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2.4 交易规则变化快速响应 系统为实现交易规则变化快速响应,前端采用 2.3 节图形组态展示,后端采用微服务和持续集成 交付技术,设计适应交易规则快速变化的系统快速 响应技术架构,见图 5。
1)交易微服务。微服务本身是成熟的技术, 构建微服务遵循粒度适中、规避依赖、无状态服务、 前后端分离等原则。遵循以上原则,电力交易微服 务采用自顶向下的设计方法,具体实施包括 4 步: ①按照交易功能进行分类,对电力交易业务进行梳 理整合。②分析电力交易业务过程,梳理交易业务 流程之间的数据流转和依赖关系。③将梳理过的电 力交易业务进行抽象和分类,减少业务间耦合,并 根据整合结果对数据库按照子系统进行分库设计。 ④根据微服务层次和功能,基于微服务框架组件开 发微服务。
2)图形客户端微服务调用。包括两种方式: ①微服务调用标志控件。控件可设置微服务请求统 一资源定位符(uniform resource locator,URL)、请 求方法(POST,GET)、微服务鉴权及自定义参数等 参数。控件通过调用代理程序进行微服务调用。 ②web 浏览器控件。为满足复杂大批量数据微服务 请求,图形组件提供 web 浏览器控件,通过设置控 件页面的 URL 运行 web 程序。代理程序和 web 浏 览器控件均通过 HTTP 协议,采用轻量级数据交换 格式 JS 对象符号(Javascript object notation,JSON) 与微服务进行请求应答通信,实现图形组件微服务 调用。
3)持续集成交付部署。持续集成交付部署是 一种软件开发实践,可极大提升开发测试和部署效 率。通过搭建持续集成交付部署环境,实现交易系统的源码版本管理、微服务构建、集成测试和微服 务应用部署的流程自动化,实现微服务架构下交易 系统局部应用的快速稳定升级。 至此,系统前端基于图形组态技术实现了人机 界面需求变化的快速响应,后端结合微服务技术和 持续集成交付部署实践,实现对电力交易应用进行 细粒度解耦和微服务快速迭代研发测试与升级部 署,实现交易规则变化的快速响应。
2.5 数据集成与通信
新模式下系统各应用间数据集成交互频度和 实时性都较中长期交易模式下有了更高要求,甚至 存在数据跨安全区交互的情况。因此,交易系统的 系统通信与数据集成交互是新模式下交易全业务 流程高效贯通的基础,主要包括以下技术:
1)数据通信。包括消息通信、传统服务调用 和微服务调用 3 种方式。消息总线和服务总线均基 于消息中间件 RabbitMQ[15]进行设计封装开发。该 设计模式避免通信两端直接连接,在测试性能满足 要求的条件下,降低了网络互通要求,也提升了服 务端网络安全防护能力。通过在消息发送端和服务 调用端配置不同子系统消息服务器地址实现客户 端跨子系统消息通信和服务调用。①消息通信。实 现系统应用按主题进行消息订阅和收发。如,现货 出清与安全校核内部迭代,结算子系各环节时序的 实时衔接,尤其后者相较于传统人工触发模式极大 提升了业务逻辑处理灵活性。②服务总线。基于 RabbitMQ 设计远程过程调用(remote procedure call,RPC)模型,基于传输控制协议(transmission control protocol,TCP)协议实现服务提供者和服务 调用者之间数据通信。服务总线包括服务注册、服 务定位和服务调用及服务监视等功能。基于服务总 线对数据服务、图形服务、模型服务等平台基础服 务统一管理。③微服务技术。微服务作为成熟的技 术生态,主要包括数据通信、服务注册发现、负载 均衡、容错管理等机制。相比较传统服务总线,微 服务具有逻辑清晰,开发迭代速度快、扩展性好等 优势,这对规则频繁变化的电力交易应用场景非常 契合。因此,微服务主要用于各应用服务端业务逻 辑处理,如交易出清服务、交易申报服务等。
2)数据集成共享。①数据库软件同步。关系 数据库同步工具为子系统间各类业务数据提供了 稳定高效的数据单向同步。各子系统表结构采用统 一设计,每个子系统表集合为系统全表集合的子 集,一致的表结构为子系统间的数据同步提供底层 表结构支持。如,Ⅱ区向Ⅲ区同步电网模型和发布数据等,信息内网子系统间同步经济模型、权限数 据等。②数据服务同步。调度中心侧软件有国产化 要求,而交易中心侧则可以采用国外产品。考虑到 不同数据库产品以及跨部门数据交互安全,现货Ⅲ 区和信息内网各子系统通过跨子系统数据访问服 务实现数据同步。③文件同步。Ⅱ/Ⅲ区之间部署正 反向隔离设备,Ⅲ区向Ⅱ区同步数据只能通过 E 文 件同步方式,如市场成员外网的交易申报数据同 步。随着新一代反向隔离设备消息通信接口支持, 未来Ⅲ区向Ⅱ区同步数据性能将获得提升。
3)跨语言通信。为充分发挥不同环境下系统 建设技术选型优势,系统支持跨语言通信。系统 C/S 模式采用跨语言序列化组件 protobuf[16]实现 C++/JAVA 消息收发和服务调用的跨语言通信;B/S 模式采用 JSON 实现序列化,实现微服务前后端跨 语言通信。 基于上述数据集成和通信技术,交易系统实现 了跨子系统业务数据全流程集成共享及消息收发 与服务调用的跨语言即时通信。
2.6 平台安全及可靠性
交易系统现货交易出清结果将输出到调控系 统进行实时调度,直接影响电网生产运行;交易出 清和结算结果与市场成员经济利益息息相关。因 此,系统必须提供完整的安全策略和高可用技术手 段,确保系统数据安全和连续可靠运行,主要包括 以下技术:
1)系统数据加密。①信息外网传输采用超文 本传输安全协议(hyper text transfer protocol over secure socket layer,HTTPS)。HTTPS 结合受信任 CA 机构颁发的证书,可确保数据在浏览器和服务 器传输数据不被窃取和篡改。②内网传输采用的安 全套接层[17](secure sockets layer,SSL)是一种标准 协议,可以确保隐私数据传输的安全性和完整性。 ③加密机加密存储。对交易敏感信息,如交易申报 数据,通过加密机采用国密算法加密,保证申报数 据存储安全。
2)系统边界安全。信息外网与内网采用逻辑 强隔离设备,只允许外网 web 应用对内网数据库按 JDBC 规约进行访问;安全Ⅱ区和Ⅲ区之间部署正 反向隔离设备,通过文件实现跨安全区数据交互, 保证区域边界安全。
3)系统高可用。①负载均衡。负载均衡根据 实现方式划分为硬负载均衡和软负载均衡,前者价 格昂贵但性能更好,本文外网采用硬负载均衡设备 F5 实现 web 服务器横向扩展和高可用,内网采用 集群实现软负载均衡,如系统服务、数据服务等。 ②主备技术。通过 keepalived[18]软件模拟虚拟 IP 实 现了平台服务器主备高可用;通过系统管理应用注 册监视技术,实现应用服务器主备高可用。
4)资源监视。资源监视为系统可靠运行提供 了辅助支撑手段,对物理主机/虚拟机、应用及进程、 关系数据库、缓存库、注册服务等实时监视及故障 告警,确保节点故障及恢复后系统仍能健康运行。
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