[發明專利]一種基于ZooKeeper的無人集群分布式協同指揮控制方法

有效

• 申請號: 202110257626.0
• 申請日: 2021-03-09
• 公開（公告）號: CN113055461B
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發明（設計）人: 張巍;蔣緯中;肖志鵬
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍軍事科學院國防科技創新研究院
• 主分類號: H04L67/10
• 分類號: H04L67/10;H04L67/1004;H04L67/1034;H04L67/1031;G06F9/50;G06F9/52
• 代理公司: 中國兵器工業集團公司專利中心 11011
• 代理人: 王智紅

1.一種基于ZooKeeper的無人集群分布式協同指揮控制方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1、數據發布與訂閱

1.1將ZooKeeper設置為集群模式，并部署相應的機器節點；ZooKeeper通過選舉產生領導者節點，該機器節點負責進行投票的發起和決議，并更新系統狀態；除去領導者節點的其余機器節點作為跟隨者或者觀察者，用于接收客戶端請求，將寫請求轉發給領導者節點，同步領導者節點的狀態，并向客戶端返回結果，觀察者與跟隨者的區別在于觀察者沒有投票權；

若領導者節點出現網絡中斷、崩潰退出與重啟等異常情況時，ZooKeeper進入恢復模式并從剩下的節點中選舉產生新的領導者節點；

1.2所有接入系統的子系統或無人平臺都在ZooKeeper上注冊相應的ZNode，并發布相關數據到該節點下，供訂閱者動態獲取數據；

1.3各客戶端即子系統或無人平臺主動從ZooKeeper獲取自己感興趣的數據，同時可以在ZNode節點上注冊一個Watcher，如此，每次信息有更新都會實時獲得通知；

步驟2、命名服務

2.1系統中任何服務提供者在啟動的時候，都向ZooKeeper上的指定節點目錄下寫入自己的URL地址，如此即完成服務的發布；

2.2服務消費者啟動時，訂閱指定節點目錄下的提供者URL地址，并向消費者目錄下寫入自己的URL地址，這些注冊的地址都采用臨時節點，如此保證服務提供者和消費者可以自動感應資源的變化；

2.3服務提供者根據消費者注冊的地址獲取相關參數并提供服務，最后將結果反饋給服務消費者；

步驟3、心跳檢測與集群監控，集群的監控系統實時檢測集群中的平臺是否存活

3.1每一個動態加入集群的無人平臺都在ZooKeeper中指定節點下注冊自己的臨時ZNode節點；

3.2監控系統在指定節點上注冊一個Watcher，那么該節點下所有臨時節點的變化都可以由Watcher實時通知到監控系統；

3.3由于無人平臺的節點具有臨時特性，若會話結束或過期，則該節點消失；

步驟4、分布式日志收集

4.1收集器按照業務來分配收集任務單元，因此在ZooKeeper上創建一個以業務名作為節點的節點P；

4.2將這個業務相關的所有機器ip，以子節點的形式注冊到節點P上，當機器變動的時候，能夠實時通知到收集器調整任務分配；

步驟5、分布式鎖

在無人平臺進行協同任務過程中，可能出現多個平臺同時請求某一資源，這種情況下需要互斥鎖進行保護，具體步驟如下：

5.1將ZooKeeper上的一個數據節點視為一個鎖；

5.2當多個客戶端同時調用create()創建該節點的時候，ZooKeeper能夠保證在分布式高并發情況下節點創建的全局唯一性，即最終一定只有一個客戶端請求能夠創建成功；

創建成功的客戶端視作獲取鎖成功，其他客戶端則競爭失敗；

5.3其他客戶端注冊Watcher對該節點進行監聽；

5.4持有鎖的客戶端刪除該節點，即釋放鎖后，監聽的客戶端就會收到Watcher通知，然后再去試圖獲取鎖，如此反復；

步驟6、分布式隊列

基于ZooKeeper的順序節點即實現分布式隊列。

2.根據如權利要求1所述的一種基于ZooKeeper的無人集群分布式協同指揮控制方法，其特征在于，所述步驟6還能創建同步分布式隊列；

6.1創建一個父節點/queue；

6.2每個成員都在標志位節點/queue/start注冊Watcher；

6.3每個成員都加入這個隊列，加入隊列的方式就是創建/queue/x(i)的臨時目錄節點，i為成員編號；

6.4每個成員獲取/queue目錄的所有子節點，也就是x(i)，判斷i的值是否已經是成員的個數，如果i小于成員個數則等待/queue/start的出現，如果i等于成員個數，則創建/queue/start。