[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

本發明提供一種面向無人集群的協同指揮控制方法。采用ZooKeeper集群將整個系統中的各服務器和無人裝備平臺組織成一個松耦合的私有云。ZooKeeper的服務器節點并不局限在機房的服務器上，還可以部署一部分節點在具有足夠計算資源的無人平臺上，其他無人平臺就可以就近獲取或發布信息。低算力平臺可以通過ZooKeeper查詢并向算法服務器請求在線算法服務。指揮員可以借助人機交互界面從ZooKeeper上直接獲取所需信息或者得到獲取該信息的途徑，并發布任務給相應的無人平臺。任何一個平臺的接入退出或狀態變化都可以實時的反映給集群中的訂閱者，方便系統高效整合和業務流程隨需應變。本發明技術方案解耦了傳統指控點對點綁定的通信方式，具有良好的可擴展性。

技術領域

本發明屬于無人集群的分布式架構技術和私有云技術領域，具體涉及一種面向無人集群的協同指揮控制方法。

背景技術

傳統的指揮控制信息系統的框架為C/S架構，下級單元作為客戶端，逐級傳輸信息，其顯著特征在于，系統內各資源相互綁定，形成緊耦合關系。新的平臺接入需要額外編碼實現，且業務流程更改困難；友鄰單元間的相關信息傳輸不暢，即一個平臺基本上只知道自己和其載荷的情況，對其他平臺的能力及整個系統狀態信息的獲取困難，同級別單元之間協同能力差。

ZooKeeper是一個高可用的分布式數據管理與系統協調框架。基于對Paxos算法的實現，該框架保證了分布式環境中數據的強一致性，也正是基于這樣的特性，使得ZooKeeper可以解決很多分布式問題。且ZooKeeper本身就是一個分布式程序，只要半數以上節點存活，ZooKeeper就能正常服務。

ZooKeeper相關的幾個概念：

會話(Session)：指的是ZooKeeper服務器與客戶端會話。在ZooKeeper中，一個客戶端連接是指客戶端和服務器之間的一個TCP長連接。通過這個連接，客戶端能夠通過心跳檢測與服務器保持有效的會話，也能夠向Zookeeper服務器發送請求并接受響應，同時還能夠通過該連接接收來自服務器的Watch事件通知。

節點(Node)：在ZooKeeper中，“節點分為兩類：第一類是指構成集群的機器，稱之為機器節點。第二類則是指數據模型中的數據單元，稱之為數據節點ZNode。ZooKeeper將所有數據存儲在內存中，數據模型是一棵樹(Znode Tree)，由斜杠“/”進行分割的路徑，就是一個ZNode，例如/foo/bar。每個ZNode上都會保存自己的數據內容，同時還會保存一系列屬性信息。ZNode可以分為持久節點和臨時(EPHEMERAL)節點兩類。所謂持久節點是指一旦這個ZNode被創建了，除非主動進行移除操作，否則這個ZNode將一直保存在ZooKeeper上。臨時節點的生命周期和客戶端會話綁定，一旦客戶端會話失效，那么這個客戶端創建的所有臨時節點都會被移除。另外，ZNode還支持順序(SEQUENTIAL)屬性，一旦節點被標記上這個屬性，那么在這個節點被創建的時候，ZooKeeper會自動在其節點名后面追加上一個整型數字，這個整型數字是一個由父節點維護的自增數字。

版本：ZooKeeper為每個ZNode維護一個Stat數據結構，記錄了這個ZNode的三個數據版本：version(當前ZNode的版本)、cversion(當前ZNode子節點的版本)、aversion(當前ZNode的ACL版本)。

事件監聽器(Watcher)：ZooKeeper允許用戶在指定節點上注冊一些Watcher，并且在一些特定事件觸發的時候，服務端會將事件通知到感興趣的客戶端上去。

訪問控制列表(ACL)：類似于UNIX文件系統的權限控制。

發明內容

發明目的是提供了一種基于ZooKeeper的面向無人集群的協同指揮控制方法，克服傳統指揮控制信息系統的結構局限性，解決各分系統的信息孤島問題，實現指揮控制系統信息的互聯互通、互操作及易擴展性。