0    引言

隨著云計(jì)算服務(wù)在電力行業(yè)里廣泛的應(yīng)用，用戶對(duì)電力云平臺(tái)的搜索能力要求越來(lái)越高。云計(jì)算將原本分散的資源聚集起來(lái)，再以服務(wù)的形式提供給受眾，實(shí)現(xiàn)集團(tuán)化運(yùn)作、精益化管理、標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)。

電力云平臺(tái)系統(tǒng)基于電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中通過(guò)云搜索引擎的快速搜索，檢索到相應(yīng)的共享知識(shí)內(nèi)容，系統(tǒng)功能界面簡(jiǎn)潔，用戶操作便捷。

1    系統(tǒng)簡(jiǎn)介

電力云百科系統(tǒng)是部署在云上的一套系統(tǒng)，此系統(tǒng)是電力系統(tǒng)內(nèi)部的一套維基百科，主要應(yīng)用于電力系統(tǒng)內(nèi)部的電力知識(shí)的共享以及共享知識(shí)的不斷更新。

電力云百科主要包括搜索引擎和百科知識(shí)編輯處理兩個(gè)業(yè)務(wù)模塊。整個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)運(yùn)行在云平臺(tái)之上。當(dāng)客戶從海量數(shù)據(jù)中查找到所需的知識(shí)點(diǎn)時(shí)，可以首先對(duì)搜索到的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行閱讀瀏覽，之后如果需要對(duì)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行補(bǔ)充修改時(shí)，可以對(duì)此詞條進(jìn)行評(píng)論，然后在前端進(jìn)行修改，完成知識(shí)點(diǎn)的編輯，通過(guò)管理員的權(quán)限控制、審核，最終完成詞條的修改。

2    架構(gòu)設(shè)計(jì)

電力云操作平臺(tái)由分布式云文件系統(tǒng)（DataCell FS）、數(shù)據(jù)庫(kù)同步系統(tǒng)（DataCell Echo）、電力云搜索引擎三部分組成，為云百科提供了應(yīng)用基礎(chǔ)。電力云平臺(tái)系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

圖1電力云平臺(tái)系統(tǒng)架構(gòu)圖

2.1  分布式云文件系統(tǒng)

分布式云文件系統(tǒng)（DataCell FS）是完全自主開(kāi)發(fā)具有自由知識(shí)產(chǎn)權(quán)的文件系統(tǒng)，該系統(tǒng)為分布式計(jì)算存儲(chǔ)提供底層支持。分布式云文件系統(tǒng)架構(gòu)如圖2所示。

由此DataCellFS具備以下特點(diǎn)：

（1）對(duì)于整個(gè)集群有統(tǒng)一的命名空間。

（2）數(shù)據(jù)一致性。適合一次寫入、多次讀取的模型，客戶端在文件沒(méi)有被成功創(chuàng)建之前無(wú)法看到文件存在。

（3）文件會(huì)被分割成多個(gè)文件塊，每個(gè)文件塊被分配存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)上，而且根據(jù)配置會(huì)由復(fù)制文件塊來(lái)保證數(shù)據(jù)的安全性。

分布式文件系統(tǒng)DataCellFS是用于構(gòu)建企業(yè)級(jí)非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)平臺(tái)的云存儲(chǔ)軟件產(chǎn)品，具備高可擴(kuò)展性的特點(diǎn)，可幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)高效的非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和管理功能^［1］。平臺(tái)采取全新的分布式體系架構(gòu)，利用先進(jìn)的虛擬化技術(shù)靈活地將網(wǎng)絡(luò)上眾多獨(dú)立的存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)粘合起來(lái)，隱藏底層的負(fù)載均衡、冗余復(fù)制等細(xì)節(jié)，對(duì)上層程序提供統(tǒng)一的文件調(diào)用接口，并按照每個(gè)客戶端實(shí)際使用量隨時(shí)動(dòng)態(tài)地分配物理空間，實(shí)現(xiàn)建立在現(xiàn)有硬件設(shè)備或其他廉價(jià)硬件設(shè)備上的網(wǎng)絡(luò)虛擬存儲(chǔ)功能。同時(shí)，DataCell FS還結(jié)合高效數(shù)據(jù)總線的傳輸能力，在文件傳輸、存儲(chǔ)和訪問(wèn)的過(guò)程中采用主動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)處理失敗情況等多種機(jī)制來(lái)提高整個(gè)系統(tǒng)的容錯(cuò)性和可靠性，從而能最大程度地利用網(wǎng)絡(luò)帶寬和保證可靠的文件傳輸，并較好地滿足跨區(qū)域、多節(jié)點(diǎn)、復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的文件存儲(chǔ)和共享需求^［2］。

2.2  關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)集群軟件

關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)集群軟件是電力云操作系統(tǒng)的重要組成部分之一，可以解決跨區(qū)域、異構(gòu)分布式數(shù)據(jù)庫(kù)的統(tǒng)一訪問(wèn)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)同步問(wèn)題，可以同時(shí)處理同一系統(tǒng)內(nèi)的多個(gè)異構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換和同步。通過(guò)對(duì)各個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)內(nèi)數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)劃分和管理，跨域數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)和同步分發(fā)系統(tǒng)還可在一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)中支持多個(gè)主/從并存^［3］。在放寬對(duì)數(shù)據(jù)一致性要求的前提下，它可以繞過(guò)普通關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的性能瓶頸，大大提高大型應(yīng)用系統(tǒng)中數(shù)據(jù)庫(kù)的響應(yīng)速度和數(shù)據(jù)容量。關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)集群軟件架構(gòu)如圖3所示。

圖3關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)集群軟件架構(gòu)圖

另外，數(shù)據(jù)同步訪問(wèn)接口為業(yè)務(wù)系統(tǒng)、管理系統(tǒng)以及各種其他系統(tǒng)提供一致的數(shù)據(jù)同步和訪問(wèn)接口，將外部系統(tǒng)所提交的數(shù)據(jù)請(qǐng)求分發(fā)到相應(yīng)的控制模塊，并負(fù)責(zé)將必要的數(shù)據(jù)操作結(jié)果通知并返回給外部系統(tǒng)?？刂颇K負(fù)責(zé)將接收到的數(shù)據(jù)請(qǐng)求提交給主數(shù)據(jù)庫(kù)，并且在主數(shù)據(jù)庫(kù)操作提交成功后將數(shù)據(jù)請(qǐng)求通過(guò)控制總線組播給所有此次需要同步的虛擬數(shù)據(jù)庫(kù)的同步模塊。根據(jù)用戶所選擇的策略，控制模塊會(huì)選擇等待虛擬數(shù)據(jù)庫(kù)節(jié)點(diǎn)完成或者不等待，并將結(jié)果返回給數(shù)據(jù)同步訪問(wèn)接口以通知用戶數(shù)據(jù)操作結(jié)果。虛擬數(shù)據(jù)庫(kù)的同步和訪問(wèn)模塊負(fù)責(zé)將接收到的來(lái)自控制模塊的操作請(qǐng)求提交給本機(jī)的物理數(shù)據(jù)庫(kù)^［4］,并且將提交的結(jié)果返回給數(shù)據(jù)同步訪問(wèn)接口來(lái)通知用戶數(shù)據(jù)操作的結(jié)果。

除了普通的數(shù)據(jù)操作模式之外，根據(jù)用戶選擇的策略，虛擬數(shù)據(jù)庫(kù)可以工作于異步模式。當(dāng)異步模式時(shí)，用戶不實(shí)際參與實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)訪問(wèn)和同步過(guò)程，可以選擇在適當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)通知對(duì)應(yīng)的虛擬數(shù)據(jù)庫(kù)節(jié)點(diǎn)以異步的方式提交數(shù)據(jù)^［5］。當(dāng)系統(tǒng)中有新的虛擬數(shù)據(jù)庫(kù)節(jié)點(diǎn)加入時(shí)，可以根據(jù)用戶選取的恢復(fù)點(diǎn)，自動(dòng)化恢復(fù)所有過(guò)往的數(shù)據(jù)操作，最終達(dá)到與所有其他的虛擬數(shù)據(jù)庫(kù)節(jié)點(diǎn)一致的狀態(tài)。這種虛擬同步(Virtual Synchrony)技術(shù)不僅可以保證在任何情況下多數(shù)據(jù)庫(kù)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)操作均能正常地完成或者從故障中恢復(fù)，同時(shí)極大地強(qiáng)化了對(duì)異構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)以及多主數(shù)據(jù)庫(kù)情況下的數(shù)據(jù)訪問(wèn)和同步支持^［6］。

概括地講，數(shù)據(jù)庫(kù)同步系統(tǒng)具有如下的技術(shù)特點(diǎn)：

（1）多點(diǎn)讀寫，提供負(fù)載均衡；

（2）提供多主數(shù)據(jù)庫(kù)和多從數(shù)據(jù)庫(kù)模式；

（3）支持分組，同一組數(shù)據(jù)庫(kù)可以建立多個(gè)組，按照不同的業(yè)務(wù)邏輯進(jìn)行同步；

（4）多機(jī)備份，避免單點(diǎn)失效；

（5）數(shù)據(jù)模型可通過(guò)外部XML文件靈活配置，避免業(yè)務(wù)代碼更改；

（6）多操作系統(tǒng)，支持Linux、AIX、Windows等平臺(tái)；

（7）支持分布式異構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)，支持包括IBM DB2、Oricle、MySql等數(shù)據(jù)庫(kù)的異構(gòu)環(huán)境；

（8）多節(jié)點(diǎn)支持，支持 10個(gè)以上的同步節(jié)點(diǎn)；

（9）多策略，支持配置文件的更新或更新消息中設(shè)定多種策略來(lái)控制整個(gè)數(shù)據(jù)的同步，原有的業(yè)務(wù)邏輯不需要更改。

（10）支持單步提交和兩步提交兩種模式。

2.3  云搜索引擎

云搜索服務(wù)引擎是基于海量的數(shù)據(jù)、多源數(shù)據(jù)(Web URL、企業(yè)內(nèi)部數(shù)據(jù)、郵件、數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)容等)而建立起來(lái)的快速搜索的面向應(yīng)用的服務(wù)平臺(tái)，專門提供企業(yè)在信息化過(guò)程中海量信息的搜索服務(wù)^［7］。云搜索引擎架構(gòu)如圖4所示。

作為企業(yè)搜索服務(wù)引擎，其主要完成對(duì)企業(yè)各數(shù)據(jù)源的管理、分詞的建立、索引的建立，并結(jié)合企業(yè)知識(shí)分類體系完成搜索服務(wù)，提供應(yīng)用系統(tǒng)更便捷的接口^［8］。作為云搜索服務(wù)引擎，其內(nèi)部系統(tǒng)采用高度虛擬化技術(shù)，完成整個(gè)集群的管理和維護(hù)。

3  結(jié)論

通過(guò)使用云計(jì)算技術(shù)，云百科系統(tǒng)的性能得到了極大提高，但其硬件平臺(tái)搭建成本反而降低。

云百科業(yè)務(wù)系統(tǒng)主要體現(xiàn)了以下幾個(gè)特點(diǎn)：

（1）系統(tǒng)效率的提高

采用云計(jì)算技術(shù)，可以提高并發(fā)訪問(wèn)量，同時(shí)還可以提高檢索速度。由于采用了分布式的文件存儲(chǔ)系統(tǒng)，因此檢索信息可以由原來(lái)直接對(duì)一臺(tái)服務(wù)器操作，變成對(duì)多臺(tái)機(jī)器的操作，克服了磁盤的訪問(wèn)壓力。

（2）系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)擴(kuò)展

在整個(gè)系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計(jì)中，通過(guò)云計(jì)算技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)以后業(yè)務(wù)的動(dòng)態(tài)擴(kuò)展。

（3）硬件設(shè)備的利舊

云計(jì)算的一大優(yōu)點(diǎn)就是可以用若干普通服務(wù)器來(lái)代替小型機(jī)，同時(shí)能達(dá)到用戶所需要的性能。相對(duì)于購(gòu)買新的小型機(jī)，可以通過(guò)使用暫時(shí)閑置的服務(wù)器來(lái)完成系統(tǒng)的功能搭建，在一定程度上節(jié)約了成本。

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（收稿日期：2018-11-05）

作者簡(jiǎn)介：

張偉(1976-)，男，碩士，高級(jí)工程師，北京市科學(xué)技術(shù)委員會(huì)信息安全專家，災(zāi)備技術(shù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟技術(shù)委員會(huì)委員，主要研究方向：計(jì)算機(jī)應(yīng)用與信息安全。