基于JAVA的國家地震速報災(zāi)備中心流服務(wù)路由智能切換技術(shù)的設(shè)計與實現(xiàn)

摘 要：主要介紹了目前災(zāi)備中心的雙信道網(wǎng)絡(luò)接入情況，并針對當前網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，針對如何高效發(fā)揮雙信道備份的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢，最大化地保障數(shù)據(jù)質(zhì)量的問題，給出了網(wǎng)絡(luò)路由智能切換的技術(shù)設(shè)計與實現(xiàn)方法。

關(guān)鍵詞：多路由表；智能切換；設(shè)計；實現(xiàn)

引言

2011年4月25日，中國地震局印發(fā)了《中國地震局事業(yè)發(fā)展規(guī)劃綱要》。綱要中明確指出，要完善國家地震專業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施，建設(shè)國家地震數(shù)據(jù)災(zāi)備中心。應(yīng)《關(guān)于廣東省地震局國家地震速報災(zāi)備中心項目建議書的批復(fù)》文件指示，最終方案決定國家地震速報災(zāi)備中心項目由中國地震局出資，由廣東省地震局承擔，在廣東地震臺網(wǎng)中心成立一個國家地震速報災(zāi)備中心（以下簡稱災(zāi)備中心）。

災(zāi)備中心的建設(shè)其中一項主要的建設(shè)內(nèi)容是新建第二信道的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。災(zāi)備中心實現(xiàn)以廣州為中心，新建一條連接個省區(qū)地震臺網(wǎng)的星形地震行業(yè)專用網(wǎng)絡(luò)，用于各省區(qū)地震臺網(wǎng)與廣州為中心進行實時數(shù)據(jù)和信息的傳輸和交換，新建鏈路與原有的以北京為中心的星形行業(yè)網(wǎng)絡(luò)形成雙星結(jié)構(gòu)并互為備份。

截止到發(fā)稿為止，除了西藏臺網(wǎng)的第二信道建設(shè)未完成以外，其他臺網(wǎng)的第二信道都已開通并使用。備份線路建設(shè)完成后所帶出的問題是，讓它一直做備用信道的角色而浪費大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)資源明顯是不合理；主備互用原則上是可以做到網(wǎng)絡(luò)資源的最大利用，但是如果其中任一條線路出現(xiàn)故障，又會引發(fā)故障不容易及時發(fā)現(xiàn)及追查跟蹤等連鎖反應(yīng)。針對以上這些問題，信息網(wǎng)絡(luò)部門最終會有一個解決方法，但對于災(zāi)備中心應(yīng)用層使用來說，設(shè)計實現(xiàn)一個應(yīng)用級的智能路由切換系統(tǒng)對用戶使用有重大的意義。

1 設(shè)計思路

1.1 思路

程序設(shè)計思路和方法用了最簡單的方式實現(xiàn)，總體來說就是利用系統(tǒng)支持多重路由表的功能，設(shè)計一個自動輪詢方式程序，向定制的目標主機列表發(fā)送ping包，然后根據(jù)返回值判斷鏈路在其所在路由表里的狀態(tài)情況，再自動修改更新系統(tǒng)靜態(tài)路由實現(xiàn)。

1.2 原理

如圖1所示，在最底層的總路由表分為兩個子路由表，每個路由表負責維護各自鏈路的路由狀態(tài)信息。路由表1（10.88/8子網(wǎng)）是默認的災(zāi)備線路的路由出口，負責維護災(zāi)備鏈路各節(jié)點的主要路由，在文章里它是作為主要線路出口；路由表2（10.44/8子網(wǎng)）是原來地震行業(yè)骨干網(wǎng)的路由出口，負責原本已有行業(yè)網(wǎng)各節(jié)點的路由，在文章里也就是用它來做備用信道，完成在10.88子網(wǎng)不通的情況下，鏈路自動切換到原來已有的備用線路上，從而保障災(zāi)備業(yè)務(wù)正常運行，降低數(shù)據(jù)丟失風險。

2 實現(xiàn)方法

由于國家災(zāi)備系統(tǒng)部署在FreeBSD操作系統(tǒng)上，因此，要在FreeBSD上實現(xiàn)此場景，我們就要利用該系統(tǒng)提供的多路由表setfib[1]功能，并且把此服務(wù)集成到應(yīng)用程序中。為了實現(xiàn)路由自動切換，我們還需要定義一個配置文件和幾個主要函數(shù)來完成路由的增加、刪除、檢查、切換、ping包測試等，下面本文就依次為函數(shù)的實現(xiàn)附上代碼清單及解釋。

2.1 配置文件

2.1.1 Spring Framework[2]介紹

配置文件使用基于Spring框架完成xml文件的構(gòu)建。何謂Spring呢？簡單來說，Spring是一個開源的Java EE應(yīng)用程序框架。該框架的主要優(yōu)勢之一就是分層架構(gòu)，它可以讓用戶根據(jù)需要選擇不同的模塊，比如面向方面編程（AOP）和基于JavaBeans的依賴性注入（Dependency Injection）等，本文所應(yīng)用的xml文件主要就是利用其提供的依賴注入功能完成xml配置文件的構(gòu)建。

依賴性注入，有時也稱作控制反轉(zhuǎn)模式（IOC），其基本概念是：不創(chuàng)建對象，但是通過xml文件描述創(chuàng)建它們的方式。在代碼中不直接與對象和服務(wù)連接，但在配置文件中描述哪一個組件需要哪一項服務(wù)。在典型的IOC場景中，容器創(chuàng)建了所有對象，并設(shè)置必要的屬性將它們連接在一起，決定什么時間調(diào)用方法[3]。表1列出了 IOC 的一個實現(xiàn)模式。

容器其實就是基于反射機制寫的一些包，有了它以后您可以將類的實例化寫到一個配置文件里，由相應(yīng)的Spring包負責實例化。假設(shè)你有一個類A，以前你實例化時要寫A a = new A（），現(xiàn)在用了Spring框架后，您只需寫一個xml文件，并按Spring指定的格式配置好，它就能通過反射機制將A的實例返回給您。

2.1.2 配置文件示例

上面代碼是程序?qū)崿F(xiàn)的核心部分，首先根據(jù)是否切換路由返回的值判斷路由的切換。程序在備用信道上添加、刪除走主信道的某目標主機靜態(tài)路由后，分別發(fā)送ping包檢測鏈路狀態(tài)。簡單地說就是主鏈路用來做主出口，輔助鏈路主要用來檢測鏈路狀態(tài)。如果主路由是通的，則所有數(shù)據(jù)走主信道并刪除輔助鏈路的靜態(tài)路由；如果主信道不通，則添加走輔助信道的靜態(tài)路由。

2.2.6 判斷是否切換

3.2 系統(tǒng)分析

3.2.1 優(yōu)點

從上面的簡單測試結(jié)果可以看出，系統(tǒng)能自動檢測并切換路由，從而實現(xiàn)了線路的冗余和使用；另一方面，它可以為前端網(wǎng)絡(luò)路由做了一個理想的補充作用。

3.2.2 缺點

由于它的路由切換在用戶應(yīng)用層，因此當路由真正切換時，還是會造成數(shù)據(jù)的短暫中斷。由TCP/IP協(xié)議可以知道，當TCP/IP的套接字（socket）被創(chuàng)建時，通信雙方的地址和端口也隨之被初始化。當路由切換后，由于源IP地址的改變使得socket套接字連接失敗，在新的套接字重新建立連接以前會從造成短暫的數(shù)據(jù)中斷情況。

4 結(jié)束語

在災(zāi)備中心設(shè)計實現(xiàn)一個智能路由切換系統(tǒng)，對災(zāi)備中心數(shù)據(jù)質(zhì)量及使用有絕對重大的意義。前端網(wǎng)絡(luò)設(shè)施部分，在信息網(wǎng)絡(luò)部門未規(guī)劃好雙信道路由如何規(guī)劃以前，從以上論述試驗中可用看出在應(yīng)用端有個應(yīng)用級的智能路由切換系統(tǒng)，不但可確保應(yīng)用系統(tǒng)的正常運行，還能做到簡單的線路自動切換，提高數(shù)據(jù)可用性。即使未來前端網(wǎng)絡(luò)已做好了最科學(xué)的雙線路使用設(shè)定，后端的路由智能切換也不會和前端網(wǎng)絡(luò)設(shè)定有任何沖突，正好相反，它還可用給后端的應(yīng)用系統(tǒng)提供雙冗余的網(wǎng)絡(luò)切換備份，極大地提高了數(shù)據(jù)的可用性。換句話來說就是，即使前端高效科學(xué)的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃出現(xiàn)故障了，后端的路由智能切換也能自動找到可用信道并使用，從而保障應(yīng)用系統(tǒng)的正常運行，發(fā)揮了很重要的補充作用。

實現(xiàn)用戶級別的智能路由自動切換系統(tǒng)，從效率上可能比不上前端專業(yè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，但在災(zāi)備中心的實際應(yīng)用中，正是由于它的實現(xiàn)，充分驗證了路由自動切換系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)的必要性，并解決了西藏臺網(wǎng)目前在第二信道未完成連通以前，災(zāi)備中心仍能較好地自動切換到原有信道接收到其實時數(shù)據(jù)，保障災(zāi)備中心的正常運行問題。

參考文獻

[1]https：//www.freebsd.org/cgi/man.cgi？query=setfibsektion=2.

[2]Spring Framework[EB/OL].https：//projects.spring.io/spring-framework/.

[3]查普爾，蒂特爾.TCP/IP協(xié)議原理與應(yīng)用[M].2005：3.

作者簡介：吳叔坤（1977-），男，工程師，1999年畢業(yè)于防災(zāi)科技學(xué)院，從事地震監(jiān)測工作。