应用统一资源地址（共4篇）
应用统一资源地址 篇1
0引言
近年来,国家电网公司规划建设了电网地理信息系统(Geographical Information System,GIS),通过对现场电网资源和营销用户信息的清理、梳理、采集和录入,实现了电网资源管理的数字化、可视化。 电网GIS的可视化管理包括输电、变电、配电、低压电网资源的数字化建模和图形化展示等[1]。为了更好地做好基础数据的采录工作以支撑信息系统运行和业务应用,国家电网公司下达了专项工作任务, 即“营配贯通”工作。“营配贯通”工作以接入点为分界,分界点及以上的电网资源关系信息(包括变电站、输配电线路、公网配变、公网低压线路)由运维检修部门负责梳理、采录;分界点以下的电网资源关系信息(包括专线用户、专变用户、低压用户计量表箱、 用户箱表关系等)由市场营销部门负责梳理、采录; 针对分界点的信息由运检与营销2个专业共同核查清理,并做好“站—线—变—户”电网资源的拓扑关系连通工作。在实际工作中发现,营销、运检2个专业采录的数据存在专业管理归属交叉的问题,需要进行调整,目前的电网GIS与营销系统由于支撑专业管理归属和历史设计存在局限性,导致采录后的地理信息在电网GIS中变更管理单位信息时存在困难。
1管理单位关系变更需求
“营配贯通”的数据信息在电力生产、营销、调度等专业逐步深化应用[2],涉及“营配贯通”应用的各系统数据的一致性是支撑业务应用的关键,无论是存量数据的采录工作还是系统全面应用后数据的更新,均要处理好各系统源数据变更的同步工作。在电网GIS中,由于业务需要,存在变更资产产权单位、运行管理单位的需求,主要包括:因电网建设和发展的历史原因,电网GIS中的电网资源产权管理单位不准确需要修正;电网建设中新建变电站、线路引起网架结构调整而引起的变更;电网企业内部改革或业务职责调整引起的变更;地理信息采录建设过程中因工作质量而引起的差错处理等。营销专业同样也存在营业区域变更后营销管理单位和服务班组归属变更的需求。
1)电网资源产权不明晰问题。我国的电力系统是经过多年建设逐步积累发展起来的,电网的建设经历了多个时期和多种管理模式,由于电网建设和发展的历史原因,电网资源产权管理单位信息不准确、不明晰,缺乏延续性的管理记录。部分单位对资产产权的归属是根据日常的运行习惯来判断的,在地理信息数据采录过程中也秉承日常的习惯来确定产权关系信息,进而将相关的信息录入电网GIS。 “营配贯通”工作的开展理清了产权关系管理单位,发现产权管理信息、运维管理单位信息存在交叉的现象,包括属于用户的资产错误地维护为电力企业的资产、属于电力企业的资产错误地维护为用户的资产等。
2)网架结构变化引起的调整。由于电网发展的需要,新增、退出运行的变电站、输配电线路会引起电网结构的变化,如新建一座变电站后,部分在原有的其他变电站出线间隔供电的线路转移到新的变电站, 进而引起该线路管理单位或运行单位的变化,由于原有线路信息已在电网GIS中进行了建模,其管理单位或运行单位也按原有信息构建,相关的信息需要调整。同时配电线路下供电的专变用户由市场营销专业管理的运行和管理单位信息也可能需要调整。
3)电力企业内部机构调整的需求。企业在各种内、外因素驱动下不断发展,为了优化结构、促进自身健康发展,企业机构重组和职责调整是其发展中的必然,这些工作也会引起电网资源、用户资源的产权归属关系发生变化,需要在电网GIS中进行调整。
4)电力用户产权关系发生变化时的调整需求。 在电力营销业务中,过户、更名业务作为营销业务中的变更业务,是日常工作中的重要内容。营销专业受理相关业务后,需要在营销业务系统中根据业务规范进行实时调整,其相关变化也需要实时流转到电网GIS中并进行调整。
5)工作差错的处理需求。在“营配贯通”工作中,电网资源和用户的相关信息是通过信息的采集和录入来完成的,工作中出现差错在所难免,因此需要相关功能来支撑和处理工作失误。
2管理单位信息调整设计
电力营销与运维检修专业多年来相对独立地开展工作,在各自的专业领域内形成了相对成熟的工作规范。电网GIS与营销业务应用系统均秉承了原有专业相对独立的特点,2个专业按照各自的业务需要在系统中构建了组织机构,“营配贯通”工作初期在电网GIS与营销业务应用系统中建立了组织机构对照关系来实现各专业对应部门信息的流转,“营配贯通”数据采录工作中按照组织机构对应关系支撑业务处理和2个专业的信息融合,原系统组织机构数据模型固有设计的局限性影响“营配贯通”工作的开展。如在电网GIS中发现某分段线路资产是用户资产,需要业务人员将其调整为管理用户的营销管理单位或部门,在未统一构建组织机构的情况下,运维检修专业人员在电网GIS中找不到变更后的营销组织机构中的单位或部门,无法将电力企业电网资源资产管理单位或运行管理单位调整为营销相关的单位,因此需要营销专业与运维检修专业统筹设计组织机构编码。
2.1管理单位编码设计
营销专业的组织机构编码在SG186营销业务系统中采用统一规范设计[3],运检专业的组织机构编码在生产管理系统(Power Production Management System,PMS)与电网GIS中统一设计[4]。在电力企业组织机构设置中,营销专业侧重于用户管理和经营管理,运检专业侧重于电网资产设备管理和运行管理。涉及服务用户的管理模式是以营业区域为单元设计的,涉及运维检修专业的管理模式是以电网网架结构中变电站或线路为单元进行管理的,因而在支撑营销管理的营销业务系统中不能体现运检专业的组织机构,同样在支撑运维检修专业的PMS2.0系统和电网GIS中也不能很好地体现营销专业的组织机构。特别是“三集五大”建设后,营销工作专业化、集约化、扁平化的管理架构形成后,服务用户的管理工作以专业分工为主,用户的基础信息属地化区域划分管理,现有的组织机构设置给“营配贯通”工作带来了巨大的障碍。如营销专业中的专线用户或专变用户的服务管理集约到地市公司层面集中管理,而相关大用户的供电电源是由不同区域的电网提供的,实际中不同区域电网资源的管理是按照电网网架结构的特点,分别由运检专业的运维班组管理的。因此,针对同一用户,其供电电源管理部门和营销服务部门可能不在同一层级,进而导致在2个系统中共享数据信息和传递业务流程信息中出现对应关系混乱的问题。
为了体现专业化管理,方便支撑电力营销与运维检修2个专业的管理需求,需要对电力营销和运维检修2个专业的组织机构统一设计编码,并对2个专业管理的对象设计统一的组织机构。在各自独立应用的业务领域,按照各自的管理对象和专业组织机构应用编码;对于交叉共用的信息,分别设置属性字段。如对于公网线路,运维检修专业侧重于电网资源的产权、运维管理,营销专业侧重于经营统计分析、线损管理和服务用户的管理。涉及公网线路的管理关系信息应包含:资产归属单位、运行维护单位、经营管理单位、服务管理部门;涉及公网变压器的信息应包含:资产归属单位、运行维护单位、经营管理单位、服务管理部门。为了确保机构编码在各系统中的统一性和标准化,电力企业组织机构编码应纳入一体化平台管理,供其他各系统引用,需要增加或变更机构编码时,归口在一体化平台系统中实施,并实时同步到各专业系统中。
电力企业统一编码组织机构如图1所示。在营销用户及电网资源归属机构中,营销专业服务用户的组织机构按照网省公司、市州公司、客服中心(分中心、县公司)、营业区等4层设置;运检专业管理的电网资源管理机构按照网省公司、市州公司(省检修公司)、市检修公司(省检修公司分部)、检修区域等4层设置。由于营销服务用户的区域是按照电力客户地理分布来划分的,电网分布区域是按照变电站、 输配电线路的走径分布来划分的,因而2个专业划分的区域往往不同。在电力企业组织机构中,营销专业与运维检修专业在电网GIS与营销业务系统中统一设计组织机构编码,网省公司层的组织机构按照部门、处室设置,市州公司层专业管理设置部室,具体业务执行需设置中心、分中心,营销专业在中心和分中心下设专业室,各专业室下按照专业设置班组。
根据图1a中的营销用户及电网资源归属机构, 可以将营销用户和电网资源归属机构统一编码,归属单位最顶层为省公司层,营销客户和电网资源均隶属于底层机构,顶层和中间层机构用于逐层汇总和统计分析。顶层机构设置5位编码,每增加一层增加2位编码。营销用户及电网资源归属机构编码见表1所列。
根据图1b中的电力企业组织机构,可以将电力企业内部组织机构统一编码,归属单位最顶层为省公司层,省公司下设地市公司和省级支撑单位,省级支撑单位包括省检修公司、省电科院和省信通公司等。在各单位内部设专业部门和处室。统一采用5位编码,单位的上下级之间按照上下级编码识别隶属关系。单位内部设部门、处室和班组,部门以单位为归属每增加一层增加2位编码。电力企业组织机构编码见表2所列。
经过统一设计组织机构编码后,2个专业间对应的业务流信息传递不再采用组织机构对照关系,而是以电网资源为纽带按照业务驱动流转,根据实际业务需求,信息流在不同专业归属部门直接进行工作单流程化传递。同时解决了营销专业部门管理机构与用户区域单位不对应的问题,也解决了运维检修专业电网资源管理单位与运行维护单位不对应的问题。
2.2管理单位调整业务设计
在“营配贯通”工作开展及今后的正常工作中,均存在调整专业管理单位的业务需求,具体场景包括:
1)电网资源资产关系产权界定不清,运维检修专业将营销专变用户的线路及设备当作公网资源采录,并在电网GIS中建模录入数据的场景;
2)在实际业务中,存在营销用户电网资源产权移交至供电企业的场景;
3)因供电企业内部业务管理需要,发生管理关系变更的场景。
这些都需要在电网GIS和营销系统中进行资产关系或运维管理关系变更,由设计管理单位调整的业务包括资产关系移交业务、运维管理部门变更业务、用户服务部门变更业务等。在电网GIS中,在电网资源的配网线路、配网公用变压器信息中增加营销管理单位和营销服务部门字段;在营销系统中,在配网线路、配网公用变压器信息中增加运检专业资产管理单位和运行管理部门字段。通过数据结构的优化支撑2个专业的应用。
2.2.1资产关系移交业务
若发生营销用户资产移交供电企业业务时,由营销专业的相关班组提出资产移交申请,在申请中选择统一编码的运检专业接管的资产管理单位和运行维护部门,经相关的审核、审批后,营销系统与电网GIS采用企业数据总线将工单信息发送到运检专业拟定的运行维护管理部门,由运检专业相关的运行维护班组人员初审并提交审批,通过审批后在2个系统中完成相关管理单位和运维检修部门的变更。资产关系移交业务流程如图2所示。
对于运维检修专业,由于历史原因,资产关系界定不清晰,对于将客户资产误认为电力企业资产管理的,由运维检修相关的班组发起资产关系变更流程,拟定营销专业管理单位和用户服务班组,经相关部门审核后完成变更,其流程与用户资产移交供电企业类似,不再赘述。
2.2.2企业内部管理机构变更
电力企业营业区域的变更及因管理需要而导致的变化常常引起电力用户管理归属单位或服务班组的变更。营销专业服务用户的班组、经营管理单位变更后,需要实时向运检专业的相关系统提供变更信息,并完成运检专业中管理归属机构的同步更新, 这样才能保障用户的供电服务。如停电信息的发布工作是由运检专业发起的,但通知用户工作是营销专业对应服务班组人员办理的,如果信息不同步,会造成信息传递不畅,进而影响用户的供电服务。
基于电网GIS的应用可以实现客户、故障抢修指挥中心、抢修现场信息的准确传递[5],用户电气连接关系信息是支撑故障抢修定位是否准确的关键[6]。 在电网结构变化后,涉及用户的“站—线—变—户” 电气连接关系也会发生变化,需要通过业务流驱动相关数据信息的实时变更。运维检修专业根据电网建设的发展和配网结构的变化,常常会调整配电网运行方式,因而会出现用户供电电源的变更,供电电源变更后对应的管理单位和运维班组可能也会发生变化,相关的管理机构信息要与营销系统同步。
企业内部管理机构变更业务流程与资产关系移交业务流程类似,不再赘述。
2.3数据结构变更设计
只有在电网资源信息中同时包括营销专业和运检专业的组织机构信息,才能按照2个专业的管理归属关系分别开展相关的业务和进行统计分析,因此需要对营销业务应用系统和电网GIS相关的数据结构进行调整,在涉及电网资源的数据实体中增加2个专业的归属管理属性字段。本文以电网资源中分支线路信息为例,就相关数据结构调整及设计进行说明。电网GIS原分支线路基本信息数据结构见表3所列。
调整后的电网GIS分支线路实体结构见表4所列。
营销业务应用系统中直接引用电网GIS中共享的电网资源数据信息,不再冗余存储数据。
2.4营配协同业务设计
电力企业营销和运检专业之间协同的工作较多,主要包括营销报装容量开放及接入、故障分析及配网优化、配网运行方式调整与线损管理、用户报修服务与停电检修等,本文以报修业务和停电检修业务协同为例进行说明,其他业务不再赘述。
报修业务由营销专业95598客户呼叫中心、网络媒体受理或用户到营业柜台办理,营销专业受理用户的报修业务后,最终抢修业务由运检专业实施, 因此用户的供电电源信息要同时包括营销专业的经营单位信息和运检专业的运维班组信息,这样受理的业务才能准确高效地传递到运检专业班组,以便及时开展故障抢修。
同样,当运检专业因工作需要停电检修时,需要营销专业相关部门及时通知用户做好停电准备,以配合检修工作。因此,运检专业要及时准确地将停电范围通知到对应的营销专业部门,以便营销专业班组配合做好通知用户的工作。
报修及检修业务协同工作流程如图3所示。
3系统实现
系统实现主要包括数据结构变更、接口完善和系统功能优化完善,需要对营销业务应用系统和电网GIS分别进行完善。经过优化后的系统更便于专业管理,同时支撑各专业之间的数据高度共享,打破电网企业营销专业和运检专业间的壁垒,业务流、信息流实时流转。
3.1业务应用功能优化完善
经过SG186建设后,不同专业的数据传递可通过企业数据总线实现[7]。在统一设计电力企业组织机构编码的基础上,对营销业务应用系统和电网GIS功能进行优化,相关业务处理记录信息中存放营销和运检专业的管理单位和处理班组。
3.2辅助分析功能优化
经过数据结构调整和系统功能优化,可以实现对相同电网资源或设备根据不同专业管理需求进行统计分析,如检修专业需要按照其管理需要统计分析运维检修的工作情况,营销专业需要根据其经营管理需要对对应的线路进行线损统计分析。如果在电网资源信息中只设计某一个专业的关系属性信息,则各专业的统计分析不便,业务流转也存在问题。
线路的运行情况是由运维检修专业负责的,其日常运维和统计分析是按照运检专业班组分类统计的。配电线路故障情况统计如图4所示。
售电损耗的管理归口营销专业,线路、公网台变供电用户的售电情况和用电行为管理、用户用电情况的现场检查和统计分析由营销专业来管理,是按照营销专业经营管理部门来分类统计的。配网台区线损统计分析如图5所示。
4结语
目前,国家电网公司电网资源管理系统正处于建设阶段,建立统一的电力营销与运维检修组织机构编码规范,可统筹电网公司组织机构编码管理,形成自上而下的纵向机构统一编码和同一层级横向的机构统一编码。在各类业务应用系统中统一编码, 可方便地支撑各专业的数据共享和跨专业的业务信息实时互动。电网企业内部组织机构统一编码在电力企业各专业领域、各信息系统中的推广应用,可方便各专业、各部门的信息共享和大数据应用。
地址与资源匹配模式的探讨 篇2
对于基于有线网络的电信业务而言, 公众业务受理中, 资源确认是影响业务受理最重要的环节, 而地址与资源的匹配则是资源确认的关键入口。
对于用户而言, 只是提供自己的业务安装地址, 提出自己的业务需求;而对于业务受理人员而言, 则必须根据上述条件, 快速完成资源确认:确定该安装地址是否具备接入资源;资源能力是否能够满足业务需求;是否可以推荐用户使用与资源更匹配的业务。
从目前的业务受理场景来看, 固定电话业务的资源确认相对简单, 而宽带业务 (包含基于宽带的其他业务, 如网络视讯等) , 由于接入方式的多样性[ (ADSL (非对称数字用户环路) 、LAN (局域网) 、EPON (以太网无源光网络) 等], 业务与设备、线路性能的强关联 (带宽与线路长度、业务与终端类型) , 造成了资源确认的复杂化, 直接影响到业务的快速、正确受理。
一般来说, 地址 (装机地址) 和资源 (线路接入设备) 匹配有3种方式:
·文本匹配:基于文本描述;
·图形匹配:基于地理定位 (GIS) ;
·编码匹配:基于预先编码。
1 标准地址库
在业务支撑系统 (BSS) 中, 涉及到大量的地址数据, 如客户信息中的所在地址、通信地址, 安装地址中的装机地址, 设备安装地址、设备覆盖地址等。
将地址的描述, 按市、区 (县) 、路 (街) 、建筑群、建筑、单元 (楼层) 、户号等的等级关系, 分层规范, 形成的地址, 称为标准地址。
标准地址库是指独立的按标准层级化描述的地址表。它的数据可以为其他地址描述所引用。
一般来说, 为了实现自动配线配号, 在BSS中, 设备覆盖地址只能从标准地址库中选择, 因此, 从某种意义上说, 标准地址库也是设备覆盖安装地址的集合。
用户装机地址、设备安装地址可以在尽可能小的层级上保持与标准地址库匹配的一致, 但并不一定在标准地址库中。特别是用户装机地址, 往往比标准地址的层级更加细化, 在标准地址库建立的时候, 很难被建立。
分线盒、楼道交换机、ONU (光网络单元) 等线路设备, 其覆盖地址, 可以对应标准地址库中的一条记录 (归纳型描述, 一对一) , 也可以对应标准地址库中多条记录 (枚举型描述, 一对多) , 例如:
1) 分线盒编码:77HF00102014。
安装地址:南京市建邺区河西大街87号朗诗国际街区中园11栋 (幢) 3单元1层。
覆盖地址:南京市建邺区河西大街87号朗诗国际街区中园11栋 (幢) 3单元。
2) 分线盒编码:35DF00100008。
安装地址:南京市鼓楼区中央路19号金峰大厦7层。
覆盖地址:南京市鼓楼区中央路19号金峰大厦6层;
南京市鼓楼区中央路19号金峰大厦7层;
南京市鼓楼区中央路19号金峰大厦8层。
标准地址的规范确立, 标准地址库的建立, 其积极意义在于统一了电信运营商内部的资源管理规范, 理顺了自身的网络资源管理的基础空间资源。从网络资源管理的角度而言, 标准地址的建立和维护, 是一项重要的基础性工作。
2 文本匹配
基于用户装机地址的文本匹配, 是现行最普遍的一种业务受理方式。
业务受理人员, 根据用户的描述, 将用户装机地址按标准地址的规范录入BSS, 同时BSS给出相应层级标准地址列表, 以供录入时参考选择。当用户装机地址落入某个线路接入设备的覆盖地址集合内, 即完成了地址与资源的匹配工作。
该方式简单易行, 为各大电信运营商所一直沿用。它不仅在资源确认阶段中使用, 而且成为系统实现自动配线配号功能的基本技术手段。
该方式要求网络资源建设和维护部门在资源数据录入时, 资源实体地址相关属性录入必须规范化, `并尽力确保枚举或特征性归纳的覆盖地址全面和完整。由于地址本身也可能发生变更, 特别是在大规模城市改造的背景下, 资源建设阶段录入的相关地址数据, 一旦发生现实变化, 很难有一个实时机制来保证它的同步更新。
同一地址, 不同个体, 对于它的描述也难以统一, 用户并不会了解电信运营商内部标准地址的概念, 因而造成用户对自身地址的文本描述, 往往不在电信运营商的标准地址数据库中, 即便有业务受理人员的引导, 效果也难以确保。
在实际应用中, 文本匹配模式很难真正做到地址和资源的精确匹配, 以支撑全程自动配线配号。当用户对地址描述发生偏差时, 业务受理人员也很难去判别, 常常造成整个业务受理过程的反复, 拖延整个业务放装时长。
3 图形匹配
对于一个地址, 会有多样的文本描述, 但是基于电子地图、基于GIS (geographic information system, 地理信息系统) , 地址便有了明确的着落关系, 邻近的设备资源也可以直观发现, 基本不会产生偏差。
各大电信运营商在建立BSS的同时, 对于自身的线路资源管理也有GIS (如武汉中地GIS、杭州新思维GIS等) 。因此, 基于GIS的图形匹配方式也有着实际应用的系统基础。
广东深圳电信从2006年开始, 就有基于GIS图形化匹配方式业务受理的尝试, 包含在深圳电信业务受理的“一台清”模式中。
“一台清”指的是结合管线GIS具有全市精确的电子地图数据 (1∶1000) 和地名定位功能、线路资源 (含交接设备, 如分线盒) 按实际地理位置管理等特点, 以提升客户满意度、实现“即时答复用户可否装机”服务承诺、进一步压缩固话 (含ADSL) 装/移机业务流程时长为目的, 利用管线GIS作为辅助工具, 在营业前台面对客户一次性完成固话 (含ADSL) 装/移业务流程中业务受理、地址确认、资源查勘、资源配置、选号收款等环节的工作模式。
基于GIS的图形匹配方式用直观的图形界面, 结合Google搜索框式的定位入口, 使得用户和业务受理人员关于装机地址的定位, 有了一个共同认可的交集, 从而可以最直接地选择到该用户地址对应的线路设备。在这种方式下, 业务受理人员对用户地址的标准化描述, 也有了明了和准确的参照。
图形匹配方式人性化、显性化了业务受理入口, 将资源的确认与配置更紧密地与业务受理结合起来, 是业务受理整体效能提升最为有效的方式。同时, 这样的工作方式, 也促进了RMS (资源管理系统) 与BSS的融合。
另一方面, 图形匹配方式对于业务受理人员的技能、网络资源数据的质量提出了更高的要求, 而且, 对于电子地图本身的精度及更新及时性, 甚至包括有关服务器和业务受理终端的配置, 也有着更高的要求。
4 编码匹配
目前, 电信线路设备的建设, 通常是作为房屋建设弱电系统的一部分配套同步进行的。因此, 在房屋建设完成时, 线路设备的能力覆盖情况也基本明确, 这也就是在文本匹配方式中的设备覆盖地址的概念。
文本匹配方式存在的最大弱项是对于同一地址, 用户和运营商可能会有不同描述。图形匹配方式虽然可以最大程度地缩小双方对于地址和资源关联的确定, 但仍属于事后确认方式。如果事先存在一个用户和电信运营商都认可的中间编码 (以下简称地址ID) , 对应特定的地址与资源, 那就可以做到地址和资源的真正精确匹配。
公共事业的业务受理, 通常采取在房屋交付或交接时, 提供缴费卡的方式, 如电费卡、水费卡、煤气费卡等, 这个卡 (卡号) , 就成为了用户地址和运营商资源的沟通桥梁。用户办理业务时, 卡号成为业务受理入口, 即使发生房屋地址、产权的变更, 该卡号一般也不会变动。
文本匹配、图形匹配都属事后匹配方式, 而基于地址的编码匹配方式, 则属于事前匹配方式。就笔者了解, 目前该种方式尚未在电信运营商中采用, 因此, 有关的场景, 模拟如下:
1) 电信完成接入网络建设, 录入相关线路设备信息。由于设备的覆盖地址可以是一对多的关系, 因此, 地址ID实际是按设备覆盖地址, 以户号为单位编制的。此种方式下, BSS数据库中, 新增了一张地址ID与线路设备的对应关系表。
2) 市场部门为房屋住户在房屋交接时统一发放标准的电信业务手册、电信业务卡 (地址ID号) 。业务手册上, 可考虑将电信的各类业务做分类的介绍, 并告知用户凭业务卡即可办理电信业务。
3) 用户申请电信业务时, 提供其业务卡 (地址ID号) , 系统根据业务卡 (地址ID号) , 精确匹配其其所属线路设备, 业务受理人员在录入客户相关地址信息的同时, 系统根据匹配关系, 完成自动配线配号。
4) 对于同一个用户地址, 有多种设备能力覆盖的情况, 如某个用户地址, 同时可以由ADSL、LAN、EPON方式接入宽带, 同样在地址ID与线路设备的对应关系表中增加相关记录。即:在地址ID与线路设备的对应关系表中, 既可能存在着1个地址ID对应多个线路设备的情况, 也可能存在1个线路设备对应多个地址ID的情况。
5) 设备发生割接时, 地址ID号也将同步进割接删改。
总而言之, 采用基于地址的编码匹配方式, 其积极意义在于:
1) 在用户未使用电信业务前, 即分配其业务号 (地址ID号) , 提供标准的电信业务手册, 提升了用户感知。
2) 屏蔽了同一地址, 用户与运营商的描述不同问题, 实现了自动配线配号, 提升了业务受理的整体效率。
3) 无论地址描述在实际中如何变化, 只要设备不发生变化, 编码 (地址ID) 都不需要更新。
必须认识到, 基于地址的编码匹配方式, 也有其现实的一些问题:
1) 该方式主要针对规整的新建成形小区或建筑物, 需要细化到最小装机单元 (户) , 且并不针对存量问题及类似某些门面房等无法预先分配地址ID的场合。
2) 该方式需要BSS对其进行系统功能开发支撑。
5 对匹配方式应用的建议
总而言之, 为了更好地受理基于有线网络的电信公众业务, 每个电信运营商都在不断地探索相关路径, 优化流程 (合理设定岗位、完善流程) , 改善数据 (梳理标准化地址、提升数据质量) 。在资源确认的关键环节, 本文所探讨的3种匹配方式, 其实是一个相辅相成, 层次递进的关系:
·文本参照:大致对应;
·图形定位:精确对应;
·编码对应:一一对应。
面对海量的存量数据和快速增长的新量数据, 我们不能指望用一种方式解决所有问题, 因此, 建议如下:
1) 对于以上3种方式, 应当根据实际的资源情况, 在适当的场合分别采用。
2) 电信运营商内部的标准地址库建设, 应当作为一个基础性工作长期进行, 确保新量线路设备相关安装地址、覆盖地址地数据, 从标准地址库中引用, 而非新建;在3～5年的时间内, 结合日常的业务放装、障碍修复、设备巡检, 完成存量地址数据的标准规范化。
3) 以有高精度电子地图的区域为示范区域, 制定计划, 提升原有GIS线路设备数据质量, 开始基于GIS的地址和资源匹配的区域试点, 并逐步拓展。目前, 上海电信、江苏电信开展的CSS (协同支撑系统, 基于GIS) 建设, 也是该种匹配方式的最佳推动力。前端市场网格经理要求在电子地图的网格 (网格, 即由道路、建筑边界勾勒的营销区域) 中, 准确了解资源和用户分布, 这种需求的实质, 就是要求做到地址和资源的精确匹配。
4) 在与开发商、物业部门成功沟通的前提下, 对于新建的成形小区和建筑物, 只要能够明确户号对应线路设备的, 就尽量开展编码匹配方式, 逐步培养用户使用电信业务卡的行为习惯。一方面这是提早市场切入的需求;另一方面, 更是为了真正实现资源的自动配置, 提升业务受理的整体效能。当然, BSS中有关功能支撑问题, 除了要满足地址和资源的对应, 还需要从市场营销角度综合考虑, 使之更加完善。
5) 无论何种方式的采用, 都是基于资源建设到位的基础之上, 对于无资源或资源能力不能满足业务的情况, 作为BSS, 则应当有着更完善的信息收集机制, 更友善的预约受理机制, 更全面的资源建设情况反馈机制, 以真正满足电信用户的多样需求, 真正做到电信运营“用户至上, 用心服务”。
摘要：有线网络的电信业务受理中, 地址与资源的匹配是资源确认的关键入口。由于接入方式的多样性以及业务与设备、线路性能的强关联, 造成了资源确认的复杂化, 直接影响到业务的快速、正确受理。标准地址的规范确立, 标准地址库的建立, 其积极意义在于统一电信运营商内部的资源管理规范, 理顺自身的网络资源管理的基础空间资源。探讨了资源确认的文本匹配、图形匹配、编码匹配等3种匹配方式, 并对匹配方式的应用提出了建议。
应用统一资源地址 篇3
IPv6(Internet Protocol version 6)是Internet协议的第6版。IPv6是由Internet工程任务组 (IETF)设计的下一代Internet协议(IP),目的是取代现有的第4版Internet协议IPv4(Internet Protocol version 4)。可扩展性、移动性、安全性等重大的技术挑战在IPv4上已经寸步难行, IPv6是为解决现在Internet技术挑战搭建的一个新的平台。
由于IPv4自身的一些局限性使它不能满足智能电网的长远要求,因此实施IPv6是完全必要的。IPv6巨大的地址空间、高度的灵活性和安全性、可动态进行地址分配的特性以及完全的分布式结构有着巨大的价值和潜力。
随着智能电网[1,2,3,4,5,6]的不断推进,以太网技术将得到广泛应用。例如:在智能变电站中,符合IEC 61850[6]的设备都将带有IP地址,以便于维护和运行管理。
根据Internet地址分配机构(IANA)的预测,IPv4地址将于2012年耗尽[7],IPv4将被IPv6取代,所以,很有必要研究智能电网中设备IPv6地址资源的分配问题,提早抢占IPv6地址资源。
1IPv6地址
1.1中国在IPv4时代的地址窘境
IPv4时代是美国人的天下,以“.com”等结尾的地址后缀让美国人充满了骄傲,所有美国Internet地址都不用附加类似“.cn”之类的国家属性后缀,而中国却没有获得足够的地址资源。美国占据了全球已分配地址的70%(近12亿个),占IPv4全部地址的1/4还多,而中国能够拿到的IP地址还不及美国的4%。也就是说,当26个中国人分享1个IP地址的时候,平均每个美国人就享有6个IP地址,这就是中国在IPv4时代的地址窘境。随着大量终端设备的引入,公开IPv4地址匮乏的问题将更加突出,尤其在IPv4地址的申请方面,没有申请到A类地址,只申请到不连续的B类或C类地址,还会给网络路由的规划带来不利影响[7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17]。IPv4和IPv6地址的数量如表1所示。
1.2IPv6地址定义
将IPv6 地址设计成较大尺寸,旨在进一步细分成反映现代Internet拓扑结构的分层路由域。使用128 bits的地址空间,在设计分层寻址和路由时能提供多个等级的层次和灵活性,而这一点恰恰是目前基于IPv4的Internet所缺乏的。
IPv4和IPv6的包头结构分别如图1和图2所示。
IPv4地址一般以4部分间点分的方法来表示,即4个数字用点分隔,都用十进制整数表示,例如:201.199.244.101。
IPv6 地址[7,8,9,10,11,12,13,14,15]在许多情况下都由2个逻辑部分组成:64 bits的网络前缀部分和64 bits的主机寻址部分,而后者通常都是主机依照媒体访问控制(MAC)接口地址自动生成的。IPv6地址书写由8组长度为16 bits的十六进制数值组成,各组之间由冒号分隔开,例如:
aaaa:aaaa:aaaa:aaaa:aaaa:aaaa:aaaa:aaaa
aaaa是一组长度为16 bits的十六进制整数,而a是1位长度为4 bits的十六进制数。下面是一个IPv6地址的具体例子:
3ffe:ffff:100:f101:210:a4ff:fee3:9566
某些IPv6地址中可能包含一长串的0。当出现这种情况时,标准中允许用“空隙”来表示这一长串的0。换句话说,地址2000:0:0:0:0:0:0:1,可以被表示为2000::1。这2个冒号表示该地址可以扩展到一个完整的128-bit地址。在这种方法中,只有当16-bit组全部为0时才会被2个冒号取代,且2个冒号在地址中只能出现一次。
由于IPv6地址被分成子网前缀和接口标识符2个部分,因此人们期待一个IP节点地址可以按照类似无类型域间选路(CIDR)地址的方式被表示为一个携带额外数值的地址,其中指出了地址中有多少位是掩码。也就是说,IPv6节点地址中指出了前缀长度,该长度与IPv6地址间以斜杠区分,例如:1030:0:0:0:C9B4:FF12:48AA:1A2B/60,这个地址中用于选路的前缀长度为60 bits。
1.3IPv6地址分配
Internet名称与数字地址分配机构(Internet corporation for assigned names and numbers,ICANN)负责IP地址的空间分配、 协议标识符的指派、通用顶级域名(gTLD)、国家和地区顶级域名(ccTLD)系统的管理,以及根服务器系统的管理。这些服务最初是在美国政府合同下由IANA以及其他一些组织提供。IANA于1999年1月1日被合并入ICANN,其下属组织按照五大洲分为5个Internet注册管理机构,中国的Internet注册由亚太地区Internet注册机构APNIC管理。
IPv6的地址分配策略为“先来先得,按需申请”,目前中国提不出那么多的需求,自然也不会分配到大块的IPv6地址。截至2009年6月30日,中国各地区IPv6地址数见文献[15]。
2智能电网IPv6地址需求分析
2.1 智能电网lP地址需求
在全球工业化与信息化融合的大趋势下,促进节能减排及助推低碳经济发展的呼声不断。在应对国际金融危机的过程中,智能电网、第3代移动通信系统、物联网、智慧地球等概念备受关注,成为推动经济和社会发展的新引擎。信息通信系统和电力系统是世界上覆盖面最广的公共基础性网络。信息通信技术已经成为现代电网技术发展的重大推动力,将更全面深入地融入发电、输电、变电、配电、用电及调度等各个环节,成为实现“电力流、信息流、业务流”三流合一的重要纽带。
建设智能电网是国际电力工业积极应对未来挑战的共同选择。以信息化、自动化、互动化为特征的智能电网其网络特征突出,对IP地址需求强烈。电力系统各个环节将越来越多地采用IP化的信息通信技术,包括:发电专业的智能化过程中,常规电源网厂协调、新能源发电并网、大容量储能系统并网等技术领域;输电专业的智能化过程中,柔性直流输电、柔性交流输电、线路状态与运行环境监测等技术领域;变电专业的智能化过程中,智能变电站内全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化等技术领域;配电专业的智能化过程中,配电自动化、分布式电源并网、配电储能系统并网等技术领域;用电专业的智能化过程中,双向互动服务、用电信息采集、智能用能服务、电动汽车充放电、智能量测等技术领域;调度专业的智能化过程中,电网调度技术支持系统、电网运行集中监控系统等技术领域。同时,随着传感器等物联网技术的大量采用,以及资产寿命的全生命周期管理,对IP地址的需求也将越来越迫切。
通信信息专业是坚强智能电网的支撑平台,输电、配电和用电侧通信网、业务网、通信支撑网、智能电网信息基础平台、智能电网信息应用平台、通信与信息安全等技术领域,对IP地址的需求也很强烈。
另外,未来20年,中国将大幅度提高电能在终端能源消费中的比重,而IPv6是现阶段物联网基础协议的唯一选择,国际和国内也发布了智能电网标准体系研究成果。可见,电网智能化的发展离不开IP地址的标识,必然需要IPv6技术。
智能电网[1,2,3,4,5,6]围绕IPv6的热点技术预测见图3。
例如,智能用电环节可以划分为5个领域,即双向互动服务、用电信息采集、智能用能服务、电动汽车充放电和智能量测。面对1.5亿多居民电力用户,包括自助用电服务终端/系统和多渠道缴费系统在内的双向互动服务终端设备及系统,需要IP地址的支持才能实现双向互动服务;为了实现对用户全部用电信息的实时采集、处理和监控,用电信息采集需要IP地址的支持;为了支撑智能用能系统的建设和运行,确保居民、小区/楼宇、工商业等用户用能信息的采集与监测、实现对用户侧的各种小型太阳能、风能、可再生能源发电等分布式电源及储能设备有效管理,诊断和分析用户能效水平,提高用户用能的使用效率,需要IP地址的支持;为了实现电动汽车与电网双向能量转换的目标,电动汽车充放电站/桩及电池更换站等需要依赖IP地址支持,才能更好地实现对充放电的时间、功率、费用等可靠记录,并对充放电的状态进行实时控制。同时,智能家居中的智能电器和网关、电力光纤到户的无源光网络(xPON)、智能用电环节的电力物联网资产管理,都需要IP地址的支持。所以,针对1.5亿多居民电力用户,需要智能用电环节规划超过10亿个IPv6地址资源,即IPv6地址资源需求大于230。未来几年,随着用户侧的各种小型分布式电源及储能设备的增加,以及电动汽车充放电设施的增加,智能用电环节的IPv6地址资源需求将超过数十亿个。
IPv6地址资源是目前可用的标准化海量地址技术。可以推理,若没有海量地址技术,例如IPv6地址资源的支撑,用电环节很难实现智能化,无法全面实现电网的经济高效、清洁环保、透明开放和友好互动。
2.2 需求预测的程序与方法
预测的过程是一个技术经济分析系统,包括输入、处理和输出3个阶段。根据预测的目标搜集相关资料并输入各种数据、信息和相关情报,用各种科学的方法对有关信息进行加工处理、比较分析、计算判决,然后输出预测的结果。
需求预测的方法有经验判断法、数学模型推算法、实际调查法和模拟比照法。因为IPv6技术属于未来的技术,目前国内外可借鉴的经验、可比照的数据都很少。所以,IPv6地址需求预测的方法更适宜采用数学模型推算法。
数学模型推算法就是根据搜集的资料数据建立数学模型并不断修正数学模型、进行预测的方法。IPv6地址预测数学模型见表2。
时间外推法和相关回归法两者的数学模型一样,但其中自变量的含义不同,时间外推法中t是取时间扩展为自变量,而相关回归法中x是取因果关系事件的变化为自变量。公式中的a和b在一定情况下是常量,其值可以根据实际统计数据系列,用最小二乘法求取。
IPv6地址预测数学模型选择要根据中国智能电网的发展规划,近期和中期预测采用指数型和幂函数型,远期预测采用线性型、对数型和生长型。例如,智能用电环节因考虑用户侧的各种小型分布式电源和储能设备以及电动汽车充放电设施的高速增加预期,采用幂函数型预测数学模型比较适合。
3 建议
中国政府和各相关电力部门应积极申请,加强储备、管理和规划,实现IP地址数量与配置的最优化[14,15,16,17]。下面提出几点具体建议。
1)统一规划
对于互联网地址资源,多数发达国家对本国的IP地址资源做出了统一的申请规划,如美国10年前就对本国IPv6地址需求作出了规划。
中国面临的问题在于缺乏系统的发展战略,认识不够,地址匮乏的紧迫感不强。今后应当从符合中国IPv6整体发展的地址需求角度出发,借鉴国外Internet发达国家的先进经验,配合国家制订电力系统统一的规划。
2)统一申请
APNIC会员多基于各自当前的需求申请小段地址,而中国现有IPv6地址申请相对分散,申请和使用成本较高,不利于中国大规模网络的规划。建议借助智能电网的建设,联合电网和发电企业,综合智能电网各个环节和支撑平台的集体智慧,用集中团购方式统一发起IPv6地址资源申请。
3)统一监管
目前,中国缺乏统一的IPv6地址资源申请、使用和分配的监管措施,申请到的IP地址难以从国家层面统一管理。电力系统可以通过学会、协会等形式开展工作,建立统一监管和协调机构,为国家层面IPv6地址资源统一管理作出应有的贡献。
4)加强储备
IPv4地址资源的缺乏已为中国未来Internet的发展敲响了警钟,为了摆脱受制于人的局面,必须未雨绸缪,加强地址资源的储备。目前,国际IPv6地址申请量已不局限于默认的/32地址块大小,转向更大块的地址,如巴西和美国均获得/16的大块地址资源。/n是IPv6的地址表示方法,对应的地址数量是2(128-n)个。
在中国,如天地互连公司、中国南方电网有限公司均在2008后半年申请到多于/32的地址块,天地互连公司甚至申请到/28的地址块[15]。今后,中国智能电网建设应根据未来地址需求规划提出大段地址申请,尽早储备。
5)注重均衡
目前,中国IPv6的地址分配不均程度甚至远超过IPv4,主要集中在北京地区。今后应重点加强当前地址量较少区域的申请和规划,促进中国Internet数字鸿沟问题的解决。就电力系统而言,应加强西部和北部网省公司的IPv6地址分配,保障西北部能源外送,实现全国大范围的资源优化配置。
6)借鉴国外先进经验
2008年是国际IPv6地址形式发生巨大变化的一年,巴西、美国连续申请大量地址,交替占据头把交椅。而在2008年早期,这2个国家的IPv6地址拥有量排名仍然处于全球前10名之外。2008年5月,美国IPv6地址拥有量从第11位跃居第1位,主要得益于国防部和通信公司的发力申请。中国应借助智能电网的发展需求,尤其是配电系统和用电系统对IPv6地址的巨大需求,争取申请到更多IPv6地址资源,带动电力和其他行业产业结构的调整,促进技术和装备升级。
7)IPv6地址分配建议
目前,IPv6地址分配单位通常是/32,对应的地址数量是2(128-32)=296个。运用表2中的IPv6地址预测数学模型,根据目前的相关数据作为输入,结合规划试点、全面建设和完善提升等3个阶段[1]的要求,可以得到智能电网中的IPv6地址分配建议,如表3所示。
4 结语
目前,广泛使用的32-bit IPv4地址远远不够用,预计全球IPv4地址资源将于2012年耗尽。采用128-bit IPv6地址能够彻底解决IPv4地址不足的难题,并且在地址容量、安全性、网络管理、移动性以及服务质量等方面有明显的改进。此外,IPv6在安全性、易管理性、扩展性、灵活性等方面较之IPv4协议有着绝对的优势。坚强智能电网的发电、输电、变电、配电、用电、调度等6个专业环节及通信信息支撑平台,都需要IP地址技术来助推其智能化。因此,对下一代Internet IPv6地址资源应采取统一规划、统一申请、统一管理的申请管理机制,快速、足量地申请到国家智能电网发展所需要的IPv6地址。合理地申请和保留IPv6地址可以最大限度地减少IPv6地址碎片,有利于减小各级路由表大小,提高电力系统信息通信网络性能。随着国内智能电网试验项目、试验成果的商用化进程加快,加上中国政府对国内IPv6技术、应用和资源发展的重视,相信会很快达到与发达国家同等的水平。
应用统一资源地址 篇4
在Web站点中,Web文件常以树形目录的方式组织存放,把不同部门、不同功能或类型的文件存放在不同的目录中,同一部门或同一功能模块的文件存放在同一目录中,较大的部门或功能模块还可以进一步细化成多个子部门或子功能模块进行组织存放,这样就形成了树形目录的存放方式。
用户浏览Web页面时,在持续的一段时间里也往往是集中在他感兴趣的某个部门中的相关网页或相关功能的网页,这样同一用户的Web请求任务将集中在Web站点文件存放的树形目录中的某个子树上。
某网站的目录下有A、B两个子目录,如图1所示,其中A有两个子目录A1,A2。B有三个子目录B1、B2、B3。而B3中又有两个子目录B31和B32。子目录A和B就是网站根目录下的两个子树,A1、A2是A的子树,相应地B1、B2、B3是B的子树,B31和B32又是B3的子树。当用户浏览B31和B32中的内容时,就是对应在B3的子树范围内。
在部署Web服务器时,按照树形层次结构的方式进行组织,为全体用户服务的服务器部署在园区网中的主干网络,部门级的服务器放置在各部门内部,这样有利于部门对服务器进行管理和维护。
文献[13]中指出,服务节点只要存放10%的文件,就能以接近存储全部文件的性能的方式进行工作。在这种工作方式下,服务节点存储的文件少,更加有利于服务器性能的发挥,同时系统的安全性也更高。
通过以上分析,如果在Web服务器集群的分配节点构建集群内所有URL地址请求的目录树,在分配任务时,根据任务所在目录树的位置,把用户的服务请求合理地分配到集群内不同的服务节点,这将大大提高缓存的命中率,也将更加有效地发挥服务器的性能。本文正是基于这些考虑进行任务的请求分配,提出了LT分配策略(URL_Tree Dispatching,LT)。
1 系统模型
1.1 URL调度树
定义1URL分配树是根据URL地址组织成树,在叶子节点中含有分配的相关信息,为分配服务的树。
将Web服务器集群中所有URL地址进行归类处理,组织成URL分配树。URL地址中前缀相同的部分构成树干部分,是分配树中的中间节点,为文件的目录,用方形表示,叶子节点为网页文件,用椭圆表示。
对于Web服务请求根据URL请求地址,从URL分配树的根开始逐步往叶子节点进行匹配查找,直到叶节点为止,只要该子树的叶子没有匹配的URL地址,那么该请求地址就是错误的URL地址。图2是一个URL分配树例子。
对于Web服务请求为http://www.a.com/computer/soft/ab.htm是一个URL请求地址,从树根节点a.com开始,顺着树的左子树往下进行查找就能找到叶节点。http://www.a.com/art/moden/tt.htm也是一个URL请求地址。
在URL分配树中的叶子节点还存储有Web服务分配的相关信息,数据结构如下。
其中,URL处理费用是指处理该URL服务请求所需要的代价和花费。标识位由一位组成,为0时,表示当前URL地址没有进行服务请求;为1时,表示该URL地址的服务请求已经提交服务器进行处理,该URL地址的服务请求可能正在进行处理,也可能在缓冲队列中排队等候。
分配节点在分配URL服务请求时,尽可能地把一段时间内URL分配树上邻近子树的URL请求任务分配给同一服务节点进行处理,这样有利于提高缓存命中率。
分配节点维持一颗URL分配树,当有URL地址服务请求时,对URL分配树进行查找,根据URL分配树中的信息,将服务请求分配到分配树中距离该节点较近且分配该任务之后,不会发生负载过重的服务节点。
1.2 URL分配树的归并处理
在实际应用中,同一目录下往往包含有大量文件。这样在URL分配树中,某节点将出现大量叶节点的现象,为了便于处理,可以将叶子节点进行归并处理。把URL处理费用相当的叶子节点合并成一个节点,URL处理费用相差较大的叶子节点分开放置。同时,对URL处理费用进行相应调整,改变为一个数量范围或级别,不必为每个URL地址存储URL处理费用,以降低存储开销及处理的复杂度。
1.3 URL处理费用
同一任务在不同性能的处理节点执行的时间开销是不一样的,用执行时间很难度量任务的执行代价或花费。因此,本文用URL处理费用来表示。
定义2URL处理费用表示一个URL地址请求任务在服务能力为S的节点与执行它的时间T的乘积,用C表示。根据定义有
C=ST。
URL处理费用是用来度量一个URL请求任务的执行难易和复杂程度,表示该任务的执行代价或花费。
根据定义2可以知道,同一个URL请求任务在服务能力不同的节点所花费的执行时间是不同的。另外,URL处理费用可能还受某些因素的影响,根据一个服务节点的测量值来确定URL处理费用不是很准确。因此本文采用多个节点取平均值的方法来确定URL处理费用,对于一个在不同节点执行了N次服务请求的URL请求任务,它的URL处理费用可以用下列公式进行计算。
此外,在一段时间之后,也可以对URL处理费用进行更新。在执行完URL服务请求之后,可用下列公式对C的值进行修正处理。
式中,C0为原来的URL处理费用,α和β为比例系数,分别表示原来的URL处理费用及在i节点获得的新值所占的比例,α+β=1。
2 基于URL分配树的分配策略
分配节点根据URL请求,尽量将邻近子树的URL请求任务分配到同一个负载不过重的服务节点。首先,分配节点根据URL请求地址在分配树上查找左右邻近的M颗子树,查看这些子树当中的URL请求任务是否已经分配给服务节点Qi(i=1,2,3,…,M)进行处理,然后再根据式(1)进行比较
式(1)中,C'为等待分配的URL请求任务的处理费用,Cj为服务节点i中等待队列中的各任务的处理费用,hi为阈值,表示服务节点负载由轻转重之间的临界值,服务节点i的任务量超过该值时,将不再是负载较轻的状态。
这样设置的目的是要保证任务分配给某一服务节点之后,节点仍要保持在负载较轻的状态下。若这M个节点均不满足这一条件,它将以概率P分配到集群中正在服务的N个节点的某一节点上。
2.1 服务节点服务能力考虑
Web服务请求的处理不仅跟服务节点的CPU处理能力有关,还跟内存容量、I/O吞吐能力、网络带宽、Web容器处理能力,数据库访问速率等因素有关,并且这些因素制约着Web请求服务的响应时间。因此,在评估服务节点服务能力时要综合考虑这些因素。设服务节点i的CPU处理能力为Di,内存存储能力为Mi、I/O吞吐能力为Vi、网络带宽能力为Ni、Web容器处理能力为Wi,数据库访问能力为Bi,那么该节点的服务能力表示为
式中
式中a1,a2,a3,a4,a5,a6为比例系数,表示各部分所占的比重,并且有a1+a2+a3+a4+a5+a6=1。
2.2 服务节点负载考虑
服务节点当前的CPU利用率,内存的使用、I/O占有率、网络带宽使用情况,缓存队列中等待处理的任务数、数据库连接池中的连接数等都是服务节点负载的重要指标。设服务节点i的CPU利用率为GDi,内存的使用为GMi、I/O占有率为GVi、网络带宽使用率为GNi,缓存中等待处理的任务数GWi、数据库连接池中的连接数GBi,那么节点i的当前负载状况可以表示为
式中
式中b1,b2,b3,b4,b5,b6为比例系数,表示各部分所占的比重,并且有b1+b2+b3+b4+b5+b6=1。
2.3 分配概率Pi的计算
设某一待分配URL服务请求任务的URL处理费用为C',Web服务器集群中当前正在服务节点共有N个,某服务节点i的服务能力为Si,当前的负载情况为Ui,那么这一任务在不满足式(1)的情况下被分配到节点i的概率Pi为
式(2)中r1和r2为比例系数,表示节点当前的负载状况和待分配的任务所占的比例关系。从公式(2)可以得知,服务节点的服务能力越强,分配给它的概率也就越大,分配给它的任务数也将越多,这正体现了服务能力强的节点应更多地提供服务,服务能力弱的节点少分配任务的思想,达到Web服务负载的均衡性。当然算法并非只考虑服务能力这一个因素,还要考虑节点的当前负载和待分配任务的代价花费,这样才能进行合理的分配。从公式(2)可以得知,如果某节点的负载较重,那么分配给它的概率就越小。根据节点的服务能力、当前负载状况和任务的处理费用,以概率Pi分配给节点i,这样就保证各服务节点依概率趋近于动态的负载均衡。
3 实验及结果分析
对轮询算法(RR)和本文提出的LT分配采用OPNET进行了仿真实验。服务请求源是三种不同请求的服务,它们的处理费用各不相同,各自按泊松分布发出服务请求,有三个不同服务能力的节点对服务进行响应,服务节点1的服务能力最强,服务节点2的服务能力次之,服务节点3的服务能力最弱,缓冲队列的剩余(free size)表示该节点还能缓存任务请求的多少,超过缓冲队列容量之后的服务请求,将丢弃得不到响应。仿真结果如图3和图4所示,横轴表示的是服务时间(单位为分钟),纵轴表示缓冲队列剩余量(单位为数据包个数)。
图3是轮询算法(RR)的结果,从图3可以看出,服务能力弱的节点3缓冲队列剩余量很快下降到0,并且一直停留在0的附件,表明该节点一直处于超负荷状态下,而此时服务能力强的节点1和节点2缓冲队列剩余量却很大,还能提供更多的服务,但却没有得到分配,因而存在负载不均衡的现象。
从图4可以看出,本文的LT分配中节点1、节点2、节点3的缓冲队列的剩余都比较均衡,各服务节点没有出现负载过重,也没有出现过轻的现象,比较适中。这表明本文的分配策略能根据服务节点的服务能力、负载状况和任务的处理费用进行合理地分配,有效地达到负载的真正均衡。
图5是请求任务溢出图,横轴表示服务时间,纵轴为溢出的数据包个数。服务节点因缓冲队列任务数超标,多余的请求任务无法缓冲而溢出。轮询算法(RR)三个服务节点之中的节点3发生了溢出现象。从图5看出,随服务时间的增加,有更多的服务请求在节点3溢出。本文的LT分配中,由于三个节点的缓冲队列都有剩余,因而没有出现溢出现象。这进一步说明了本文的分配算法能有效地对任务请求进行合理的分配,保证各节点的负载均衡。
从图5还可以得知,相同请求的任务数,在轮询算法(RR)中发生了溢出现象,而本文的LT分配却没有发生,所有任务都得到服务响应,这也表明了本文的LT分配中,各服务节点的服务能力均得到了相应的发挥。同时,有着更高的系统整体吞吐量。
结束语
Web服务分配是Web服务器集群中节点负载均衡的重要方法。本文从分析Web站点中文件的组织和用户浏览Web文件的特点出发,提出了一种基于URL地址来构建URL分配树,进行Web服务响应的分配策略,该策略根据URL地址所在的子树位置来对请求任务进行分配,以提高缓存命中率,以此优化服务器的性能。在分配过程中,根据运行环境中各服务节点的服务处理能力、负载多少和URL分配树中URL处理费用的不同来进行任务的分配。由于在分配中考虑了任务的处理代价,因而对任务的分配更加能体现各服务节点的负载均衡性,同时也有利于发挥各服务节点的服务能力,提高系统服务总体的吞吐量,仿真实验也验证了这一策略的有效性。
摘要：Web任务的分配影响Web服务器集群系统的整体性能。常用的分配方法是对用户的信息资源地址(URL)请求,根据服务器数量进行轮询分配。这种策略影响缓存的命中率和服务器性能的发挥。在分析了Web站点中文件的组织方式及用户对Web请求特征的基础上,提出了基于URL分配树的LT分配策略。根据URL地址构建URL分配树,对用户的请求进行响应;同时考虑任务的处理代价,各服务节点服务能力和当前负载状况,对服务节点进行负载均衡的任务分配。从缓存队列剩余、请求任务溢出情况和轮询分配策略进行了比较,实验表明分配策略能根据服务节点的服务能力、负载状况进行合理地分配,实现了负载的真正均衡,提高了系统整体吞吐量。