CN116346840A - 一种多服务器场景下的数据分析管理系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多服务器场景下的数据分析管理系统及其方法，包括边缘服务器、核心服务器、通讯网关、分布式数据存储系统及外部操控电路，核心服务器通过通讯网关与若干边缘服务器间连接，边缘服务器、核心服务器分别通过通讯网关与分布式数据存储系统间建立数据连接，所述边缘服务器、核心服务器、通讯网关、分布式数据存储系统均与外部操控电路间电气连接。其使用方法包括系统配置及拓展，数据分析管理等两个步骤。本发明可有效满足多种复杂工作场景环境数据处理作业的需要，且数据处理作业工作效率高，数据存储管理可靠安全性好，并有效防止数据丢失及数据溯源追踪能力。

Description

一种多服务器场景下的数据分析管理系统及其方法

技术领域

本发明涉及一种多服务器场景下的数据分析管理系统及方法，属网络信息通讯技术领域。

背景技术

随着区块链技术、云平台等网络技术的发展，从而导致当前同一通讯网络往往需要同时为多种不同场景提供有效的数据服务，但在实际网络通讯服务中发现，当前的通讯网络往往依然采用的传统的一个核心服务器同时为各数据终端提供书处理、分析及管理服务，虽然可以一定程度满足使用的需要，但一方面造成数据处理分析作业时，对服务器系统算力要求高，从而造成服务器系统的运行能耗、成本以及建设和维护成本均相对较高，同时由于仅采用了一个服务器为多个数据终端提供服务，从而导致服务器运行时需要同时大量对不同类型数据进行处理和存储，从而极易因通讯网络故障、服务器故障等因素导致数据通讯、管理服务终端，严重时甚至导致数据丢失，且对数据溯源管理能力也受到了一定的影响。

因此针对这一问题，迫切需要开发一种多服务器场景下的数据分析管理系统及方法，以满足实际使用的需要。

发明内容

为了解决现有技术上的不足，本发明提供一种多服务器场景下的数据分析管理系统及方法。

一种多服务器场景下的数据分析管理系统，包括边缘服务器、核心服务器、通讯网关、分布式数据存储系统及外部操控电路，其中核心服务器通过通讯网关与若干边缘服务器间连接，同时所述通讯网关与边缘服务器、核心服务器间通过1—3条通讯网络建立数据连接，同时各边缘服务器均独立运行，所述边缘服务器、核心服务器分别通过通讯网关与分布式数据存储系统间建立数据连接，所述边缘服务器、核心服务器、通讯网关、分布式数据存储系统均与外部操控电路间电气连接，其中所述分布式数据存储系统包括主控服务器、中继服务器、子通讯网关、数据存储服务器，其中所述主控服务器位于核心服务器处并与核心服务器连接，所述数据存储服务器数量与边缘服务器数量一致，且每个边缘服务器处均设至少一个数据存储服务器，同时所述数据存储服务器间均相互独立运行，并分别通过通讯网络与子通讯网关建立数据连接，所述子通讯网关至少一个，通过通讯网络分别与通讯网关、主控服务器间建立数据连接，所述子通讯网关另通过通讯网络与一个中继服务器建立数据连接，所述主控服务器、中继服务器、子通讯网关、数据存储服务器另分别与外部操控电路电气连接。

进一步的，所述的核心服务器包括数据处理服务器、备用电源、多路稳压电源、承载机柜、操控终端、网络交换机，其中所述承载机柜为轴向截面呈矩形的柱状框架结构，其轴线与水平面垂直分布，所述承载机柜内设若干与其同轴分布的隔板，各隔板沿承载机柜轴线从上向下分布，并将承载机柜内分割为一个位于其底部的动力室，和若干沿其轴线从上向下分布的服务器承载室，且每个服务器承载室内均设一个数据处理服务器和至少一个网络交换机，所述备用电源、多路稳压电源均位于动力室内，所述多路稳压电源分别与各数据处理服务器及网络交换机电气连接，同时另与外部操控电路电气连接，所述网络交换机通过数据线与同一服务器承载室内的数据处理服务器及承载机柜外的通讯网关建立数据连接，同时承载机柜内各数据处理服务器间通过网络交换机间建立数据连接。

进一步的，所述的隔板包括上托盘、下托盘、导流板、引流风机、连接管头、排风管，其中所述排风管位于承载机柜外，并与承载机柜外侧面连接，所述上托盘和下托盘均为横断面呈矩形的板状结构，且上托盘、下托盘间同轴分布，并通过导流板相互连接，所述导流板至少两条，与上托盘、下托盘板面呈30°—90°夹角，同时导流板至少一条，并环绕上托盘、下托盘轴线呈曲线状分布，并在上托盘、下托盘之间构成至少一条导流通道，所述导流通道两端分别设连接管头，并通过连接管头与排风管连通，所述排风管轴线与承载机柜轴线呈0°—45°夹角，且排风管环绕承载机柜轴线呈螺旋状结构分布，同时排风管所连接的各连接管头环绕承载机柜轴线呈螺旋状结构分布，此外所述排风管下端面与引流风机连通，所述引流风机与承载机柜外侧面连接，且引流风机另通过导流支管与动力室连通。

进一步的，所述的边缘服务器、核心服务器均采为基于云计算为基础的数据处理系统，同时所述边缘服务器、核心服务器均设至少一个基于PC计算机、移动通讯终端的操控终端。

进一步的，所述的外部操控电路包括基于FPGA芯片的主控电路、MOS驱动电路、数据通讯总线、晶振时钟电路、分频时钟电路、数据缓冲电路、I/O通讯端口、操控界面、配电箱及接线端子，所述配电箱与为横断面呈矩形的闭合腔体结构，配电箱与核心服务器外侧面连接，所述配电箱内设绝缘背板，且基于FPGA芯片的主控电路、MOS驱动电路、数据通讯总线、晶振时钟电路、分频时钟电路、数据缓冲电路、I/O通讯端口均位于配电箱内并通过绝缘背板与配电箱连接，其中所述FPGA芯片的主控电路分别与MOS驱动电路、数据通讯总线、晶振时钟电路电气连接，同时所述数据通讯总线和MOS驱动电路同时与数据缓冲电路、I/O通讯端口电气连接，所述MOS驱动电路另与分频时钟电路、操控界面、接线端子及操控界面电气连接，同时所述操控界面嵌于配电箱前端面外，所述接线端子至少一个并嵌于配电箱下端面。

进一步的，所述的操控界面包括但不限于显示器、电位器、按钮、波动开关、仪表及信号指示灯中的任意一种或几种共用。

一种多服务器场景下的数据分析管理系统的使用方法，包括如下步骤：

S1,系统配置及拓展，首先根据待数据处理工作场景类型，设定边缘服务器的数量和类型，同时根据待数据处理工作场景类型预判数据处理量、数据处理要求及数据存储要求，然后对边缘服务器、核心服务器、通讯网关、分布式数据存储系统及外部操控电路进行装配，在装配中使得各边缘服务器分别位于相应的待数据处理工作场景处，且每个待数据处理工作场景处均设至少一个边缘服务器；将核心服务器、通讯网关及外部操控电路设置在远端的相应机房内，最后通过通讯网络及供电系统对边缘服务器、核心服务器、通讯网关、分布式数据存储系统及外部操控电路进行组网，并由核心服务器为边缘服务器、核心服务器、通讯网关、分布式数据存储系统及外部操控电路分配独立通讯寻址地址,并设置个边缘服务器运行时数据处理权限、数据通讯优先级及数据通讯协议；

S2，数据分析管理，完成S1步骤后，首先由各边缘服务器对其所在场景区域内数据通过网络设备进行采集，并将采集的数据根据数据通讯协议进行汇编，然后将汇编数据发送至通讯网关，由通讯网关根据S1步骤设置的数据通讯优先级依次发送至核心服务器，然后由核心服务器对接收的数据进行处理后，一方面将处理结果反馈至相应的边缘服务器，并由边缘服务器将最终数据处理结果反馈至当场景区域内；另一方面将处理结果和接收的各边缘服务器的原始数据分别存储在分布式数据存储系统内；此外另将处理结果及各边缘服务器的原始数据通过通讯网关与外部的第三方系统建立数据通讯，实现系统数据与外部系统间监护；

进一步的，所述S2步骤中，数据在存储至分布式数据存储系统内时，各边缘服务器相应的原始数据及处理结果一方面存储在分布式数据存储系统分配在当前边缘服务器处的数据存储服务器内，同时另随机存储在分布式数据存储系统中另外的至少两个数据存储服务器，然后将完成数据存储的数据存储服务器通讯地址生成通讯地址清单并保存在核心服务器。

本发明系统构成简单，通用性好，操作灵活方便，且系统具有良好的拓展能力和供能调节能力，可有效满足多种复杂工作场景环境数据处理作业的需要，且数据处理作业工作效率高，数据存储管理可靠安全性好，可有效防止数据丢失及数据溯源追踪能力，从而有效的满足同时多中辅助工作场景下数据综合分析管理工作的需要。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明；

图1为本发明原理示意图；

图2为分布式数据存储系统结构示意图；

图3为核心服务器结构示意图；

图4为隔板结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于施工，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

如图1所示，一种多服务器场景下的数据分析管理系统，包括边缘服务器1、核心服务器2、通讯网关3、分布式数据存储系统4及外部操控电路5，其中核心服务器2通过通讯网关3与若干边缘服务器1间连接，同时所述通讯网关3与边缘服务器1、核心服务器2间通过1—3条通讯网络建立数据连接，同时各边缘服务器1均独立运行，边缘服务器1、核心服务器2分别通过通讯网关3与分布式数据存储系统4间建立数据连接，边缘服务器1、核心服务器2、通讯网关3、分布式数据存储系统4均与外部操控电路5间电气连接。

参见图2，其中分布式数据存储系统4包括主控服务器41、中继服务器42、子通讯网关43、数据存储服务器44，其中主控服务器41位于核心服务器2处并与核心服务器2连接，所述数据存储服务器44数量与边缘服务器1数量一致，且每个边缘服务器1处均设至少一个数据存储服务器44，同时所述数据存储服务器间44均相互独立运行，并分别通过通讯网络与子通讯网关43建立数据连接，所述子通讯网关43至少一个，通过通讯网络分别与通讯网关3、主控服务器41间建立数据连接，所述子通讯网关43另通过通讯网络与一个中继服务器42建立数据连接，所述主控服务器41、中继服务器42、子通讯网关43、数据存储服务器44另分别与外部操控电路5电气连接。

通过是设置多条通讯网络建立数据连接，可有效提高通讯网关与边缘服务器1、核心服务器2之间数据连接的稳定性和抗故障能力。

同时，通过设置中继服务器，一方面实现在数据操作量大时，对数据进行临时缓存，降低主控服务器和数据存储服务器运行时的算力负担；另一方面可通过中继服务器对各数据进行堆栈排序，设定数据操作执行优先级。

参见图3，核心服务器2包括数据处理服务器21、备用电源22、多路稳压电源23、承载机柜24、网络交换机26，其中所述承载机柜24为轴向截面呈矩形的柱状框架结构，其轴线与水平面垂直分布，所述承载机柜24内设若干与其同轴分布的隔板27，各隔板24沿承载机柜24轴线从上向下分布，并将承载机柜24内分割为一个位于其底部的动力室101，和若干沿其轴线从上向下分布的服务器承载室102，且每个服务器承载室102内均设一个数据处理服务器21和至少一个网络交换机26，所述备用电源22、多路稳压电源23均位于动力室101内，所述多路稳压电源23分别与各数据处理服务器21及网络交换机26电气连接，同时另与外部操控电路电气连接，所述网络交换机26通过数据线与同一服务器承载室102内的数据处理服务器21及承载机柜24外的通讯网关3建立数据连接，同时承载机柜24内各数据处理服务器21间通过网络交换机26间建立数据连接。

利用网络交换机实现多个数据处理服务器间数据处理时协同运行，从而一方面达到单台服务器故障时，剩余正常运行服务器可应急弥补运行；另一方面可根据数据处理算例要求，灵活调配数据服务器的算力，提高数据分析管理运行能力的同时，降低系统运行能耗和对系统硬件配置要求。

参见图4，隔板27包括上托盘271、下托盘272、导流板273、引流风机274、连接管头275、排风管276，其中所述排风管276位于承载机柜24外，并与承载机柜24外侧面连接，所述上托盘271和下托盘272均为横断面呈矩形的板状结构，且上托盘271、下托盘272间同轴分布，并通过导流板273相互连接，所述导流板273至少两条，与上托盘271、下托盘板272面呈30°—90°夹角，同时导流板273至少一条，并环绕上托盘271、下托盘272轴线呈曲线状分布，并在上托盘271、下托盘272之间构成至少一条导流通道277，所述导流通道277两端分别设连接管头275，并通过连接管头275与排风管276连通，所述排风管276轴线与承载机柜24轴线呈0°—45°夹角，且排风管276环绕承载机柜24轴线呈螺旋状结构分布，同时排风管276所连接的各连接管头275环绕承载机柜24轴线呈螺旋状结构分布，此外所述排风管276下端面与引流风机274连通，所述引流风机274与承载机柜24外侧面连接，且引流风机274另通过导流支管与动力室101连通。

进一步优化的，所述的边缘服务器1、核心服务器2均采为基于云计算为基础的数据处理系统，同时所述边缘服务器、核心服务器均设至少一个基于PC计算机、移动通讯终端的操控终端。

此外，所述的外部操控电路5包括基于FPGA芯片的主控电路、MOS驱动电路、数据通讯总线、晶振时钟电路、分频时钟电路、数据缓冲电路、I/O通讯端口、操控界面51、配电箱52及接线端子53，所述配电箱52与为横断面呈矩形的闭合腔体结构，配电箱52与核心服务器2外侧面连接，所述配电箱52内设绝缘背板54，且基于FPGA芯片的主控电路、MOS驱动电路、数据通讯总线、晶振时钟电路、分频时钟电路、数据缓冲电路、I/O通讯端口均位于配电箱52内并通过绝缘背板54与配电箱52连接，其中所述FPGA芯片的主控电路分别与MOS驱动电路、数据通讯总线、晶振时钟电路电气连接，同时所述数据通讯总线和MOS驱动电路同时与数据缓冲电路、I/O通讯端口电气连接，所述MOS驱动电路另与分频时钟电路、操控界面、接线端子及操控界面电气连接，同时所述操控界面51嵌于配电箱52前端面外，所述接线端子53至少一个并嵌于配电箱52下端面。

本实施例中，所述的操控界面51包括但不限于显示器、电位器、按钮、波动开关、仪表及信号指示灯中的任意一种或几种共用。

一种多服务器场景下的数据分析管理系统的使用方法，包括如下步骤：

S1,系统配置及拓展，首先根据待数据处理工作场景类型，设定边缘服务器的数量和类型，同时根据待数据处理工作场景类型预判数据处理量、数据处理要求及数据存储要求，然后对边缘服务器、核心服务器、通讯网关、分布式数据存储系统及外部操控电路进行装配，在装配中使得各边缘服务器分别位于相应的待数据处理工作场景处，且每个待数据处理工作场景处均设至少一个边缘服务器；将核心服务器、通讯网关及外部操控电路设置在远端的相应机房内，最后通过通讯网络及供电系统对边缘服务器、核心服务器、通讯网关、分布式数据存储系统及外部操控电路进行组网，并由核心服务器为边缘服务器、核心服务器、通讯网关、分布式数据存储系统及外部操控电路分配独立通讯寻址地址,并设置个边缘服务器运行时数据处理权限、数据通讯优先级及数据通讯协议；

S2，数据分析管理，完成S1步骤后，首先由各边缘服务器对其所在场景区域内数据通过网络设备进行采集，并将采集的数据根据数据通讯协议进行汇编，然后将汇编数据发送至通讯网关，由通讯网关根据S1步骤设置的数据通讯优先级依次发送至核心服务器，然后由核心服务器对接收的数据进行处理后，一方面将处理结果反馈至相应的边缘服务器，并由边缘服务器将最终数据处理结果反馈至当场景区域内；另一方面将处理结果和接收的各边缘服务器的原始数据分别存储在分布式数据存储系统内；此外另将处理结果及各边缘服务器的原始数据通过通讯网关与外部的第三方系统建立数据通讯，实现系统数据与外部系统间监护；

本实施例中，所述S2步骤中，数据在存储至分布式数据存储系统内时，各边缘服务器相应的原始数据及处理结果一方面存储在分布式数据存储系统分配在当前边缘服务器处的数据存储服务器内，同时另随机存储在分布式数据存储系统中另外的至少两个数据存储服务器，然后将完成数据存储的数据存储服务器通讯地址生成通讯地址清单并保存在核心服务器。

本发明系统构成简单，通用性好，操作灵活方便，且系统具有良好的拓展能力和供能调节能力，可有效满足多种复杂工作场景环境数据处理作业的需要，且数据处理作业工作效率高，数据存储管理可靠安全性好，可有效防止数据丢失及数据溯源追踪能力，从而有效的满足同时多中辅助工作场景下数据综合分析管理工作的需要。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种多服务器场景下的数据分析管理系统，其特征在于：所述的多服务器场景下的数据分析管理系统包括边缘服务器、核心服务器、通讯网关、分布式数据存储系统及外部操控电路，其中所述核心服务器通过通讯网关与若干边缘服务器间连接，同时所述通讯网关与边缘服务器、核心服务器间通过1—3条通讯网络建立数据连接，同时各边缘服务器均独立运行，所述边缘服务器、核心服务器分别通过通讯网关与分布式数据存储系统间建立数据连接，所述边缘服务器、核心服务器、通讯网关、分布式数据存储系统均与外部操控电路间电气连接，其中所述分布式数据存储系统包括主控服务器、中继服务器、子通讯网关、数据存储服务器，其中所述主控服务器位于核心服务器处并与核心服务器连接，所述数据存储服务器数量与边缘服务器数量一致，且每个边缘服务器处均设至少一个数据存储服务器，同时所述数据存储服务器间均相互独立运行，并分别通过通讯网络与子通讯网关建立数据连接，所述子通讯网关至少一个，通过通讯网络分别与通讯网关、主控服务器间建立数据连接，所述子通讯网关另通过通讯网络与一个中继服务器建立数据连接，所述主控服务器、中继服务器、子通讯网关、数据存储服务器另分别与外部操控电路电气连接。

2.根据权利要求1所述的多服务器场景下的数据分析管理系统，其特征在于：所述的核心服务器包括数据处理服务器、备用电源、多路稳压电源、承载机柜、操控终端、网络交换机，其中所述承载机柜为轴向截面呈矩形的柱状框架结构，其轴线与水平面垂直分布，所述承载机柜内设若干与其同轴分布的隔板，各隔板沿承载机柜轴线从上向下分布，并将承载机柜内分割为一个位于其底部的动力室，和若干沿其轴线从上向下分布的服务器承载室，且每个服务器承载室内均设一个数据处理服务器和至少一个网络交换机，所述备用电源、多路稳压电源均位于动力室内，所述多路稳压电源分别与各数据处理服务器及网络交换机电气连接，同时另与外部操控电路电气连接，所述网络交换机通过数据线与同一服务器承载室内的数据处理服务器及承载机柜外的通讯网关建立数据连接，同时承载机柜内各数据处理服务器间通过网络交换机间建立数据连接。

3.根据权利要求2所述的多服务器场景下的数据分析管理系统，其特征在于：所述的隔板包括上托盘、下托盘、导流板、引流风机、连接管头、排风管，其中所述排风管位于承载机柜外，并与承载机柜外侧面连接，所述上托盘和下托盘均为横断面呈矩形的板状结构，且上托盘、下托盘间同轴分布，并通过导流板相互连接，所述导流板至少两条，与上托盘、下托盘板面呈30°—90°夹角，同时导流板至少一条，并环绕上托盘、下托盘轴线呈曲线状分布，并在上托盘、下托盘之间构成至少一条导流通道，所述导流通道两端分别设连接管头，并通过连接管头与排风管连通，所述排风管轴线与承载机柜轴线呈0°—45°夹角，且排风管环绕承载机柜轴线呈螺旋状结构分布，同时排风管所连接的各连接管头环绕承载机柜轴线呈螺旋状结构分布，此外所述排风管下端面与引流风机连通，所述引流风机与承载机柜外侧面连接，且引流风机另通过导流支管与动力室连通。

4.根据权利要求1所述的多服务器场景下的数据分析管理系统，其特征在于：所述的边缘服务器、核心服务器均采为基于云计算为基础的数据处理系统，同时所述边缘服务器、核心服务器均设至少一个基于PC计算机、移动通讯终端的操控终端。

5.根据权利要求1所述的多服务器场景下的数据分析管理系统，其特征在于：所述的外部操控电路包括基于FPGA芯片的主控电路、MOS驱动电路、数据通讯总线、晶振时钟电路、分频时钟电路、数据缓冲电路、I/O通讯端口、操控界面、配电箱及接线端子，所述配电箱与为横断面呈矩形的闭合腔体结构，配电箱与核心服务器外侧面连接，所述配电箱内设绝缘背板，且基于FPGA芯片的主控电路、MOS驱动电路、数据通讯总线、晶振时钟电路、分频时钟电路、数据缓冲电路、I/O通讯端口均位于配电箱内并通过绝缘背板与配电箱连接，其中所述FPGA芯片的主控电路分别与MOS驱动电路、数据通讯总线、晶振时钟电路电气连接，同时所述数据通讯总线和MOS驱动电路同时与数据缓冲电路、I/O通讯端口电气连接，所述MOS驱动电路另与分频时钟电路、操控界面、接线端子及操控界面电气连接，同时所述操控界面嵌于配电箱前端面外，所述接线端子至少一个并嵌于配电箱下端面。

6.根据权利要求5所述的多服务器场景下的数据分析管理系统，其特征在于：所述的操控界面包括但不限于显示器、电位器、按钮、波动开关、仪表及信号指示灯中的任意一种或几种共用。

7.根据权利要求1所述的多服务器场景下的数据分析管理系统的使用方法，其特征在于：所述多服务器场景下的数据分析管理系统的使用方法包括如下步骤：

S1,系统配置及拓展，首先根据待数据处理工作场景类型，设定边缘服务器的数量和类型，同时根据待数据处理工作场景类型预判数据处理量、数据处理要求及数据存储要求，然后对边缘服务器、核心服务器、通讯网关、分布式数据存储系统及外部操控电路进行装配，在装配中使得各边缘服务器分别位于相应的待数据处理工作场景处，且每个待数据处理工作场景处均设至少一个边缘服务器；将核心服务器、通讯网关及外部操控电路设置在远端的相应机房内，最后通过通讯网络及供电系统对边缘服务器、核心服务器、通讯网关、分布式数据存储系统及外部操控电路进行组网，并由核心服务器为边缘服务器、核心服务器、通讯网关、分布式数据存储系统及外部操控电路分配独立通讯寻址地址,并设置个边缘服务器运行时数据处理权限、数据通讯优先级及数据通讯协议；

S2，数据分析管理，完成S1步骤后，首先由各边缘服务器对其所在场景区域内数据通过网络设备进行采集，并将采集的数据根据数据通讯协议进行汇编，然后将汇编数据发送至通讯网关，由通讯网关根据S1步骤设置的数据通讯优先级依次发送至核心服务器，然后由核心服务器对接收的数据进行处理后，一方面将处理结果反馈至相应的边缘服务器，并由边缘服务器将最终数据处理结果反馈至当场景区域内；另一方面将处理结果和接收的各边缘服务器的原始数据分别存储在分布式数据存储系统内；此外另将处理结果及各边缘服务器的原始数据通过通讯网关与外部的第三方系统建立数据通讯，实现系统数据与外部系统间监护。

8.根据权利要求1所述的多服务器场景下的数据分析管理系统的使用方法，其特征在于：所述S2步骤中，数据在存储至分布式数据存储系统内时，各边缘服务器相应的原始数据及处理结果一方面存储在分布式数据存储系统分配在当前边缘服务器处的数据存储服务器内，同时另随机存储在分布式数据存储系统中另外的至少两个数据存储服务器，然后将完成数据存储的数据存储服务器通讯地址生成通讯地址清单并保存在核心服务器。

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