Архитектура TagNet
Источники разработки платформы
Разработка платформы стартовала в начале 2000-х годов, как развитие отдельных решений по сбору данных с низовых систем (контроллеры ТМ, приборы учета).
Основные принципы и архитектурные решения, которые закладывались в платформу:
- единый репозитарий конфигурационных данных, все модули платформы конфигурируются из одного источника - это должно обеспечить единую, сквозную систему кодирования тегов
- распределенная система слабо связанных модулей ввода/вывода (сеть TagNet), отсутствие единой точки отказа
- единая шина производственных данных - все модули ввода/вывода формируют единое адресное простраство тегов, все собранные данные в сети TagNet могут быть получены любом месте сети и преобразованы в целевой формат или протокол
- платформа должна быть максимально универсальной и не зависимой от используемых операционных систем
Концептуальная архитектура платформы
Платформа состоит из трех основных элементов:
- Конфигуратор
- Сервер координатор
- Серверы ввода/вывода (IO серверы)
Конфигуратор предназначен для конфигурирования модулей ввода/вывода, и в режиме исполнения не участвует.
Сервер координатор реализует JNDI API (внутреннее наименование Сервера координатора - JNDI сервер) и основная его задача - регистрация в реестре IO серверов и предоставление серверам списка уже зарегистрированных IO серверов.
Каждый IO сервер содержит список тегов, поток которых он может либо предоставлять другим IO серверам, либо подписываться и получать от других IO серверов.
Общий сценарий работы IO серверов следующий:
- при запуске IO сервер регистрирует себя в JNDI сервере с заданным в настройках именем
- далее, сервер получает список зарегистрированных в JNDI серверов и список тегов, которые каждый из серверов может предоставить
- затем, IO сервер подписывается на получение потока данных по тем тегам, которые у него указаны как входящие, к соответствующим IO серверам, которые эти теги предоставляют
Для взаимодействия между модулями в сети TagNet используется протокол RMI (англ. Remote Method Invocation) - программный интерфейс вызова удаленных методов в языке Java.
На рисунке ниже показана общая схема взаимодействия модулей в сети TagNet.
Архитектура платформы схожа с архитектурой микросервисов, за исключением того, что в платформе отсутствует централизованный сервис обмена сообщениями - все модули платформы обмениваются между собой данными напрямую.
Такой подход имеет следующие преимущества:
- нет единой точки отказа - отключение любой из компонент платформы отражается только на тех данных, которые отключенный сервер отправляет
- не требуется выделять отдельные серверные ресурсы, и разворачивать и сопровождать очередь сообщений, IO серверы самостоятельно находят и обмениваются сообщениями между собой
- практически линейное масштабирование - за счет того, что каждый IO сервер управляет собственной очередью для передачи данных своим подписчикам
- данные передаются в бинарном виде, что заметно оптимизирует и траффик, и процессорную нагрузку в системе
Ограничения:
- Описанный выше подход возможен потому, что в рамках обмена данными используется только один тип стандартизованных сообщений, состоящий из 4 элементов:
- Имя тега
- Метка времени
- Значение тега
- Метка качества