基于ELKB+Kafka的CFETR PCS日志系统的设计与实现

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等离子体控制系统(PCS,Plasma Control System)是托卡马克实验装置运行的关键系统之一,PCS日志系统记录了等离子体放电全过程的重要信息,可为系统故障分析和运行操作追溯提供重要依据。针对CFETR(China Fusion Engineering Test Reactor)PCS长脉冲放电过程稳态运行的要求,PCS系统框架的日志采集模块及日志管理模块正在研发中,目标是设计出一个完备、清晰、便于查看与分析的日志系统,完成对各类PCS日志消息的采集、处理、持久化存储以及可视化的查询与分析。日志系统所管理日志的来源有很多,不仅包括CFETRPCS的功能服务模块产生的操作记录与状态变化信息,还包括EAST(Experimental Advanced Supercon-ducting Tokamak)PCS 历史实验产生的离线日 志以及在实验过程中产生的在线日志,因此日志系统的设计必须屏蔽信息来源的差异,完成对不同种类日志信息的统一管理。同时也要考虑多个模块同时向日志系统发送消息的复杂场景,避免消息在传输过程出现并发覆盖的情况。基于此,本文提出了基于ELKB+Kafka的CFETR PCS日志系统。Kafka不仅完成了对日志消息的分类和缓存,而且作为日志采集和日志管理之间的消息中间件,使日志管理的过程相对独立,不受限于日志的来源和日志采集的方式。系统在日志采集阶段利用多生产者-单消费者的设计模式,实现了对日志消息发送和接收过程的并发处理。另外,日志采集和日志管理之间完全解耦,保证了不会因为在日志处理阶段出现异常情况而导致对PCS系统的稳定性造成影响。由于目前CFETRPCS还处于开发阶段,因此系统在实现部分主要利用EAST PCS产生的日志信息来进行测试与验证。总体来看,利用该系统可以让实验人员高效便捷地查看放电过程中PCS的关键出错信息、自定义检索过滤条件、对异常情况进行分析、查看界面操作记录,也可以让PCS开发人员很方便地捕捉CFETR PCS各组件之间的交互信息和重要操作记录并最终完成关键日志信息的持久化存储。
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