[发明专利]一种基于ZooKeeper的无人集群分布式协同指挥控制方法

说明书

本发明提供一种面向无人集群的协同指挥控制方法。采用ZooKeeper集群将整个系统中的各服务器和无人装备平台组织成一个松耦合的私有云。ZooKeeper的服务器节点并不局限在机房的服务器上，还可以部署一部分节点在具有足够计算资源的无人平台上，其他无人平台就可以就近获取或发布信息。低算力平台可以通过ZooKeeper查询并向算法服务器请求在线算法服务。指挥员可以借助人机交互界面从ZooKeeper上直接获取所需信息或者得到获取该信息的途径，并发布任务给相应的无人平台。任何一个平台的接入退出或状态变化都可以实时的反映给集群中的订阅者，方便系统高效整合和业务流程随需应变。本发明技术方案解耦了传统指控点对点绑定的通信方式，具有良好的可扩展性。

技术领域

本发明属于无人集群的分布式架构技术和私有云技术领域，具体涉及一种面向无人集群的协同指挥控制方法。

背景技术

传统的指挥控制信息系统的框架为C/S架构，下级单元作为客户端，逐级传输信息，其显著特征在于，系统内各资源相互绑定，形成紧耦合关系。新的平台接入需要额外编码实现，且业务流程更改困难；友邻单元间的相关信息传输不畅，即一个平台基本上只知道自己和其载荷的情况，对其他平台的能力及整个系统状态信息的获取困难，同级别单元之间协同能力差。

ZooKeeper是一个高可用的分布式数据管理与系统协调框架。基于对Paxos算法的实现，该框架保证了分布式环境中数据的强一致性，也正是基于这样的特性，使得ZooKeeper可以解决很多分布式问题。且ZooKeeper本身就是一个分布式程序，只要半数以上节点存活，ZooKeeper就能正常服务。

ZooKeeper相关的几个概念：

会话(Session)：指的是ZooKeeper服务器与客户端会话。在ZooKeeper中，一个客户端连接是指客户端和服务器之间的一个TCP长连接。通过这个连接，客户端能够通过心跳检测与服务器保持有效的会话，也能够向Zookeeper服务器发送请求并接受响应，同时还能够通过该连接接收来自服务器的Watch事件通知。

节点(Node)：在ZooKeeper中，“节点分为两类：第一类是指构成集群的机器，称之为机器节点。第二类则是指数据模型中的数据单元，称之为数据节点ZNode。ZooKeeper将所有数据存储在内存中，数据模型是一棵树(Znode Tree)，由斜杠“/”进行分割的路径，就是一个ZNode，例如/foo/bar。每个ZNode上都会保存自己的数据内容，同时还会保存一系列属性信息。ZNode可以分为持久节点和临时(EPHEMERAL)节点两类。所谓持久节点是指一旦这个ZNode被创建了，除非主动进行移除操作，否则这个ZNode将一直保存在ZooKeeper上。临时节点的生命周期和客户端会话绑定，一旦客户端会话失效，那么这个客户端创建的所有临时节点都会被移除。另外，ZNode还支持顺序(SEQUENTIAL)属性，一旦节点被标记上这个属性，那么在这个节点被创建的时候，ZooKeeper会自动在其节点名后面追加上一个整型数字，这个整型数字是一个由父节点维护的自增数字。

版本：ZooKeeper为每个ZNode维护一个Stat数据结构，记录了这个ZNode的三个数据版本：version(当前ZNode的版本)、cversion(当前ZNode子节点的版本)、aversion(当前ZNode的ACL版本)。

事件监听器(Watcher)：ZooKeeper允许用户在指定节点上注册一些Watcher，并且在一些特定事件触发的时候，服务端会将事件通知到感兴趣的客户端上去。

访问控制列表(ACL)：类似于UNIX文件系统的权限控制。

发明内容

发明目的是提供了一种基于ZooKeeper的面向无人集群的协同指挥控制方法，克服传统指挥控制信息系统的结构局限性，解决各分系统的信息孤岛问题，实现指挥控制系统信息的互联互通、互操作及易扩展性。