基于云平台的电力通信网运行支持系统

　　摘要：随着通信网规模扩大，日常运行工作随网络规模线性增长，相应工作量增加明显。随着通信网新技术发展与应用，通信网驾驭的难度也显著增加。电力通信网运行支持系统是通信网日常调度运行工作的技术支持系统，其安全可靠运行对通信网安全运行至关重要。提出了一种基于云平台的电力通信网运行支持系统高可用性架构，并介绍了其在电力企业中的实践情况。最后给出了系统高可用性评估模型和仿真情况，结果表明该系统架构显著提高了系统的可靠性。

　　关键词：电力通信网;运行支持系统;云平台

　　1云平台概述

　　1.1云平台的内涵概述

　　云平台全称云计算平台，是指基于硬件资源和软件资源的服务，提供计算、网络和存储能力。云平台将计算后的数据信息储存到与互联网连接的计算机中，形成信息的共享。如果在某个时候需要运用相关的数据和信息，云平台就可以迅速的调出这些信息以供使用。云平台的诞生，极大地方便了信息的获取，为各行各业的运营与发展提供了更加便捷的渠道。

　　通信论文投稿刊物：电测与仪表(月刊)创刊于1964年，由中国仪器仪表学会电磁测量信息处理仪器分会主办。是我国唯一的电工仪器仪表专业核心科技期刊，主要报道电磁参数的测量方法，测量仪器、仪表、测试系统以及非电量测量的电测技术。

　　1.2云平台的特征

　　硬件管理对使用者/购买者高度抽象:用户根本不知道数据是在位于哪里的哪几台机器处理的，也不知道是怎样处理的，当用户需要某种应用时，用户向“云”发出指示，很短时间内，结果就呈现在他的屏幕上。云计算分布式的资源向用户隐藏了实现细节，并最终以整体的形式呈现给用户。对于企业来手说，通过云平台，可以更加便捷、高效的获取相关的信息，节省下来的时间、精力、金钱，就都可以投入到企业的运营中去了。基础设施的能力具备高度的弹性(增和减):可以根据需要进行动态扩展和配置。云计算平台可以大致分为以下3类:(1)以数据存储为主的存储型云平台;(2)以数据处理为主的计算型云平台;(3)计算和数据存储处理兼顾的综合云计算平台。

　　2基于云平台的系统架构

　　2.1云平台的通用结构

　　云平台应用虚拟化技术将服务器CPU等运算资源、内存硬盘等存储资源、交换机防火墙等网络资源全部虚拟化，形成以虚拟主机(VM)为载体的虚拟运算存储资源、虚拟交换机、虚拟防火墙、虚拟负载均衡等资源。虚拟资源可实现与对应物理资源完全相同的功能，并实现虚拟资源之间的逻辑隔离[1]。云平台还提供了一系列的基础服务，如分布式数据库、分布式文件系统、多种虚拟操作系统、分布式存储服务、共享存储服务、分布式计算服务等。平台的基础资源和基础服务能力可简化系统开发并显著缩短业务系统上线周期。云平台具有强大的资源管理和调度功能，不同情况下虚拟机故出现障后可根据策略快速自动分配资源实现故障虚拟机的替换，让业务系统基本无感知，显著提高系统的可用性。

　　2.2基于云平台的电力通信网技术支持系统架构

　　基于云平台的系统架构特性如下。(1)考虑到安全二区采集系统功能单一、服务器数量少、不能发挥云平台的经济性，采集服务器依然采用基于小型机物理服务器的方式部署，相应的采集程序运行方式与第2节所述的传统架构相同。(2)安全二区增加防火墙，对采集区进行安全加固，在交换机VLAN隔离各网管服务器之外，增加防火墙隔离措施并设置最小化访问需求白名单策略，提高网管的安全防护水平。(3)安全三区业务系统全部迁移至云平台，5个业务系统全部配置主备双虚拟机服务器，主备服务器部署相同版本的应用程序，并采用云平台提供的共享存储服务实现应用服务非结构化数据的实时共享，解决了传统架构中存储原因导致的主备服务器不能热备用运行的不足。(4)安全三区的5个业务服务，主备服务实时热备用运行，用户访问请求通过虚拟负载均衡进行自动调度，实现流量均衡和服务高可用性。每个应用服务通过虚拟防火墙进行安全加固，提高网络安全性。

　　(5)安全三区通信网资源管理应用中，针对N−1分析功能被调用的频度高、用户对运行速度响应要求高、系统功能单一但运算量大的特点，恰好符合云平台中容器技术的应用场景。为此对N−1功能进行微服务化改造，将其运行在容器上，为用户开展通信网N−1分析功能提供快速响应，同时减轻资源管理模块虚拟主机的运算负载[2]。(6)鉴于安全三区云平台未采购商业化的关系型数据库，为实现原有IT资产的利用效率并兼顾系统应用程序的数据库兼容性，将安全三区数据库仍然放在云下单独运行，应用小型机物理服务器组成集群，数据库运行在实时热备用状态，通过浮动IP地址为安全三区云平台提供关系型数据库服务。

　　(7)云平台与企业综合数据网通过防火墙隔离。云平台的南北向流量分别经过外联的物理防火墙和虚拟防火墙进行安全隔离，提高系统的安全性。(8)安全三区云平台中，任一虚拟主机出现故障后，云平台可根据预设的策略自动分配一台新的虚拟主机代替故障主机实现故障的快速隔离和服务的自动恢复。新恢复的虚拟主机与故障主机完全一致，包括操作系统、应用程序、数据及参数配置。(9)安全三区云平台中，若虚拟主机运行正常，但应用服务程序原因导致服务不可用，则负载均衡将所有流量指向运行正常的虚拟主机，同时平台发出告警给管理员。系统管理员组织排障和抢修，服务恢复后，系统自动将其加入可用资源队列进行资源调度。

　　2.3云平台系统架构应用情况

　　针对通信网资源管理模块N−1分析功能被调用的频度高、用户对运行速度响应要求高、系统功能单一但运算量大的特点，对N−1功能进行微服务化改造，将其运行在容器上，为用户开展通信网N−1分析功能提供快速响应，同时减轻资源管理模块虚拟主机的运算负载。经过不断调优和迭代改进，云上系统运行稳定，系统可抵抗任意N−1故障，极大提升了通信网运行技术支持系统的运行可靠性，为通信网的运行提供了更加安全可靠先进的技术支撑，具体如下。

　　(1)硬件层面，经过测试平台中任何一台物理硬件退出运行，不影响平台功能，用户完全无察觉。实际运行中发生一次因其中一台x86服务器物理网卡故障导致退出服务，云平台立即发出告警并自动隔离了该故障服务器，虚拟主机和系统应用服务未受影响。(2)软件层面，经测试任一应用程序单一故障，不会导致系统应用服务不可用，同时系统可自动快速检测并通知管理员消缺[4]。实际运行中发生一次综合监视模块虚拟主机A对应的应用程序日志文件过大，超出预设的存储空间，导致该机应用程序退服，云平台立即发出告警，同时虚拟负责均衡立即将用户请求全部切换到虚拟主机B，保障了系统对外服务不中断。

　　结束语：

　　本文提出了一种基于云平台的电力通信网运行技术支持系统高可用架构，支持从传统小型机架构的系统平滑演进，无需对应用程序进行重大调整，同时最大程度发挥存量ICT资产的价值，提高存量资产利用效率。为评估系统架构的可靠性，提出了系统高可用性的分析模型，针对基于云平台的系统架构和传统基于小型机物理服务器的系统架构，就单点故障和两点故障导致系统对外服务平均中断时长进行了分析。

　　参考文献：

　　[1]祁兵.翟天一.李彬.杨斌.石坤.李德智.基于工业互联网云平台的智能用电互动模式研究[J].电测与仪表,2019,56(19):46-52.

　　[2]王栋.李国春.俞学豪.陈智雨.葛冰玉.谢磊.谭静.基于量子保密通信的国产密码服务云平台建设思路[J].电信科学,2018,34(07):171-178.

　　[3]杨俊伟.纪鑫.胡强新.基于微服务架构的电力云服务平台[J].电力信息与通信技术,2017,15(01):8-12.

　　[4]戚伟强.蒋鸿城.裴旭斌.沈志豪.夏威.基于云平台的电力数据中心自动运维体系研究[J].电力信息与通信技术,2016,14(07):97-101.

　　作者：王浩成