分布式实时数据库-Apace

一、概述

Apace是软动科技有限公司（以下简称“软动科技” ）自主研发的一套基于分布式事务型的通用实时数据库系统，它主要应用于现代工业企业，包括电力、石油、矿山、化工、钢铁、电信、航空等领域。

Apace提供对实时时序数据的压缩、计算、存储、告警、分发、查询、统计功能，同时，为上层业务系统开发提供了丰富的应用接口。另外，Apace还拥有强大的组态图设计器以及Excel扩展报表插件。

系统引入了多种创新的技术和理念，各方面的指标在同类软件中都名列前茅。在实时数据采集方面，Apace可以在一台普通PC上稳定的承载30万点同步更新数据；在历史数据处理方面，我们在对多种压缩算法进行研究改进后，创造了Apace独有的压缩算法，对历史数据的压缩可达到平均35:1的高压缩比。同时，Apace独创的索引技术，可以实现检索的时间无关性，即可以从几十、上百年的历史数据中高效的检索任一时间点的数据；在告警服务里，Apace首度提出了趋势拟合和波动拟合告警，这项技术让Apace实时数据库的告警能力得到了质的飞跃，可实现更为复杂的告警规则；在计算服务方面，计算规则可以采用C#、VB.NET或JScript语言进行编写，支持程序集动态引用技术，算法设计者可以使用自定义的第三方程序集，大大加强了计算服务的计算能力。

组态图是实时数据库非常重要的部份，Apace软件包内自带强大的组态图设计器，可以轻松的设计出仿真式组态图、趋势图、报表等各种所需的组态图，Apace已经为用户提供了20多种基础元件，利用这些元件，还可以根据自身行业的需要来自定义元件；组态图完全支持JavaScript客户端脚本，可通过事件触发方式对图中各个元件进行编码控制。在设计过程中，可以随时对组态图进行预览，以查看最终效果，设计完成后可即时发布到内部服务器上以供使用。

二、 Apace的构成

Apace实时数据库由九个部份组成：管理中心服务、点配置服务、实时服务、历史服务、计算服务、告警服务、数据同步服务、组态图设计器、应用接口，见下图：

●管理中心服务：负责管理各个核心服务的配置信息、各个服务的启动/停止，并监控各个服务的状态。

●点配置服务：点配置服务管理着实时数据库中的所有点信息，数据点是实时数据库的基础，通过点配置服务，我们可以创建、维护和查询数据点信息。

●实时服务：实时服务负责实时接收各个数据点的数据，并将这些数据在需要时候提交给历史服务进行存储。实时服务直接影响实时数据库所能承载的数据点的数量，是实时数据库最核心的服务之一。

●历史服务：历史服务的主要功能包括将实时数据压缩并存储到磁盘上、根据时间范围和点名检索历史数据。

●计算服务：计算服务周期性的计算出我们定义的算法的结果，并提交给指定的计算点。通过设置各类算法，可以对实时数据进行挖掘、处理、分析，为上层提供更有意义的数据。

●告警服务：告警服务在整个运行周期中全程监控实时数据的变化，并根据设置的告警规则产生出告警信息。

●数据同步服务：根据同步配置规则，将实时数据同步给其他的系统，目前，Apace支持6类系统的数据同步，包括MSMQ、文件、DBMS、WEBPAGE、UDP以及其他Apace实时数据库。

●组态图设计器：组态图设计器提供了方便快捷的组态图设计功能，并支持本地预览和在线发布功能，可以自定义组态元件。通过编写JavaScript脚本可以对各个元件进行编码控制。

●应用接口：应用接口为开发人员提供了一组丰富的操作函数，目前Apace可支持.NET、COM和动态链接库Api、OPC、DDE、ODBC、WebService等多种类型的接口。

三、体系架构

现在，让我们来了解一下Apace的工作机制，通过下面这张体系架构图，可以对Apace有一个更加清晰的认识：

最左边是数据的源头，可以是DCS（分布式控制系统）、PLC（可编程逻辑控制器）、智能仪表、FCS（火控系统）或者是人工录入的实验数据；这些数据将会通过数据采集接口提交给实时服务，实时服务得到这批数据以后，先对数据进行缓存，在达到一定数据量的时候，再将数据交给历史服务进行存储；历史服务得到数据以后，会先为数据创建索引，再进行压缩，然后存储到磁盘上。同时，上层应用系统，包括SIS、MIS、组态数据服务可以通过Apace提供的上层应用接口，从实时服务和历史服务中获取实时数据和历史数据。在采集数据的过程中，告警服务将全程监控数据的变化，并根据设定的告警规则生成告警数据，同时，会通过事件触发方式来通知上层应用。计算服务在启动以后，将根据配置的计算规则来产生数据，同时，根据设置的计算周期把产生的数据周期性的写入指定的点中。计算规则可以使用C#、VB.NET或者是Jscript语言进行编写，而且，在服务运行过程中，还可以动态加载新的计算点。同步服务负责从实时服务和历史服务中获取数据，并将数据同步提交给其他的系统，现在Apace的同步服务可以支持其它Apace实时数据库、MSMQ、DBMS、UDP、本地文件和WebPage。具体需要做哪些同步，由管理员进行设置。中间的这根轴代表的是管理中心，它就像是一个总管，管理着各个核心服务，包括它各个服务所在的配置信息和运行状态。

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