基于微服务架构的电力云服务平台设计研究

袁小凯，李果，黄世平

（南方电网科学研究院，广东 广州 510080）

信息时代，电力行业在发展中为适应信息化发展需求，也开始积极建构电力服务信息化平台，以能够在确保电力供应的基础上，实现针对电力服务的精益化管理[1-3]。电力信息化平台已经实现了在电网企业生产、经营以及服务管理等环节的应用[4]。基于微服务架构下的电力云服务平台设计，可以实现对电力平台中标准不统一、结构复杂等相关问题的处理，以能够为电力云服务发展提供新的思路。

1 微服务架构设计理念

“微服务架构”指出微服务是在信息技术下完成分散大系统的建构，运行过程中为高度相对独立状态，也能够有效实现自治。服务传统架构主要包括数据层、表现层和业务层3 个层次，系统运行过程中业务层主要完成编译、运维及部署等工作，基于物理部署视域分析，在运行过程中依旧为独立层次。在传统架构中，开发者能够在对系统提供工具的应用下实施开发，对于设计人员来讲可以提供相应便捷的操作。随着人们用电量的不断增长，交付过程中传统架构时间较长，无法满足新时期需求，因此已经居于淘汰地位[5-7]。

微服务架构见图1。微服务架构中采用的是敏捷开发理念，基于此可以有效完成电力服务平台的建构，能够实现服务的最简化，对于目前电力业务影响不大[8-9]。一般在服务平台优化中，技术人员需要针对实际需求实现系统的改进，采用的方式主要为“补丁”方式。

图1 微服务架构

2 电力云服务平台改造分析

与传统架构下电力云服务平台的区别在于，该系统设计是基于复杂系统业务需要实施科学分解，对于系统不同服务均要实现重复利用。基于微服务架构的电力云服务平台设计见图2。在完成研发平台后，技术人员可以通过平台实现在持续交付平台下的部署以及验证。在完成验证后，可以将其传输到服务中心，即能够完成注册。通过服务网关可以实现服务请求者对数据发出请求，通过服务网关对请求信息进行筛查后，就可以马上定位和拦截其中存在的不合理请求[6]。

图2 云服务平台设计

微服务架构下的电力云服务平台通过服务注册中心的筛查才能够依照用户请求实施分发。依照用户的不同访问请求，需要选择不同的分发路由方案，自然在此过程中会发现系统定位服务的明显区别。分发层可以结合服务器实例数量实施相应的调度，在此过程中会实现对请求负载的综合考虑[10-11]。通常，云服务平台定位和发现服务两者不会出现在单一服务上，而是在多个服务合作下共同完成。服务网关主要是在系统运行过程中外部对系统范围及内部数据的传输，必须要通过服务网关，是唯一的实现路径，直接影响到系统内的数据安全型。基于信息技术应用下，在服务网关的应用下可以实现系统内部数据向外的传输。另外，也可以实施拦截系统外部没有满足要求的信息，并对其实施预处理。服务关网在应用中能够在系统内部实施安全防护，同时也能够提供协议转换等相关服务[12]。结合传统SOA架构改造，能够促进微服务架构进入成熟发展阶段，则可以取得良好的投资效益，因此通常情况下不会对传统SOA 构架实施改造。

3 电力云服务平台设计

在基于微服务架构的电力云服务平台建构中，针对一些比较大的复杂业务逻辑，可以将其抽象为更小的原子，能够实现重复利用的服务，依照不同的业务功能实现对相关微服务的组织。其中，基于微服务架构的电力云服务平台建构见图3。在完成电力微服务开发后，可以在持续交付组件的应用下完成部署以及验证，并将其发布在电力云服务平台，在服务注册中心实施注册。在服务网关组件请求平台的应用下，服务请求者可以获取相应的微服务，服务网关则可以针对不同请求实施筛选、拦截以及定位[13-14]。对于系统中实施运行监控管理的模块，也属于系统中的微服务之一。

图3 云服务平台架构

3.1 云服务平台功能实现

在系统平台服务中，主要包括3 个服务组件，分别是：1）数据处理，在数据处理过程中服务组件主要为：大数据平台、分布式关系数据库、统一数据分析等，主要是针对数据实施存储、计算以及分析等处理，也可以针对数据提供复制服务；2）信息整合，这一环境服务组件主要为：分布式业务总线、统一权限、分布式消息对垒以及统一业务流程等，在系统中可以提供高性能并具有一定可靠性的业务总线，以能够实现对当前电力营销业务场景需求的有效满足；3）应用程序开发，主要是实现开发环境、应用程序集成以及测试环境等的集成，针对电流营销业务提供相关的开发、测试及部署环境。

3.2 软件设计

其中应用程序的软件服务部分电力营销业务见图4。结合电力营销业务中的不同功能，则可以提供客户服务和客户关系、综合管理以及能源计量和信息收集等相关需求，针对实际应用则可以实现相应的微服务类别管理。应用程序体系结构建构则是建立在微服务体系结构概念设计基础上，核心思想是建构完成服务功能相互独立的体系，以能够实现分开部署，相互没有影响。

图4 应用程序系统软件服务部分电力营销业务

3.3 持续交付组件

电力云平台持续交付组件是平台中相关电力应用微服务在运行环境中，实现自动化、快速灵活性以及可持续部署，同时以上微服务本身具备可编程配置，对其维护以及扩展提供了便利。其中微服务持续交付流程见图5。

图5 微服务持续交付流程

3.4 服务注册中心

在微服务架构中，服务注册中心则是重要组件之一，依照运行环境的变化，能够实现电力云服务平台中不同服务实例在默认规则或策略下实现改变。电力云服务平台可持续交付组件中，实现了多服务实例，可以对其他服务或外部应用访问提供微服务，在服务注册中心可以实现对实例调用方法、通信协议等相关访问信息的详细记录，也可以追踪不同实例的运行状况，实现对于其运行动态信息的检测，依照运行环境和运行健康情况实施合理调整[15]。

客户端在服务注册中心对某个服务实施访问的过程中，可先将其提交到分发层，分发层在查询后结合分发路由策略可以实现服务实例的定位。也能够依照请求负载及活动状态下的服务实例数量，制定相应的调度策略。通常是在多个微服务协同合作中实现多个场景的定位及发现服务。

3.5 服务网关

在电力云服务平台上，服务网关是统一访问入口，实现对系统内部所有服务信息的封装。在运行中的功能主要为：可以依照一定条件实现平台支持外部调用，其中调度中的云计算节点算法程序代码如下所示。对请求拦截、预处理以及规模匹配等提供支持；可以提供执行结果缓存机制，缓存一定时间间隔中的结果数据；能够提供协议转换、负载均衡等相关策略，实现对相关服务的优化改进[16]。

4 系统测试

针对文中完成的系统性能实施测试，以能够对系统的正常运行进行分析，探讨系统功能和性能是否可以满足实际需求。在完成测试环境建构后，依照测试内容要求实施测试。

4.1 系统基本响应时间测试

针对系统中的不同操作实施模拟测试，各项指标性能要求见表1。该系统测试结果显示各项指标均能够满足相关要求。

表1 系统响应时间性能指标

4.2 系统负荷率指标测试

针对不同节点性能和网络负荷率，在计算机性能测试分析系统以及网络测试系统的应用下，对其实施监视，检测结果显示，正常和事故情况下均可以满足相关要求。具体为：正常运行中CPU 负荷率在25%以下，单网负荷率在15%以下；事故情况下，CPU负荷率在35%以下，单网负荷率在24%以下。

5 结束语

通过以上分析研究基于微服务架构完成的电力云平台，得出了以下结论，主要为：

第一，基于微服务架构的电力云服务平台，在运行过程中完成电力微服务开发后，能够在持续交付组件的应用下完成部署和验证工作，依照服务请求提供相应微服务，对于不合理请求也能够实现筛选和定位，可以实现对相关服务工作的有效管理，确保系统正常稳定运行。

第二，微服务架构下完成的电力云服务平台，通过一系列技术，具体为在数据处理、信息整合以及创新功能架构等基础上，可以进一步实现对电力云服务平台服务质量的优化，同时也能够进一步提升平台的可扩展性，为电力云服务平台建构发展提供相应的参考方向，有效促进信息环境下电力云服务平台的优化发展。

第三，针对系统性能测试实施分析，各项指标运行和节点性能、网络负载率均能够满足要求。