CN110390027A - 一种基于图数据库的信息系统故障模型构建方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于图数据库的信息系统故障模型构建方法及系统，该包括：获取信息系统中所有资源对象的资源数据；根据资源数据构建图数据模型；当监测到图数据模型中存在异常信息时，在预设时间内从图数据模型中提取产生异常信息的顶点对应的顶点信息及边信息；根据顶点信息及边信息建立信息系统的故障模型。通过实施本发明，利用图数据库这种非关系型数据库自身查询简便快捷的特点，建立信息系统的图数据模型，能够通过图形化的设计大幅度的减少资源对象相互间关系的查询时间，从而在监测到异常信息时，大大减少数据查询时间，能够准确快速的建立故障模型，以辅助运维人员对相似故障进行处理，提升故障处理的效率。

Description

一种基于图数据库的信息系统故障模型构建方法及系统

技术领域

本发明涉及计算机网络应用技术领域，具体涉及一种基于图数据库的信息系统故障模型构建方法及系统。

背景技术

图数据库技术是NoSQL数据库的一种类型，它应用图形理论存储实体之间的关系信息，从而可以为便捷、直观地反映不同资源对象间的相互关系提供技术基础。

随着计算机网络的迅速发展，现代人们的工作和生活对信息系统的依赖程度也越来越高。信息系统由大量的资源对象组成，包括服务器、终端、路由器、中间件、应用软件等组件，各个组件分别存储有大量的组件数据，不同组件间相互关联进行数据的交互。当某一个组件发生故障或异常时，会影响与之相关联的其他组件，造成更大的故障。因此，如果能够对故障及该故障造成的影响建立模型来辅助运维人员进行故障处理，将对维护整个信息系统的正常运行具有重要意义。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种基于图数据库的信息系统故障模型构建方法及系统，以克服现有技术中缺少对故障进行模型化分析的方法，以辅助运维人员进行故障处理的问题。

本发明实施例提供了一种基于图数据库的信息系统故障模型构建方法，包括：获取信息系统中所有资源对象的资源数据；根据所述资源数据构建图数据模型；当监测到所述图数据模型中存在异常信息时，在预设时间内从所述图数据模型中提取产生所述异常信息的顶点对应的顶点信息及边信息；根据所述顶点信息及所述边信息建立所述信息系统的故障模型。

可选地，所述资源数据包括：各所述资源对象的对象数据及各所述资源对象之间的相互关系数据。

可选地，所述根据所述资源数据构建图数据模型，包括：将各所述资源对象配置为顶点，并根据所述对象数据为所述顶点配置顶点信息；根据所述相互关系数据获取各所述资源对象之间的数据传递关系，将所述数据传递关系配置为边，并根据所述相互关系数据为所述边配置边信息；根据所述顶点、所述边、所述顶点信息及所述边信息构建所述图数据模型。

可选地，所述在预设时间内从所述图数据模型中提取产生所述异常信息的顶点对应的顶点信息及边信息，包括：从所述图数据模型中提取产生所述异常信息的顶点对应的顶点信息；判断在所述预设时间内是否存在通过所述边与所述顶点连接的其他顶点；当在所述预设时间内存在通过所述边与所述顶点连接的其他顶点时，提取所述边对应的边信息及所述其他顶点的顶点信息。

本发明实施例还提供了一种基于图数据库的信息系统故障模型构建系统，包括：获取模块，用于获取信息系统中所有资源对象的资源数据；图数据模型构建模块，用于根据所述资源数据构建图数据模型；信息提取模块，当监测到所述图数据模型中存在异常信息时，所述信息提取模块用于在预设时间内从所述图数据模型中提取产生所述异常信息的顶点对应的顶点信息及边信息；故障模型建立模块，用于根据所述顶点信息及所述边信息建立所述信息系统的故障模型。

可选地，所述资源数据包括：各所述资源对象的对象数据及各所述资源对象之间的相互关系数据。

可选地，所述图数据模型构建模块包括：顶点构建子模块，用于将各所述资源对象配置为顶点，并根据所述对象数据为所述顶点配置顶点信息；边构建子模块，用于根据所述相互关系数据获取各所述资源对象之间的数据传递关系，将所述数据传递关系配置为边，并根据所述相互关系数据为所述边配置边信息；图数据模型建立子模块，用于根据所述顶点、所述边、所述顶点信息及所述边信息构建所述图数据模型。

可选地，所述信息提取模块包括：第一提取子模块，用于从所述图数据模型中提取产生所述异常信息的顶点对应的顶点信息；判断子模块，用于判断在所述预设时间内是否存在通过所述边与所述顶点连接的其他顶点；第二提取子模块，当在所述预设时间内存在通过所述边与所述顶点连接的其他顶点时，所述第二提取子模块用于提取所述边对应的边信息及所述其他顶点的顶点信息。

本发明实施例还提供了一种电子设备，包括：存储器和处理器，所述存储器和所述处理器之间互相通信连接，所述存储器中存储有计算机指令，所述处理器通过执行所述计算机指令，从而执行本发明实施例提供所述的基于图数据库的信息系统故障模型构建方法。

本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行本发明实施例提供所述的基于图数据库的信息系统故障模型构建方法。

本发明技术方案，具有如下优点：

本发明实施例提供了一种基于图数据库的信息系统故障模型构建方法及系统，通过获取信息系统中所有资源对象的资源数据，建立图数据模型，然后在监测到图数据模型中存在异常信息时，在预设时间内从该图数据模型中提取产生该异常信息的顶点及对应的顶点信息和边信息，根据顶点信息和边信息建立故障模型。从而通过利用图数据库这种非关系型数据库自身查询简便快捷的特点，建立信息系统的图数据模型，能够通过图形化的设计大幅度的减少资源对象相互间关系的查询时间，从而在监测到异常信息时，大大减少数据查询时间，能够准确快速的建立故障模型，以辅助运维人员对相似故障进行处理，提升故障处理的效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中的基于图数据库的信息系统故障模型构建方法的流程图；

图2为本发明实施例中图数据模型的结构示意图；

图3为本发明实施例中故障模型的结构示意图；

图4为本发明实施例中的基于图数据库的信息系统故障模型构建系统的结构示意图；

图5为本发明实施例中的电子设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

目前现有的信息系统资源(以下简称“IT资源”)的分析模型都是基于关系型数据库进行资源管理，而传统的关系型数据库在如下几个方面存在问题：在IT资源管理方面，当有新建系统时，会导致现有硬件架构变更频繁，需求估算也经常脱离运行实际，资源浪费较多且架构不易管理；在容量管理方面，IT基础架构资源整体回收与分配时执行效率和质量有待提高，缺少技术手段统筹评估IT基础架构，对容量风险预判不足；在检修计划方面，与缺陷处置缺少一定的联动，与风险管理也存在脱节，很多潜在的异常并不能被调控检测到，事后处置偏多，无法保障实时效；在配置管理方面，难以有效管理IT基础架构配置信息变更，数据缺失及不一致现象频现影响管理成效。

目前行业中常用的关系模型是以记录组或数据表的形式记录数据，以便于利用各种地理实体与属性之间的关系进行存储和变换，不分层也无指针，是建立空间数据和属性数据之间关系的一种非常有效的数据组织方法。优点在于结构特别灵活，概念单一，满足所有布尔逻辑运算和数学运算规则形成的查询要求；能搜索、组合和比较不同类型的数据；增加和删除数据非常方便；具有更高的数据独立性、更好的安全保密性。但是，缺点也非常明显，在数据库较大时，查找满足特定关系的数据耗时过长，对空间关系无法满足等等。

本发明实施例提供了一种基于图数据库的信息系统故障模型构建方法，是基于图数据这种非关系型数据库实现的，以克服目前传统关系型数据库数据查询耗时过长的问题，如图1所示，该基于图数据库的信息系统故障模型构建方法具体包括：

步骤S1：获取信息系统中所有资源对象的资源数据。具体地，该资源数据包括：各资源对象的对象数据及各资源对象之间的相互关系数据。在实际应用中，该信息系统中的资源对象是指上述的IT资源对象，具体为信息系统中的各种组件，例如：服务器、终端、路由器、中间件、应用软件等。上述对象数据为各个组件包含的各类基础数据，例如：告警、故障、日志、性能等数据。上述的相互关系数据为上述各个组件之间产生相互关系的数据，例如：服务器向应用软件发送的指令数据、路由器向终端发送的通信数据等。

步骤S2：根据资源数据构建图数据模型。在实际应用中，该图数据模型由代表上述各个资源对象的顶点及表示上述各个资源对象之间的关系数据的边构成。

具体地，在一实施例中，上述的步骤S2，具体包括如下步骤：

步骤S21：将各资源对象配置为顶点，并根据对象数据为顶点配置顶点信息。在实际应用中，如图2所示，将所有资源对象作为图数据模型中的各个顶点，每个资源对象对应的上述对象数据分别由A1、A2……An表示，所有资源对象的对象数据构成对象数据集合可以由A表示。

步骤S22：根据相互关系数据获取各资源对象之间的数据传递关系，将数据传递关系配置为边，并根据相互关系数据为边配置边信息。在实际应用中，如图2所示，将所有资源对象的相互关系数据作为图数据模型中连接各个顶点的边，该边为带有方向的边，其中箭头表示数据的流向，各个资源对象之间的相互关系数据分别由B11、B12、B31……Bnm表示，其中，Bnm表示顶点An与顶点Am之间的相互关系数据，所以资源对象的相互关系数据构成相互关系数据集合可以由B表示。

步骤S23：根据顶点、边、顶点信息及边信息构建图数据模型。在实际应用中，上述的集合A与集合B形成了信息系统的IT资源集合G，从而得到了该信息系统的图数据模型。在IT信息系统的一个预设时间t内，该信息系统的数据集合由Gt＝(At，Bt)表示。

步骤S3：当监测到图数据模型中存在异常信息时，在预设时间内从图数据模型中提取产生异常信息的顶点对应的顶点信息及边信息。在实际应用中，在上述步骤S2所构建的图数据模型中的数据包含有正常数据和异常数据，异常数据包括：告警信息和故障信息等非正常状态数据等。需要说明的是，监测上述图数据模型中的数据是否为异常信息即异常数据，可以通过现有技术来实现，在此不再进行赘述。

步骤S31：从图数据模型中提取产生异常信息的顶点对应的顶点信息。在实际应用中，当图数据模型中监测到有异常信息产生时，首先从图数据模型中提取该异常信息产生的异常信息源的顶点及顶点信息，以图2所示的图数据模型为基础，假设产生异常信息的顶点为An，则该顶点对应的顶点信息为Ant。

步骤S32：判断在预设时间内是否存在通过边与顶点连接的其他顶点。在实际应用中，异常信息的产生及对其他资源对象的影响都是在异常信息产生后某一个固定的时间段内发生的，因此，需要判断产生异常信息后预设时间内，产生该异常信息的顶点是否与其他顶点之间具有相互关系数据。如果有，则说明该异常信息影响了其他顶点对应的资源对象，以图2所示的图数据模型为基础，假设产生异常信息的顶点为An，在预设时间t内，An顶点与A1和A3顶点之间存在有相互关系数据B1n和B3n，则说明该异常信息所引起的故障影响了顶点A1及A3对应的资源对象。如果不存在与其他顶点之间具有相互关系数据，则说明该异常信息没有造成其他资源对象的故障，可以结束故障模型的建立。

步骤S33：当在预设时间内存在通过边与顶点连接的其他顶点时，提取边对应的边信息及其他顶点的顶点信息。在实际应用中，如果上述步骤S32中产生该异常信息的顶点与其他顶点之间具有相互关系数据时，即图数据模型中存在满足预设时间与异常信息产生顶点相连接的边及其他顶点时，提取这些其他顶点的顶点信息及其与异常信息产生顶点之间的连接边的边信息，为建立故障模型提供数据基础。

步骤S4：根据顶点信息及边信息建立信息系统的故障模型。在实际应用中，假设产生异常信息的顶点为An，则将在预设时间t内与异常信息产生顶点An产生相互关系数据的Bnmt以及对应的其他顶点数据集合Amt形成故障模型，该故障模型以F表示，则F＝(Ant，Bnt，Amt)，以图2所示的图数据模型为基础，假设产生异常信息的顶点为An，在预设时间t内与异常信息产生顶点An产生相互关系数据B1n和B3n对应的顶点分别为A1和A3，和该故障模型的示意图如图3所示。

当有异常信息产生时，本发明基于时序和因果方法对繁杂庞大的IT系统多源运行数据进行关联规则挖掘，使构建一个系统事件关联规则的图数据模型。不断将有效的故障定位和故障预测的经验填充到故障模型中，不断丰富和更新模型，使得运维人员可以直接取用相似的故障经验。相较于传统的关系型数据库，本发明所提供的方法能够快速的基于已有的数据中心结构化数据，进行图数据建模，建模后通过应用图数据库技术大大减少数据查询时间，能够更加方便的分析各种IT资源间的相互关系，尤其是在大规模的IT系统中，能够极大地提升效率。

通过上述步骤S1至步骤S4，本发明实施例提供的基于图数据库的信息系统故障模型构建方法，通过获取信息系统中所有资源对象的资源数据，建立图数据模型，然后在监测到图数据模型中存在异常信息时，在预设时间内从该图数据模型中提取产生该异常信息的顶点及对应的顶点信息和边信息，根据顶点信息和边信息建立故障模型。从而通过利用图数据库这种非关系型数据库自身查询简便快捷的特点，建立信息系统的图数据模型，能够通过图形化的设计大幅度的减少资源对象相互间关系的查询时间，从而在监测到异常信息时，大大减少数据查询时间，能够准确快速的建立故障模型，以辅助运维人员对相似故障进行处理，提升故障处理的效率。

本发明实施例还提供了一种基于图数据库的信息系统故障模型构建系统，如图4所示，该基于图数据库的信息系统故障模型构建系统包括：

获取模块1，用于获取信息系统中所有资源对象的资源数据。详细内容参见上述方法实施例中步骤S1的相关描述。

图数据模型构建模块2，用于根据资源数据构建图数据模型。详细内容参见上述方法实施例中步骤S2的相关描述。

信息提取模块3，当监测到图数据模型中存在异常信息时，信息提取模块3用于在预设时间内从图数据模型中提取产生异常信息的顶点对应的顶点信息及边信息。详细内容参见上述方法实施例中步骤S3的相关描述。

故障模型建立模块4，用于根据顶点信息及边信息建立信息系统的故障模型。详细内容参见上述方法实施例中步骤S4的相关描述。

通过上述各个组成部分的协同合作，本发明实施例提供的基于图数据库的信息系统故障模型构建系统，通过获取信息系统中所有资源对象的资源数据，建立图数据模型，然后在监测到图数据模型中存在异常信息时，在预设时间内从该图数据模型中提取产生该异常信息的顶点及对应的顶点信息和边信息，根据顶点信息和边信息建立故障模型。从而通过利用图数据库这种非关系型数据库自身查询简便快捷的特点，建立信息系统的图数据模型，能够通过图形化的设计大幅度的减少资源对象相互间关系的查询时间，从而在监测到异常信息时，大大减少数据查询时间，能够准确快速的建立故障模型，以辅助运维人员对相似故障进行处理，提升故障处理的效率。

具体地，在一实施例中，上述的资源数据包括：各资源对象的对象数据及各资源对象之间的相互关系数据。

具体地，在一实施例中，上述的图数据模型构建模块2包括：

顶点构建子模块，用于将各资源对象配置为顶点，并根据对象数据为顶点配置顶点信息。详细内容参见上述方法实施例中步骤S21的相关描述。

边构建子模块，用于根据相互关系数据获取各资源对象之间的数据传递关系，将数据传递关系配置为边，并根据相互关系数据为边配置边信息。详细内容参见上述方法实施例中步骤S22的相关描述。

图数据模型建立子模块，用于根据顶点、边、顶点信息及边信息构建图数据模型。详细内容参见上述方法实施例中步骤S23的相关描述。

具体地，在一实施例中，上述的信息提取模块3包括：

第一提取子模块，用于从图数据模型中提取产生异常信息的顶点对应的顶点信息。详细内容参见上述方法实施例中步骤S31的相关描述。

判断子模块，用于判断在预设时间内是否存在通过边与顶点连接的其他顶点。详细内容参见上述方法实施例中步骤S32的相关描述。

第二提取子模块，当在预设时间内存在通过边与顶点连接的其他顶点时，第二提取子模块用于提取边对应的边信息及其他顶点的顶点信息。详细内容参见上述方法实施例中步骤S33的相关描述。

通过上述各个组成部分的协同合作，本发明实施例提供的基于图数据库的信息系统故障模型构建系统，通过获取信息系统中所有资源对象的资源数据，建立图数据模型，然后在监测到图数据模型中存在异常信息时，在预设时间内从该图数据模型中提取产生该异常信息的顶点及对应的顶点信息和边信息，根据顶点信息和边信息建立故障模型。从而通过利用图数据库这种非关系型数据库自身查询简便快捷的特点，建立信息系统的图数据模型，能够通过图形化的设计大幅度的减少资源对象相互间关系的查询时间，从而在监测到异常信息时，大大减少数据查询时间，能够准确快速的建立故障模型，以辅助运维人员对相似故障进行处理，提升故障处理的效率。

根据本发明实施例还提供了一种电子设备，如图5所示，该电子设备可以包括处理器901和存储器902，其中处理器901和存储器902可以通过总线或者其他方式连接，图5中以通过总线连接为例。

处理器901可以为中央处理器(Central Processing Unit，CPU)。处理器901还可以为其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field－Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等芯片，或者上述各类芯片的组合。

存储器902作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储非暂态软件程序、非暂态计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的基于图数据库的信息系统故障模型构建方法所对应的程序指令/模块。处理器901通过运行存储在存储器902中的非暂态软件程序、指令以及模块，从而执行处理器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例中的基于图数据库的信息系统故障模型构建方法。

存储器902可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储处理器901所创建的数据等。此外，存储器902可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些实施例中，存储器902可选包括相对于处理器901远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至处理器901。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

一个或者多个模块存储在存储器902中，当被处理器901执行时，执行上述方法实施例中的基于图数据库的信息系统故障模型构建方法。

上述电子设备具体细节可以对应参阅上述方法实施例中对应的相关描述和效果进行理解，此处不再赘述。

本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read－Only Memory，ROM)、随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)、快闪存储器(Flash Memory)、硬盘(Hard Disk Drive，缩写：HDD)或固态硬盘(Solid－StateDrive，SSD)等；存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。

虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下作出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (10)

1.一种基于图数据库的信息系统故障模型构建方法，其特征在于，包括：

获取信息系统中所有资源对象的资源数据；

根据所述资源数据构建图数据模型；

当监测到所述图数据模型中存在异常信息时，在预设时间内从所述图数据模型中提取产生所述异常信息的顶点对应的顶点信息及边信息；

根据所述顶点信息及所述边信息建立所述信息系统的故障模型。

2.根据权利要求1所述的基于图数据库的信息系统故障模型构建方法，其特征在于，所述资源数据包括：各所述资源对象的对象数据及各所述资源对象之间的相互关系数据。

3.根据权利要求2所述的基于图数据库的信息系统故障模型构建方法，其特征在于，所述根据所述资源数据构建图数据模型，包括：

将各所述资源对象配置为顶点，并根据所述对象数据为所述顶点配置顶点信息；

根据所述相互关系数据获取各所述资源对象之间的数据传递关系，将所述数据传递关系配置为边，并根据所述相互关系数据为所述边配置边信息；

根据所述顶点、所述边、所述顶点信息及所述边信息构建所述图数据模型。

4.根据权利要求1所述的基于图数据库的信息系统故障模型构建方法，其特征在于，所述在预设时间内从所述图数据模型中提取产生所述异常信息的顶点对应的顶点信息及边信息，包括：

从所述图数据模型中提取产生所述异常信息的顶点对应的顶点信息；

判断在所述预设时间内是否存在通过所述边与所述顶点连接的其他顶点；

当在所述预设时间内存在通过所述边与所述顶点连接的其他顶点时，提取所述边对应的边信息及所述其他顶点的顶点信息。

5.一种基于图数据库的信息系统故障模型构建系统，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取信息系统中所有资源对象的资源数据；

图数据模型构建模块，用于根据所述资源数据构建图数据模型；

信息提取模块，当监测到所述图数据模型中存在异常信息时，所述信息提取模块用于在预设时间内从所述图数据模型中提取产生所述异常信息的顶点对应的顶点信息及边信息；

故障模型建立模块，用于根据所述顶点信息及所述边信息建立所述信息系统的故障模型。

6.根据权利要求5所述的基于图数据库的信息系统故障模型构建系统，其特征在于，所述资源数据包括：各所述资源对象的对象数据及各所述资源对象之间的相互关系数据。

7.根据权利要求6所述的基于图数据库的信息系统故障模型构建方法，其特征在于，所述图数据模型构建模块包括：

顶点构建子模块，用于将各所述资源对象配置为顶点，并根据所述对象数据为所述顶点配置顶点信息；

边构建子模块，用于根据所述相互关系数据获取各所述资源对象之间的数据传递关系，将所述数据传递关系配置为边，并根据所述相互关系数据为所述边配置边信息；

图数据模型建立子模块，用于根据所述顶点、所述边、所述顶点信息及所述边信息构建所述图数据模型。

8.根据权利要求5所述的基于图数据库的信息系统故障模型构建方法，其特征在于，所述信息提取模块包括：

第一提取子模块，用于从所述图数据模型中提取产生所述异常信息的顶点对应的顶点信息；

判断子模块，用于判断在所述预设时间内是否存在通过所述边与所述顶点连接的其他顶点；

第二提取子模块，当在所述预设时间内存在通过所述边与所述顶点连接的其他顶点时，所述第二提取子模块用于提取所述边对应的边信息及所述其他顶点的顶点信息。

9.一种电子设备，其特征在于，包括：

存储器和处理器，所述存储器和所述处理器之间互相通信连接，所述存储器中存储有计算机指令，所述处理器通过执行所述计算机指令，从而执行权利要求1－4任一项所述的基于图数据库的信息系统故障模型构建方法。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机从而执行权利要求1－4任一项所述的基于图数据库的信息系统故障模型构建方法。