韓勇 余勇 張玉壘

摘 要：文中提出了基于分布式服務(wù)的組態(tài)圖形數(shù)據(jù)更新方案。數(shù)據(jù)監(jiān)測服務(wù)監(jiān)測到數(shù)據(jù)變化時，變化的數(shù)據(jù)更新到redis實時庫緩存，同時把變化的數(shù)據(jù)推送到Kafka總線，Kafka消費者監(jiān)聽到消息后通過Websocket把變化的數(shù)據(jù)推送到前端頁面，前端頁面解析數(shù)據(jù)后展示，完成圖形數(shù)據(jù)的刷新。

關(guān)鍵詞：組態(tài)圖形;分布式;數(shù)據(jù)更新;實時推送

中圖分類號：TM734 文獻標識碼：A

1 主要技術(shù)簡介

1.1 Websocket技術(shù)

Websocket 是 HTML5 開始提供的一種在單個TCP連接上進行全雙工通訊的協(xié)議。在Websocket API 中，瀏覽器和服務(wù)器只需完成一次握手，兩者就直接可以創(chuàng)建持久性的連接，進行雙向數(shù)據(jù)傳輸。傳統(tǒng)技術(shù)下實現(xiàn)推送，所用的方案都是 Ajax 輪詢。這種傳統(tǒng)的模式瀏覽器需要不斷的向服務(wù)器發(fā)出請求，然而HTTP請求可能包含較長的頭部，其中真正有效的數(shù)據(jù)可能只是很小的一部分，顯然這樣會浪費很多的帶寬等資源。這種場景下，Websocket 協(xié)議，能更好的節(jié)省服務(wù)器資源和帶寬，并且能夠更實時地進行通訊。

1.2 Kafka技術(shù)

Kafka是一種高吞吐量的分布式發(fā)布訂閱消息系統(tǒng)和強大的分布式消息隊列，能夠?qū)⑾囊粋€端點傳遞到另一個端點，具有高性能、持久化、多副本備份、橫向擴展能力，可以處理大量的數(shù)據(jù)。Kafka消息保留在磁盤上，并在群集內(nèi)復(fù)制以防止數(shù)據(jù)丟失。

1.3 redis技術(shù)

redis 是一個完全開源的、高性能的 key-value 內(nèi)存型數(shù)據(jù)庫，可以用作數(shù)據(jù)庫、緩存和消息中間件。它支持多種類型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，如字符串，散列，列表，集合，有序集合等。 Redis 內(nèi)置了復(fù)制，LUA腳本， LR驅(qū)動事件，事務(wù)和不同級別的磁盤持久化，并通過 Redis哨兵和自動分區(qū)提供高可用性。

2 系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

2.1 系統(tǒng)架構(gòu)

系統(tǒng)主要包含數(shù)據(jù)監(jiān)測服務(wù)、Kafka總線服務(wù)、redis實時數(shù)據(jù)緩存服務(wù)、Websocket消息推送服務(wù)和文件服務(wù)等（如圖1）。

2.2 數(shù)據(jù)更新流程

（1）前端頁面請求組態(tài)文件。前端頁面初始化加載時，向文件服務(wù)發(fā)送帶有文件版本信息的請求，文件服務(wù)判斷文件版本信息后通知頁面是否需要下載組態(tài)文件，前端頁面接收到返回信息后下載相應(yīng)的組態(tài)文件或讀取本地緩存的組態(tài)文件。

（2）前端頁面初始化。頁面加載完成DOM元素后，使用js解析組態(tài)文件，完成組態(tài)圖形繪制，并與Websocket服務(wù)器創(chuàng)建連接，等待數(shù)據(jù)推送。

（3）頁面數(shù)據(jù)初始化。頁面初始化完成后，首先讀取redis緩存中的最新數(shù)據(jù)，用于刷新組態(tài)畫面中各圖符的當前狀態(tài)。

（4）數(shù)據(jù)監(jiān)測服務(wù)實時監(jiān)測數(shù)據(jù)變化。在數(shù)據(jù)變化時將數(shù)據(jù)更新到redis實時庫中，并調(diào)用Kafka生產(chǎn)者的接口把變化的數(shù)據(jù)推送到Kafka總線上。

（5）Kafka消費者偵聽到總線數(shù)據(jù)后獲取數(shù)據(jù)。調(diào)用Websocket服務(wù)接口，把數(shù)據(jù)推送到前端頁面，通過前端js解析處理后展示，完成組態(tài)圖形數(shù)據(jù)刷新（如圖2）。

2.3 技術(shù)要點

（1）數(shù)據(jù)變化檢測機制。服務(wù)端只向前端頁面發(fā)送變化的數(shù)據(jù)，而不是發(fā)送所有數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)量更小，節(jié)省了帶寬，傳輸效率更高。為了保障實時性，數(shù)據(jù)檢測服務(wù)端通過對比站端設(shè)備上送的最新數(shù)據(jù)和redis實時庫中緩存數(shù)據(jù)值來判斷數(shù)據(jù)是否變化，如果數(shù)據(jù)有變化，則更新實時庫緩存，并立即發(fā)送變化的數(shù)據(jù)到Kafka總線，Kafka消費者監(jiān)聽到消息后立即推送到頁面，數(shù)據(jù)即可刷新。

（2）頁面緩存機制。頁面初始化加載時，會讀取Cookie中的文件版本信息，然后向文件服務(wù)發(fā)送帶有版本信息的請求，格式如下：

{

"name"：”s1.xml”，

"version"：”1.0”， //版本信息

"time"：1566530919566， //時間戳，記錄了最后一次修改時間

}

如果未讀取到Cookie中版本信息，或者當前緩存文件版本與文件服務(wù)器中文件版本不一致，則重新下載相關(guān)文件并緩存到本地，同時更新文件版本信息到Cookie中。頁面緩存機制避免了重復(fù)大量的文件傳輸過程，節(jié)省了帶寬。

3 結(jié)束語

本文提出了一種基于分布式服務(wù)的組態(tài)圖形數(shù)據(jù)更新方案，采用了主流的redis、Kafka、Websocket等中間件來作為技術(shù)支撐，通過數(shù)據(jù)變化更新機制和頁面緩存機制來優(yōu)化數(shù)據(jù)傳輸，保證了數(shù)據(jù)的實時性、高效性、穩(wěn)定性。由于研究工作的局限性，目前尚未具體評估高并發(fā)情景下的性能瓶頸，但經(jīng)實際驗證能夠滿足電力系統(tǒng)日常運行需求。

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