CN115840680A - 一种基于消息总线的多协同任务监视系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于消息总线的多协同任务监视系统，该系统包括信息引接模块、监视管理模块、信息分发模块、监视控制模块、外部消息总线和内部消息总线。本发明通过引入外部和内部双总线实现基于实时数据的流式多协同任务监视框架，能够适应事前规划任务和临机协同任务的统一监视，并基于线程数据和计算空间设计，将协同任务监视过程抽象为监视对象，通过线程驱动对协同任务的节点状态、执行进程、对抗关系和异常告警进行动态分析和全维监视，有效解决面向跨平台、跨手段等复杂任务监视场景下的多协同任务监视问题。

Description

一种基于消息总线的多协同任务监视系统

技术领域

本发明涉及辅助决策技术领域，尤其涉及到一种基于消息总线的多协同任务监视系统。

背景技术

任务监视是现有指控制系统在监视当前状态、对抗情况和执行情况的主要手段，通过实时监收敌我信息，分析当前情况与任务预期差异及任务达成效果，即时调整任务确保最终目标达成。现有的任务监视方法以面向事前规划任务监视为主，通过对规划任务信息的解析读取，创建一个监视对象对所有任务进行统一监视计算，当任务进行调整时监视对象整体需要进行维护管理，任务较多时一个监视对象计算存在效率延迟，无法兼容临机协同任务的监视。

随着任务逐渐从单装到多装到体系的发展，事前规划任务和临机协同任务的统一监视成为急需，现有方法难以适应跨手段、跨平台及机器到机器临机触发的多协同任务监视需求，不足以支撑复杂场景下的任务监视和临机协同。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种基于消息总线的多协同任务监视系统，旨在解决目前任务监视系统难以适应跨手段、跨平台及机器到机器临机触发的多协同任务监视需求的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供一种基于消息总线的多协同任务监视系统，所述系统包括信息引接模块、监视管理模块、信息分发模块、监视控制模块、外部消息总线和内部消息总线；其中：

所述信息引接模块用于将任务信息集引接到外部消息总线；

所述监视管理模块通过外部消息总线接收任务信息，并根据接收的任务信息，创建协同任务监视对象；

所述信息分发模块通过外部消息总线接收任务信息，并传输至内部消息总线，并由所述内部消息总线分发给每一个协同任务监视对象，所述协同任务监视对象在线程池中按照预设协同任务监视模型，基于流式数据进行监视计算；

所述监视控制模块根据监视计算结果执行任务实时监视和任务实时控制。

可选的，所述任务信息包括事前规划任务、临机任务调整、临机协同任务和实时敌我信息，所述任务信息的表达式，具体为：

data_i＝f(domin_i,topicName_i),(i＝事前规划任务，临机任务调整，临机协同任务，实时敌我信息)

其中，f表示根据对应域、主题查询对应的数据信息，domin_i表示某一类数据的域名称，topicName_i表示某一类数据的主题名称，data_i表示某一类数据对应的数据结果。

可选的，所述信息引接模块引接操作员和节点的实时数据和非实时数据，采用基于订阅分发机制的消息总线将事前规划任务、临机任务调整、临机协同任务分发至监视管理模块，将实时敌我信息分发至分发模块。

可选的，所述监视管理模块设置有对事前规划任务进行管理的事前规划任务监视对象管理队列和对临机任务进行管理临机任务监视对象管理队列。

可选的，所述监视管理模块在接收到任务信息时，采用如下执行步骤：

事前规划监视对象创建：基于时间规划任务提取任务编组信息，创建任务监视对象；

事前规划监视对象调整：基于临机任务调整提取任务编组信息，对任务监视对象进行调整或删除；

临机监视对象创建/调整：基于临机协同任务信息提取任务编组信息，对任务监视对象进行新增/调整；

任务监视对象自调整：基于任务的执行时间，针对超过执行时间的任务监视对象进行删除。

可选的，所述监视管理模块采用基于任务编号的监视对象唯一标识方法，所述标识方法的表达式，具体为：

Obj_i＝Str(TaskID_i,TaskGroupID_i)

其中，Obj_i表示协同任务i对应监视对象的唯一标识，TaskID_i表示协同任务的唯一标识，TaskGroupID_i表示协同任务i对应任务编组唯一标识，Str表示标识字符串拼接操作。

可选的，所述信息分发模块在面对不同的监视对象时，根据各自监视需求，按需订阅数据服务相关的频道，当对应的频道有数据更新，按照Redis缓存服务订阅机制发布频道更新消息，订阅相关频道的监视对象被动收到相应的更新数据，以实现消息的异步推送。

可选的，所述信息分发模块定时自动清理数据缓存分别针对不同的数据设置不同的数据保鲜时间，所述信息分发模块搭建若干个Redis缓存服务，所有监视对象与任意一个节点连接，进行相关的频道订阅，获取相应的更新数据。

可选的，所述系统还包括监视计算模块，所述监视计算模块线程池中针对每一个监视对象独立开设数据和计算空间，基于当前监视对象对应任务的实时数据执行节点状态监视、执行进程监视、对抗关系监视和编组异常警告任务。

可选的，所述监视控制模块将监视计算结果推送至指定的监视器进行显示，并基于监视计算结果，对协同任务进行临机调整或任务编组资源调度。

本发明提出了一种基于消息总线的多协同任务监视系统，通过引入外部和内部双总线实现基于实时数据的流式多协同任务监视框架，能够适应事前规划任务和临机协同任务的统一监视，并基于线程数据和计算空间设计，将协同任务监视过程抽象为监视对象，通过线程驱动对协同任务的节点状态、执行进程、对抗关系和异常告警进行动态分析和全维监视，有效解决面向跨平台、跨手段等复杂任务监视场景下的多协同任务监视问题。

附图说明

图1为本发明中基于消息总线的多协同任务监视系统的示意图。

图2为本发明中协同任务监视要素模型示意图。

图3为本发明中服务节点及分区设置示意图。

图4为本发明中双队列监视对象管理示意图。

图5为本发明中监视对象管理流程示意图。

图6为本发明中监视对象频道订阅与信息发布示意图。

图7为本发明中缓存服务集群示意图。

图8为本发明中协同任务监视计算示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释发明，并不用于限定发明。

下面将结合发明实施例中的附图，对发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于发明保护的范围。

需要说明，发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当人认为这种技术方案的结合不存在，也不在发明要求的保护范围之内。

参照图1，图1为本发明实施例方案涉及的基于消息总线的多协同任务监视系统的示意图。

本实施例提供一种基于消息总线的多协同任务监视系统，所述系统包括信息引接模块、监视管理模块、信息分发模块、监视计算模块、监视控制模块、外部消息总线和内部消息总线组成。系统首先通过信息引接模块将外部的事前规划任务信息、临机任务调整信息、临机协同任务信息和实时敌我信息引接到外部消息总线。随后，监视管理模块根据事前规划任务信息和临机协同任务信息创建协同任务监视对象，信息分发模块把实时敌我信息通过内部消息总线分发给每一个协同任务监视对象。最后，协同任务监视对象在线程池中按照协同任务监视模型，基于流式数据实时计算分析各监视要素，并将信息推送到监视控制模块。

同时，监视管理模块可以根据临机任务调整信息和临机协同任务信息，对监视对象进行动态维护管理。

本实施例中，通过内外部消息总线构建基于流式数据驱动的协同任务监视框架，能够基于事前规划数据和实时数据对监视对象进行创建、删除和修改，同时对监视对象创建独立运行空间，基于协同任务监视要素模型进行实时计算分析，对任务编组的状态、对抗关系等进行实时分析。协同任务监视要素模型如图2所示。

具体而言，对于信息引接模块：

信息引接模块需要同时引接实时数据和非实时数据，采用基于订阅分发机制的消息总线，针对事前规划任务、临机任务调整、临机协同任务、实时敌我信息四类数据分别设计域和主题，可以用式(1)进行标示，i可取值上述四类数据。

data_i＝f(domin_i,topicName_i),(i＝事前规划任务，临机任务调整，临机协同任务，实时敌我信息)(1)

其中，f表示根据对应域、主题查询对应的数据信息，domin_i表示某一类数据的域名称，topicName_i表示某一类数据的主题名称，data_i表示某一类数据对应的数据结果。本实施例基于Kakfa分布式发布订阅消息系统作为外部消息总线，以协同任务监视管理器和实时信息分发器作为data_i的消费者，编组节点或操作人员作为data_i的生产者通过信息引接器创建信息推送关系，实现信息引接。考虑到临机任务调整、临机协同任务、实时敌我信息三类数据较多且实时性要求高开设多个分区，事前任务规划数据为非实时信息开设1个分区，为保障外部信息引接的实时性，开设多个Kafka服务节点。服务节点及分区设置如图3所示。

具体而言，对于监视管理模块：

监视管理模块重点完成基于事前规划任务、临机任务调整、临机协同任务三类数据对任务监视对象进行维护和管理。事前规划任务时序关系明确，临机调整影响域大。临机协同任务突发性强，时序关系不明确，临机调整影响域小。针对这一特点，本实施例提出基于多队列的监视对象管理机制，通过设置规划任务队列和临机任务队列，分别进行动态维护管理，减少临机协同任务频繁调整对规划任务监视对象的影响，如图4所示。

监视对象管理主要包括：1)事前规划监视对象创建：基于时间规划任务数据提取任务编组信息，创建任务监视对象；2)事前规划监视对象调整：基于临机任务调整提取任务编组信息，对任务监视对象进行调整或删除；3)临机监视对象创建/调整：基于临机协同任务信息提取任务编组信息，对任务监视对象进行新增、调整；4)任务监视对象自调整：基于任务的执行时间，针对超过执行时间的任务监视对象进行删除。具体操作流程如图5所示。

同时，为了保证每一个监视对象与协同任务、任务组的快速关联，设计基于任务编号的监视对象唯一标识方法，如式(2)所示。

Obj_i＝Str(TaskID_i,TaskGroupID_i)(2)

其中，Obj_i表示协同任务i对应监视对象的唯一标识，TaskID_i表示协同任务的唯一标识，TaskGroupID_i表示协同任务i对应任务编组唯一标识，Str表示标识字符串拼接操作。

具体而言，对于信息分发模块：

信息分发模块主要面向实时敌我数据推送，针对所有监视对象要求轻量化、快速和异步。针对这一特点，本实施例采用基于订阅/发布机制的Redis高速缓存作为内部消息总线，实现向任务监视对象的实时主动推送。不同的监视对象，根据各自监视需求，按需订阅数据服务相关的频道，当对应的频道有数据更新，则按照Redis缓存服务订阅机制，发布频道更新消息，凡是订阅相关频道的监视对象，则会被动收到相应的更新数据，实现消息的异步推送，如图6所示。

由于实时敌我信息数据量较大，容易造成数据服务缓存资源过大导致应用不稳定，因此本实施例采用主动定时自动清理数据缓存和Redis缓存服务集群两种途径相结合的方式开展。其中，定时自动清理数据缓存分别针对上述数据，设置不同的数据保鲜时间，Redis缓存服务则根据设置的数据保鲜时间自动清除对应的数据。针对Redis缓存服务集群，本实施例搭建多个Redis缓存服务，所有监视对象则可与任意一个节点连接，进行相关的频道订阅，获取相应的更新数据，缓存服务集群示意，如图7所示。

具体而言，对于监视计算模块：

监视计算模块基于协同任务监视要素模型，基于实时数据驱动，流式分析计算节点状态情况、执行进程情况、对抗关系情况、编组异常告警情况、执行效果情况，对协同任务进行全维度监视。结合规划任务和临机任务监视实际，本实施例提出基于线程池的任务监视计算策略。针对每一个监视对象独立开设数据和计算空间，基于当前监视对象对应任务的实时数据进行分析计算，如图8所示。

节点状态监视：根据任务编组中的节点唯一标识，对接入的实时我情信息进提取匹配，获取节点状态情况，判断当前节点状态是否正常；

执行进程监视：根据任务编组中的节点唯一标识，对接入的实时我情信息进提取匹配，提取当前节点上报信息时间t_i。根据任务时间信息获取任务的开始结束时间(t_s,t_e)。将当前节点上报时间与任务开始结束时间进行比对，执行进程情况T如式(3)所示。

对抗关系监视：根据实时目标信息，根据信息中我方节点数据与任务编组中的我方节点信息进行比对，如存在相同节点则表示该节点与该任务目标存在对抗关系。

编组异常告警：1)根据提取的我方信息判断每个节点状态，如果存在故障则进行状态异常告警；2)根据执行进程监视情况，如果存在任务提前执行或延后执行则进行执行进程异常告警；3)根据对抗关系监视情况，如果任务目标与任务编组中的节点不存在对抗关系则进行告警。

具体而言，对于监视控制模块：

监视控制模块基于监视计算结果，对协同任务进行临机调整或任务编组资源调度。首先，监视对象线程分析计算结果通过需要推送至实时监视器进行显示，本实施例采用WebSocket推送机制，将计算结果分发到指定的任务监视器。同时，监视模块的异常告警信息，推送至实时控制器，实时控制器根据异常类别生成处置建议，通过外部消息总线下发至任务编组节点。

为了便于理解，本实施例提出基于消息总线的多协同任务监视系统的具体实例，具体如下：

一种基于消息总线的多协同任务监视系统，应用于某集成项目任务管理业务，在该系统中对事前规划协同任务和机器到机器临机协同等任务进行有效监视，充分支撑了任务调整和资源调度。在该系统中，采用微服务架构，物理上包括基础环境服务器、业务服务器和监视客户机三部分，相关模块实现方式如下：

信息引接：选择Kafka(分布式发布订阅消息系统)2.2.0版本，Kafka服务端部署于基础环境服务器作为消息引接总线，基于服务虚拟化资源部署多个实例。事前任务规划、临机任务调整、临机协同任务、实时敌我信息四类数据生产者基于SpringBoot(Java开源应用框架)框架，集成Kafka接口实现信息引接器功能；

信息分发：选择Redis4.0(远程字典服务)版本，Redis服务端部署于基础环境服务器作为实时分发总线，基于服务器虚拟化资源部署多个实例。实时信息分发器基于SpringBoot框架集成Jedis(Java操作Redis数据库工具)实现实时信息分发器功能；

监视管理：基于SpringBoot框架，实现任务管理类TaskManager，创建私有变量任务监视对象双列表pTaskList和sTaskList用于监视对象管理，并集成Kafka接口实现数据消费功能；

监视计算：基于SpringBoot框架，实现任务监视对象类TaskObj，创建私有变量objID作为监视对象唯一标识，创建方式为“任务ID+@+任务组ID”。集成实现基于Jedis的实时信息回调处理函数，实现接收实时信息分发器信息功能。同时，继承Thread多线程基类，在类实例化时创建一个计算线程，基于监视要素模型规范的计算方法，进行实时数据的流式处理；

监视控制：实时监视器基于React(Web开发框架)前端框架，以Websocket(单个TCP连接全双工通信协议)接口实现监视结果数据与实时监视器的信息交互和界面显示；实时控制器集成Kafka接口实现实时控制信息下发接口，每个监视对象创建实时控制器私有成员，在异常告警后将相关信息调用实时控制器接口转换生成控制信息下发。

以上仅为发明的优选实施例，并非因此限制发明的专利范围，凡是利用发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于消息总线的多协同任务监视系统，其特征在于，所述系统包括信息引接模块、监视管理模块、信息分发模块、监视控制模块、外部消息总线和内部消息总线；其中：

所述信息引接模块用于将任务信息集引接到外部消息总线；

所述监视管理模块通过外部消息总线接收任务信息，并根据接收的任务信息，创建协同任务监视对象；

所述信息分发模块通过外部消息总线接收任务信息，并传输至内部消息总线，并由所述内部消息总线分发给每一个协同任务监视对象，所述协同任务监视对象在线程池中按照预设协同任务监视模型，基于流式数据进行监视计算；

所述监视控制模块根据监视计算结果执行任务实时监视和任务实时控制。

2.如权利要求1所述的基于消息总线的多协同任务监视系统，其特征在于，所述任务信息包括事前规划任务、临机任务调整、临机协同任务和实时敌我信息，所述任务信息的表达式，具体为：

data_i＝f(domin_i,topicName_i),(i＝事前规划任务，临机任务调整，临机协同任务，实时敌我信息)

其中，f表示根据对应域、主题查询对应的数据信息，domin_i表示某一类数据的域名称，topicName_i表示某一类数据的主题名称，data_i表示某一类数据对应的数据结果。

3.如权利要求2所述的基于消息总线的多协同任务监视系统，其特征在于，所述信息引接模块引接操作员和节点的实时数据和非实时数据，采用基于订阅分发机制的消息总线将事前规划任务、临机任务调整、临机协同任务分发至监视管理模块，将实时敌我信息分发至分发模块。

4.如权利要求3所述的基于消息总线的多协同任务监视系统，其特征在于，所述监视管理模块设置有对事前规划任务进行管理的事前规划任务监视对象管理队列和对临机任务进行管理临机任务监视对象管理队列。

5.如权利要求4所述的基于消息总线的多协同任务监视系统，其特征在于，所述监视管理模块在接收到任务信息时，采用如下执行步骤：

事前规划监视对象创建：基于时间规划任务提取任务编组信息，创建任务监视对象；

事前规划监视对象调整：基于临机任务调整提取任务编组信息，对任务监视对象进行调整或删除；

临机监视对象创建/调整：基于临机协同任务信息提取任务编组信息，对任务监视对象进行新增/调整；

任务监视对象自调整：基于任务的执行时间，针对超过执行时间的任务监视对象进行删除。

6.如权利要求5所述的基于消息总线的多协同任务监视系统，其特征在于，所述监视管理模块采用基于任务编号的监视对象唯一标识方法，所述标识方法的表达式，具体为：

Obj_i＝Str(TaskID_i,TaskGroupID_i)

其中，Obj_i表示协同任务i对应监视对象的唯一标识，TaskID_i表示协同任务的唯一标识，TaskGroupID_i表示协同任务i对应任务编组唯一标识，Str表示标识字符串拼接操作。

7.如权利要求3所述的基于消息总线的多协同任务监视系统，其特征在于，所述信息分发模块在面对不同的监视对象时，根据各自监视需求，按需订阅数据服务相关的频道，当对应的频道有数据更新，按照Redis缓存服务订阅机制发布频道更新消息，订阅相关频道的监视对象被动收到相应的更新数据，以实现消息的异步推送。

8.如权利要求7所述的基于消息总线的多协同任务监视系统，其特征在于，所述信息分发模块定时自动清理数据缓存分别针对不同的数据设置不同的数据保鲜时间，所述信息分发模块搭建若干个Redis缓存服务，所有监视对象与任意一个节点连接，进行相关的频道订阅，获取相应的更新数据。

9.如权利要求1所述的基于消息总线的多协同任务监视系统，其特征在于，所述系统还包括监视计算模块，所述监视计算模块线程池中针对每一个监视对象独立开设数据和计算空间，基于当前监视对象对应任务的实时数据执行节点状态监视、执行进程监视、对抗关系监视和编组异常警告任务。

10.如权利要求1所述的基于消息总线的多协同任务监视系统，其特征在于，所述监视控制模块将监视计算结果推送至指定的监视器进行显示，并基于监视计算结果，对协同任务进行临机调整或任务编组资源调度。

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