微服务架构在火电SIS系统中的应用

文/朱锋

1 引言

火电SIS系统是集生产数据采集、生产过程监控、性能指标计算、优化控制及过程管理为一体的自动化信息系统，对提高电厂运营效益具有重要意义。传统的火电SIS系统都是采用单体应用架构进行开发，随着系统数据量和访问量的增加，单体应用架构已无法满足业务需求。

微服务作为一种新兴的软件架构模式，它基于模块化、 组件化等架构思想，具有易扩展、强解耦、去中心化等特点。它将单体应用拆分为多个高内聚低耦合的小型服务，服务间采用轻量级通信机制，可由不同的开发团队对各服务进行开发维护，使大型复杂的应用可持续交付和持续部署。

2 关键技术

2.1 Spring Cloud 框架

Spring Cloud 框架拥有功能完善的、轻量级的微服务实现组件，主要组件如下：

（1）服务治理组件Eureka：实现各个微服务实例的自动化注册和发现。

（2）负载均衡组件Ribbon： 实现客户端负载均衡。

（3）网关组件Zuul：实现对服务路由转发。

（4）熔断降级组件Hystrix： 实现服务的限流、 熔断和降级等功能。

（5）配置中心组件Conig Server：实现服务配置文件统一管理。

2.2 Docker容器

Docker是一种高级容器引擎，可以将应用程序和基础设施层隔离，做到应用组件级别的“一次封装，随处运行”。

Docker 容器有镜像、容器和仓库等三个核心概念：

（1）镜像，是一个特殊的文件系统，提供容器运行时所需的程序、库、资源和配置等文件。

（2） 容器，是镜像的实例，拥有独立的文件系统、网络配置和进程空间。

（3） 仓库，是集中的存储和分发镜像的服务中心，通常一个仓库包含同一软件不同版本的镜像。

3 系统设计与实现

3.1 系统设计

基于微服务架构的火电SIS系统架构如图1所示。 由图1可知，火电SIS系统可拆分为以下服务：

（1）鉴权中心服务：将认证授权作为独立的服务，提供访问令牌和刷新令牌等接口服务。

（2）实时数据服务：将对实时数据库的访问作为独立的服务，提供读写实时值和历史值等接口服务。

（3）统计计算服务：将对指标的计算统计封装为独立的服务，提供按各种方式对指标统计查询接口服务。

（4）数据缓存服务：将对缓存的读写操作封装为独立的服务，提供对各种数据格式的缓存读写接口服务。

（5）业务数据服务：将业务数据的访问封装为独立的服务，提供各种业务数据接口服务。

3.2 系统实现

本文系统基于JDK 1.8，使用IDEA 2018进行开发，采用Docker容器对各服务进行部署。系统主要模块主要实现过程如下：

（1）鉴权中心：采用Spring Security框架,基于OAuth2进行开发。网关Zuul接收到客户端请求后，Zuul通过向鉴权中心发出请求对API客户端进行认证鉴权。

（2）注册中心：采用Spring Cloud Eureka进行实现，各服务向服务作为Eureka Client注册中心Eureka Server注册自己。

（3）配置中心：采用Spring Cloud Config进行实现，使用Git存储配置信息，对配置信息进行版本管理。并通过Spring Cloud Bus广播配置文件的更改，实现配置的动态刷新。

（4）日志中心：采用主流的ELK套件进行实现，即Elasticserach、Logstash和Kibana。Elasticsearch是用作日志记录服务器；Logstash聚合服务日志并写入Elasticsearch的日志流水线；Kibana是Elasticsearch的可视化工具。

图1：火电SIS系统微服务架构

（5） Docker 部署：通过编写Docker 容器编排docker-compose.yml文件，为各服务容器设置相应的网络环境和参数配置，将各服务容器作为整体进行部署。

4 结语

本文将微服务架构应用于火电SIS系统建设中，将系统拆分为独立的服务后，基于Spring Cloud框架进行系统的开发实现，使得火电SIS系统具有高度的扩展性和容错性。并使用Docker容器进行自动、快速独立的部署所有微服务，提升了系统开发、测试和部署运维一体化的能力。