征在于，利用N+M备份机制，根据最小综合失效概率，切换至与失效动环系统订阅相同数据主题的备份动环系统满足：
其中X′m′为M个备份动环系统X′m中与Xn订阅相同主题消息的备份动环系统，为最佳替换失效动环系统的备份动环系统。
5.一种基于MQTT服务的底层动环平台切换装置，其特征在于，包括处理器和存储器，所述存储器上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至4中任一项所述的基于MQTT服务的底层动环平台切换方法的步骤。
6.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至4中任一项所述的基于MQTT服务的底层动环平台切换方法的步骤。
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