工业分布式实时数据库网络通信平台的研究与设计

摘要

实时数据库系统是工业企业综合自动化的核心数据平台。近年来，随着企业生产规模扩大，传统的集中式实时数据库系统已难以满足百万点级以上规模数据的实时处理需求。在分布式技术、云计算的发展下，具备海量数据处理能力优势的分布式实时数据库成为新的发展方向。分布式实时数据库多个节点协同工作，节点间数据通信量大，实时性、可靠性要求高，因此对其网络通信平台的研究与设计具有重要意义。
　　 本文通过研究现有的实时数据库及其网络通信技术，分析分布式实时数据库的网络通信特点，设计能够支撑百万点级工业分布式实时数据库的通信平台，使原集中式实时数据库中客户端、服务器、采集器均通过通信平台进行连接，为分布式实时数据库的海量数据处理、分布式存储、系统动态扩展等功能提供实时、可靠的通信服务。
　　 本文采用层次化、递进式的方式设计具有高可用性的网络通信平台。首先设计通用、高效的底层通信组件NetUtility，通过对OS接口进行封装，在多路分离、Transport等框架下实现高效的跨平台网络通信能力，同时利用冗余会话和心跳检测机制提高网络通信的可靠性；然后以NetUtility为基础设计分布式通信服务平台，通过C2S组件实现对客户端的并发访问控制，基于Gossip协议的对等化Router通信服务器提供分布式通信中的节点管理和数据转发服务；最后将实时数据库单体系统与平台进行对接，实现对直连式多域和主从式多域两种架构的分布式实时数据库的网络通信支持，并设计在分布式应用下的客户端接口和实时数据库服务，从而构建工业分布式实时数据库。
　　 通过搭建测试环境，本文对分布式实时数据库网络通信平台进行了功能、性能等方面的详细测试。结果表明，通信平台满足工业分布式实时数据库对网络通信的实时性、可靠性要求，具备支撑百万点级大规模数据的通信能力。