电力市场技术支持系统高并发访问技术研究
发布时间：2021-11-19 23:15
电力体制改革的不断推进促使电力交易用户规模快速增长,电力市场技术支持系统在信息外网承受了更大的市场成员交易集中申报压力。在分析目前系统并发性能瓶颈现状基础上,提出了适应海量市场成员高并发访问的总体技术方案,并对微服务技术、数据访问优化、负载均衡、容器技术和公有云等关键技术进行了研究。在国家电网公司电力市场技术实验室搭建内外网逻辑强隔离真实环境进行了并发交易申报的压力测试,验证了所提技术方案可极大提升系统并发访问能力,并具备良好的可扩展性。
【文章来源】：电网技术. 2020,44(09)北大核心EICSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
电力市场技术支持系统架构现状
3396黄龙达等：电力市场技术支持系统高并发访问技术研究Vol.44No.9隔离设备和集中式关系库的访问压力，并将数据安全异步写入内网关系库。客户端请求入口通过三层负载均衡策略，即域名系统(domainnamesystem，DNS)轮询、Linux虚拟服务器(Linuxvirtualserver，LVS)[13]软件或F5[14]硬件设备以及Nginx[15]反向代理软件实现web服务器的横向扩展。此外，微服务和容器技术实现服务的弹性扩展。数据层通过引入分布式缓存、消息队列和分布式关系库实现数据存储的高性能访问、横向扩展及海量并发请求的串行化，通过隔离设备异步写入内网关系数据库。1）客户端接入层。在DNS服务器中配置交易系统域名和多IP地址映射、LVS/F5以及Nginx分别实现LVS/F5、Nginx和web容器的三层负载均衡。2）应用层。应用层为纯前端页面设计，通过JSON(JavaScriptobjectnotation)[16]完成前端页面和后端微服务的数据通信，实现前后端解耦。3）服务层。服务层提供微服务注册与发现机制，对服务调用链路进行实时监控和熔断保护，实现对微服务的统一管理。此外，容器编排技术可提升微服务部署和运维效率，实现微服务并发能力弹性伸缩。4）数据层。引入数据库分表和读写分离技术，实现关系数据库从集中式到分布式部署，提升关系库读写性能。分布式缓存库提升I/O访问效率，同时突破单机内存容量瓶颈。分布式消息队列为海量并发请求提供串行化功能，为异步入库提供缓冲。通过平台架构4个层面的技术优化设计，为交易系统应对万级以上并发提供底层技术支持。1.3数据存取模式与流程市场成员登录交易系统进行成员注册、合约交易、现货交易和结算数据申报。通过优
蟊壤?谝欢ㄊ奔淠诖锏?阀值时，启动熔断。无论降级还是熔断，一旦启动，则会停止调用真实服务逻辑并快速返回失败，保证服务链完整。服务注册发现实现电力交易微服务基础通信，服务调用链路跟踪和服务监视与熔断保护则提高了电力交易微服务的稳定性和可用性。2.2多层负载均衡申报发布要承接用户高并发访问，客户端请求入口优化是实现目标的第一步，也是基矗本文设计从下到上依次为轻量级web容器Tomcat[22]、反向代理软件Nginx以及F5/LVS三层负载均衡，可实现并发能力逐次增强的效果，见图4。图4高并发访问三层负载均衡设计Fig.4Three-layeredloadbalancingdesignforhighconcurrentaccess1）反向代理Nginx实现Tomcat容器负载均衡。Nginx是工作在网络第7层的反向代理软件，支持http协议、session共享及文件上传下载等功能。Tomcat可稳定支持200个并发，Nginx最多支持50000个并发。2）LVS或F5实现Nginx负载均衡。LVS和F5是工作在网络第4层的负载均衡解决方案，其中LVS是软件，运行在操作系统内核态，可对TCP请求或更高层级的网络协议进行转发，性能远高于Nginx，单机LVS可支持数十万并发请求转发；F5是一种负载均衡硬件，性能比LVS更高，但价格昂贵。基于keepalived[23]软件模拟虚拟IP，然后把虚拟IP绑定到多台F5/LVS服务器上，主机故障时虚拟IP将重定向到备机F5/LVS从而实现高可用。通过F5/LVS实现Nginx负载均衡，同一机房内可以承接数十万级并发请求。3）DNS配置实现多机房负载均衡。在DNS服务器中可配置一个域名对应多个IP地址，每个IP地址对应到
【参考文献】：
期刊论文
[1]微服务在电力交易系统中的应用研究[J]. 承林,王海宁,高春成. 电网技术. 2018(02)
[2]新一代电力市场交易平台架构探讨[J]. 史连军,邵平,张显,黄龙达,耿建,叶飞. 电力系统自动化. 2017(24)
[3]电力市场全景实验平台设计[J]. 杨争林,曹帅,郑亚先,姚建国. 电力系统自动化. 2016(10)
[4]支持全业务运作的电力用户与发电企业直接交易平台设计[J]. 张显,郑亚先,耿建,黄龙达,龙苏岩,刘永辉. 电力系统自动化. 2016(03)
[5]基于JSON的数据交换模型[J]. 张沪寅,屈乾松,胡瑞芸. 计算机工程与设计. 2015(12)
[6]基于Redis的海量互联网小文件实时存储与索引策略研究[J]. 刘俊龙,刘光明,张黛,喻杰. 计算机研究与发展. 2015(S2)
[7]电力用户与发电企业直接交易平台的设计与实现[J]. 尚金成,张显,高春成,郭琳,方印. 电网技术. 2011(09)
[8]LVS负载均衡技术在网络服务中的应用[J]. 刘玉艳,沈明玉. 合肥工业大学学报(自然科学版). 2007(12)
[9]新一代电力市场运营系统的研究与设计[J]. 曹荣章,杨争林,朱为民,胡俊,沈利华,宋燕敏,严小文. 电网技术. 2006(S2)
[10]电力市场运营系统的一种J2EE实现[J]. 沈利华,胡俊,杨争林. 电网技术. 2006(S2)
本文编号：3506078
【文章来源】：电网技术. 2020,44(09)北大核心EICSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
电力市场技术支持系统架构现状
3396黄龙达等：电力市场技术支持系统高并发访问技术研究Vol.44No.9隔离设备和集中式关系库的访问压力，并将数据安全异步写入内网关系库。客户端请求入口通过三层负载均衡策略，即域名系统(domainnamesystem，DNS)轮询、Linux虚拟服务器(Linuxvirtualserver，LVS)[13]软件或F5[14]硬件设备以及Nginx[15]反向代理软件实现web服务器的横向扩展。此外，微服务和容器技术实现服务的弹性扩展。数据层通过引入分布式缓存、消息队列和分布式关系库实现数据存储的高性能访问、横向扩展及海量并发请求的串行化，通过隔离设备异步写入内网关系数据库。1）客户端接入层。在DNS服务器中配置交易系统域名和多IP地址映射、LVS/F5以及Nginx分别实现LVS/F5、Nginx和web容器的三层负载均衡。2）应用层。应用层为纯前端页面设计，通过JSON(JavaScriptobjectnotation)[16]完成前端页面和后端微服务的数据通信，实现前后端解耦。3）服务层。服务层提供微服务注册与发现机制，对服务调用链路进行实时监控和熔断保护，实现对微服务的统一管理。此外，容器编排技术可提升微服务部署和运维效率，实现微服务并发能力弹性伸缩。4）数据层。引入数据库分表和读写分离技术，实现关系数据库从集中式到分布式部署，提升关系库读写性能。分布式缓存库提升I/O访问效率，同时突破单机内存容量瓶颈。分布式消息队列为海量并发请求提供串行化功能，为异步入库提供缓冲。通过平台架构4个层面的技术优化设计，为交易系统应对万级以上并发提供底层技术支持。1.3数据存取模式与流程市场成员登录交易系统进行成员注册、合约交易、现货交易和结算数据申报。通过优
蟊壤?谝欢ㄊ奔淠诖锏?阀值时，启动熔断。无论降级还是熔断，一旦启动，则会停止调用真实服务逻辑并快速返回失败，保证服务链完整。服务注册发现实现电力交易微服务基础通信，服务调用链路跟踪和服务监视与熔断保护则提高了电力交易微服务的稳定性和可用性。2.2多层负载均衡申报发布要承接用户高并发访问，客户端请求入口优化是实现目标的第一步，也是基矗本文设计从下到上依次为轻量级web容器Tomcat[22]、反向代理软件Nginx以及F5/LVS三层负载均衡，可实现并发能力逐次增强的效果，见图4。图4高并发访问三层负载均衡设计Fig.4Three-layeredloadbalancingdesignforhighconcurrentaccess1）反向代理Nginx实现Tomcat容器负载均衡。Nginx是工作在网络第7层的反向代理软件，支持http协议、session共享及文件上传下载等功能。Tomcat可稳定支持200个并发，Nginx最多支持50000个并发。2）LVS或F5实现Nginx负载均衡。LVS和F5是工作在网络第4层的负载均衡解决方案，其中LVS是软件，运行在操作系统内核态，可对TCP请求或更高层级的网络协议进行转发，性能远高于Nginx，单机LVS可支持数十万并发请求转发；F5是一种负载均衡硬件，性能比LVS更高，但价格昂贵。基于keepalived[23]软件模拟虚拟IP，然后把虚拟IP绑定到多台F5/LVS服务器上，主机故障时虚拟IP将重定向到备机F5/LVS从而实现高可用。通过F5/LVS实现Nginx负载均衡，同一机房内可以承接数十万级并发请求。3）DNS配置实现多机房负载均衡。在DNS服务器中可配置一个域名对应多个IP地址，每个IP地址对应到
【参考文献】：
期刊论文
[1]微服务在电力交易系统中的应用研究[J]. 承林,王海宁,高春成. 电网技术. 2018(02)
[2]新一代电力市场交易平台架构探讨[J]. 史连军,邵平,张显,黄龙达,耿建,叶飞. 电力系统自动化. 2017(24)
[3]电力市场全景实验平台设计[J]. 杨争林,曹帅,郑亚先,姚建国. 电力系统自动化. 2016(10)
[4]支持全业务运作的电力用户与发电企业直接交易平台设计[J]. 张显,郑亚先,耿建,黄龙达,龙苏岩,刘永辉. 电力系统自动化. 2016(03)
[5]基于JSON的数据交换模型[J]. 张沪寅,屈乾松,胡瑞芸. 计算机工程与设计. 2015(12)
[6]基于Redis的海量互联网小文件实时存储与索引策略研究[J]. 刘俊龙,刘光明,张黛,喻杰. 计算机研究与发展. 2015(S2)
[7]电力用户与发电企业直接交易平台的设计与实现[J]. 尚金成,张显,高春成,郭琳,方印. 电网技术. 2011(09)
[8]LVS负载均衡技术在网络服务中的应用[J]. 刘玉艳,沈明玉. 合肥工业大学学报(自然科学版). 2007(12)
[9]新一代电力市场运营系统的研究与设计[J]. 曹荣章,杨争林,朱为民,胡俊,沈利华,宋燕敏,严小文. 电网技术. 2006(S2)
[10]电力市场运营系统的一种J2EE实现[J]. 沈利华,胡俊,杨争林. 电网技术. 2006(S2)
本文编号：3506078
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