CN114115911A - 一种基于有向无环图的系统构建策略生成方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于有向无环图的系统构建策略生成方法，通过将待构建系统抽象为一个有向无环图，优化了系统构建数据存储方法，便于系统构建状态更新和维护，通过动态生成构建策略，避免了频繁遍历系统构建目标导致的性能开销，提高了系统构建的稳定性和拓展性。

Description

一种基于有向无环图的系统构建策略生成方法

技术领域

本发明属于计算机技术领域，尤其涉及一种基于有向无环图的系统构建策略生成方法。

背景技术

近年来，随着软件插件化技术，微服务技术等技术飞速发展，构建大型软件系统的复杂度直线上升，呈现出软件数量多，机器规模大，软件间依赖关系复杂等特点，快速开设大型软件系统已成为当前集成部署领域的热点问题。在软件系统构建过程中，合理的构建策略能够显著提升系统构建效率，降低服务端资源占用，同时正确处理多机器条件下的软件之间依赖关系。传统系统构建策略大多采用静态方式生成，每次状态更新都需要遍历构建图，带来较大的性能浪费和时间开销。因此，如何设计一种高效合理的大型软件系统构建策略，保证系统构建的正确性和效率，成为集成部署领域的研究热点与挑战。

发明内容

发明目的：在批量部署构建软件系统的应用场景下，为正确处理软件、机器之间复杂的依赖关系，避免部署过程遍历待部署列表造成的计算资源浪费，本发明提出了一种基于有向无环图的系统构建策略生成方法，所述方法通过将待构建系统抽象为一张有向无环图，实现对各节点各软件部署状态的统一管控，并动态生成构建策略，避免全局遍历导致的资源浪费。

本发明的技术方案为一种基于有向无环图的系统构建策略生成方法，包括以下步骤：

步骤1，基于用户输入所需构建系统生成构建图；

步骤2，判断构建图的无环性；

步骤3，启动部署并根据反馈结果解算后续部署任务；

步骤4，统计系统构建结果。

所述基于用户输入系统生成构建图，是指用户在前端页面上对于系统内所有机器，指定每台机器所需安装的软件列表，并已满足软件间依赖关系，后端服务收到前端输入的待构建系统后，将其转换为一个有向构建图，步骤1包括：

步骤1-1，用户在前端页面针对每台机器IP，分别指定目标机器所需安装的软件列表，设置好待部署软件的各项参数；

步骤1-2，后端服务接收到前台传回的构建系统信息，以软件为基本单元，遍历待构建系统内所有待部署软件以及部署依赖关系，为每个软件建立图节点，每个节点作为一个单独的部署任务，所有节点组成整个系统的部署任务；

步骤1-3，对于每个节点A，除包含软件本身的信息外，应添加部署前置条件列表和部署后续任务列表，前置条件列表中存放节点A所依赖的软件节点索引，即前置条件列表中节点均部署成功后节点A才能够部署，后续任务列表中存放依赖节点A的软件节点索引，即节点A部署成功是后续任务列表中节点部署的必要条件；

步骤1-4，创建一个初始节点列表，选择所有前置条件列表为空的节点作为初始节点，保存至初始节点列表中。

步骤1-3中，判断软件能否进入部署时需要查找其前置条件，使用双向图为软件之间的每条依赖关系创建正反两条有向边，软件A1有两个前置条件，设定软件A2部署成功，通过正向边查找到A1，此时A1需要判断是否所有前置条件均部署成功，则通过反向边查找到前置条件节点进行判断。

所述构建图无环型判断，是指在开始系统构建之前，必须确保系统构建图不存在环依赖问题，若存在环依赖，系统构建将进入无限等待状态，步骤2包括以下步骤：

步骤2-1，新建储存经过路径的哈希表，找到初始节点列表，从初始节点出发遍历所有初始节点；

步骤2-2，对于当前遍历到的节点，判断是否在路径表中已存在，如果已存在，跳至步骤2-5，否则将当前节点压入路径表中；

步骤2-3，深度优先遍历当前节点的后续任务列表，跳至步骤2-2；如果后续任务列表为空，跳至步骤2-4；

步骤2-4，删除路径表中的当前节点，回溯至上一级；

步骤2-5，发现环依赖存在，终止遍历，返回搜索结果；

步骤2-6，未发现嵌入型环依赖，通过判断是否完全遍历得知是否存在独立型环依赖。

所述启动部署并根据反馈结果解算后续部署任务，是指首先为前置条件列表为空的初始节点软件发送部署指令，等待各自反馈部署结果，根据结果结算出后续可进入部署的软件或无法继续部署的软件，步骤3包括以下步骤：

步骤3-1，定义节点的部署状态，包括未开始、部署中、成功和失败四种状态，系统构建开始时所有节点状态均为未开始；

步骤3-2，新建一个部署中的节点集合，用于维护所有正在部署节点状态；

步骤3-3，找到初始节点列表，遍历所有初始节点，将状态置为部署中，同时向对应客户端机器下发对应部署指令，将当前节点加入部署中节点集合；

步骤3-4，服务端接收客户端部署执行结果，如果结果反馈为成功，跳至步骤3-5，如果结果为失败，跳至步骤3-6；

步骤3-5，将当前节点状态置为成功，并从部署中集合移除，遍历当前节点的后续任务列表，对每个后续任务节点，判断其前置条件列表中所有节点是否状态都为成功，如果是，则将后续任务节点状态置为部署中并加入部署中集合，并下发部署指令；否则，不做操作；跳至步骤3-7；

步骤3-6，将当前节点状态置为失败，并从部署中集合移除，并递归遍历当前节点后续任务节点，将所有后续节点状态均置为失败，跳至步骤3-7；

步骤3-7，检查部署中集合状态，如果集合为空，表示系统构建已停止，反馈系统构建结果，否则，不做操作。

所述统计系统构建结果，是指系统中所有软件均达到部署成功或失败状态，由用户决定后续操作，步骤4包括以下步骤：

步骤4-1，经过步骤3-7判断，若系统构建已停止，遍历系统中所有软件节点，统计处于成功或失败状态的软件并向用户反馈；

步骤4-2，用户排查部署失败原因并排除故障后，能够将所有失败状态软件重新作为待部署软件，从步骤1开始继续部署系统，直至系统内所有软件全部部署成功。

本发明提出了一种基于有向无环图的系统构建策略生成方法，通过将待构建系统抽象为一个有向无环图，优化了系统构建数据存储方法，便于系统构建状态更新和维护，通过动态生成构建策略，避免了频繁遍历系统构建目标导致的性能开销，提高了系统构建的稳定性和拓展性。

有益效果：本发明基于大型软件系统构建复杂度高，资源消耗大等问题的实际情况，提出了一种基于有向无环图的系统构建策略生成方法。在实际工程中，复杂大型系统要求能够正确处理错综复杂的依赖关系，快速构建，应用本发明所述方法，避免了静态构建策略生成导致的资源浪费，在实际工程中产生了有益的效果。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明做更进一步的具体说明，本发明的上述有益效果或其他方面的优点将会变得更加清楚。

图1是系统中软件双向关系示意图。

图2是系统中软件前置条件和后续任务关系示意图。

图3是独立型、嵌入型环依赖及无环依赖示意图。

图4是本发明所述实施的待构建软件系统图。

图5、图6、图7是本发明所述实施的系统构建图示意图。

图8是本发明所述实例的系统构建策略动态生成流程图。

具体实施方式

如图8所示，本发明的技术方案为一种基于有向无环图的系统构建策略生成方法，包括以下步骤：

步骤1，基于用户输入所需构建系统生成构建图；

步骤2，判断构建图的无环性；

步骤3，启动部署并根据反馈结果解算后续部署任务；

步骤4，统计系统构建结果。

所述基于用户输入系统生成构建图，是指用户在前端页面上对于系统内所有机器，指定每台机器所需安装的软件列表，并已满足软件间依赖关系，后端服务收到前端输入的待构建系统后，将其转换为一个有向构建图，步骤1包括：

步骤1-1，用户在前端页面针对每台机器IP，分别指定目标机器所需安装的软件列表，设置好待部署软件的各项参数；

步骤1-2，后端服务接收到前台传回的构建系统信息，以软件为基本单元，遍历待构建系统内所有待部署软件以及部署依赖关系，为每个软件建立图节点，每个节点作为一个单独的部署任务，所有节点组成整个系统的部署任务；

步骤1-3，对于每个节点A，除包含软件本身的信息外，应添加部署前置条件列表和部署后续任务列表，前置条件列表中存放节点A所依赖的软件节点索引，即前置条件列表中节点均部署成功后节点A才能够部署，后续任务列表中存放依赖节点A的软件节点索引，即节点A部署成功是后续任务列表中节点部署的必要条件；

每个软件节点包含的详细属性见下表1：

表1

对于超大规模部署的应用场景，在过程中通过全局遍历寻找关联节点将造成极大的性能开销，传统的有向图结构可解决单向顺序遍历问题，而系统部署过程需要正反双向查找，即：某个部署任务成功或失败时需要查找其后续任务；判断某软件能否进入部署时需要查找其前置条件。本发明创新性使用双向图，为软件之间的每条依赖关系创建正反两条有向边。如图1所示，软件A有两个前置条件，假设软件B部署成功，通过正向边(实线)查找到A，此时A需要判断是否所有前置条件均部署成功，则可通过反向边(虚线)查找到前置条件节点B和C进行判断。

步骤1-4，创建一个初始节点列表，选择所有前置条件列表为空的节点作为初始节点，保存至初始节点列表中。

所述构建图无环型判断，是指在开始系统构建之前，必须确保系统构建图不存在环依赖问题。环依赖即循环依赖关系，可由两个或以上软件节点形成，若系统中存在例如“A→B→C→A”形式的依赖关系，即判定为存在环依赖。因为每个软件可进入部署的前提是无前置条件或所有前置条件节点均部署成功，而处于环依赖关系中的节点永远无法达到上述前提条件，将进入无限等待状态。由于此构建策略被设计用于可支持超大规模软件集成的自动化部署系统，其中大多数软件节点前置条件和后续任务均有多个且易形成较长的依赖链，呈发散态势。图2所示为系统中某软件A的依赖关系示意，其中上半部分为前置条件递推，下半部分为后续任务递推，这些软件可能与A部署于同一客户端，也可能分布于其他客户端，由服务器进行全局任务调度，故设计一个可趋于收敛的递归遍历算法尤为重要。步骤2包括以下步骤：

步骤2-1，新建储存经过路径的哈希表，找到初始节点列表，从初始节点出发遍历所有初始节点；

步骤2-2，对于当前遍历到的节点，判断是否在路径表中已存在，如果已存在，跳至步骤2-5，否则将当前节点压入路径表中；

步骤2-3，深度优先遍历当前节点的后续任务列表，跳至步骤2-2；如果后续任务列表为空，跳至步骤2-4；

步骤2-4，删除路径表中的当前节点，回溯至上一级；

步骤2-5，发现环依赖存在，终止遍历，返回搜索结果；

步骤2-6，未发现嵌入型环依赖，通过判断是否完全遍历得知是否存在独立型环依赖。

需要特别注意的是，环依赖节点可能关联初始节点(嵌入型环依赖)，也可能独立存在(独立型环依赖)，如图3所示，遍历从初始节点开始，故独立型环依赖节点不会被遍历到，因此需要在遍历过程加以记录，最终判断是否系统中所有节点均已遍历，如果存在未被遍历的节点，则说明必然存在独立型环依赖。

所述启动部署并根据反馈结果解算后续部署任务，是指首先为前置条件列表为空的初始节点软件发送部署指令，等待各自反馈部署结果，根据结果结算出后续可进入部署的软件或无法继续部署的软件，步骤3包括以下步骤：

步骤3-1，定义节点的部署状态，包括未开始、部署中、成功和失败四种状态，系统构建开始时所有节点状态均为未开始；

步骤3-2，新建一个部署中的节点集合，用于维护所有正在部署节点状态；

步骤3-3，找到初始节点列表，遍历所有初始节点，将状态置为部署中，同时向对应客户端机器下发对应部署指令，将当前节点加入部署中节点集合；

步骤3-4，服务端接收客户端部署执行结果，如果结果反馈为成功，跳至步骤3-5，如果结果为失败，跳至步骤3-6；

步骤3-5，将当前节点状态置为成功，并从部署中集合移除，遍历当前节点的后续任务列表，对每个后续任务节点，判断其前置条件列表中所有节点是否状态都为成功，如果是，则将后续任务节点状态置为部署中并加入部署中集合，并下发部署指令；否则，不做操作；跳至步骤3-7；

步骤3-6，将当前节点状态置为失败，并从部署中集合移除，并递归遍历当前节点后续任务节点，将所有后续节点状态均置为失败，跳至步骤3-7；

步骤3-7，检查部署中集合状态，如果集合为空，表示系统构建已停止，反馈系统构建结果，否则，不做操作。

所述统计系统构建结果，是指系统中所有软件均达到部署成功或失败状态，由用户决定后续操作，步骤4包括以下步骤：

步骤4-1，经过步骤3-7判断，若系统构建已停止，遍历系统中所有软件节点，统计处于成功或失败状态的软件并向用户反馈；

步骤4-2，用户排查部署失败原因并排除故障后，能够将所有失败状态软件重新作为待部署软件，从步骤1开始继续部署系统，直至系统内所有软件全部部署成功。

本发明提出了一种基于有向无环图的系统构建策略生成方法，通过将待构建系统抽象为一个有向无环图，优化了系统构建数据存储方法，便于系统构建状态更新和维护，通过动态生成构建策略，避免了频繁遍历系统构建目标导致的性能开销，提高了系统构建的稳定性和拓展性。

实施例

参见图4，为某软件系统构建示意图，其中包括：用户前端1台，服务器1台，待构建客户端若干台。由用户端发起系统构建过程，输入欲构建系统信息，包括各客户端中分别要部署的软件，以及具备依赖条件的软件依赖关系的指定，服务器收到后负责生成构建图以及动态构建策略生成，下发构建指令并接收客户端返回结果，根据返回结果更新对应节点状态，确定后续构建策略。

图5为系统初始化示意图，蓝色节点表示系统部署的初始结点，即该节点的前置条件列表为空，黑色箭头指向该节点的后续任务节点。

图6为上述初始节点全部部署成功后(为了便于说明，这里假设初始节点同时部署完成，实际情况下部署结果不会同时返回)，系统根据部署图解算出下一批可部署的节点。

图7为图5所述初始节点中存在部署失败的情况，失败节点的后续任务均直接置为失败。

本发明提供了一种基于有向无环图的系统构建策略生成方法，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。

Claims (6)

1.一种基于有向无环图的系统构建策略生成方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，基于用户输入所需构建系统生成构建图；

步骤2，判断构建图的无环性；

步骤3，启动部署并根据反馈结果解算后续部署任务；

步骤4，统计系统构建结果。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1包括：

步骤1-1，用户在前端页面针对每台机器IP，分别指定目标机器所需安装的软件列表，设置好待部署软件的各项参数；

步骤1-2，后端服务接收到前台传回的构建系统信息，以软件为基本单元，遍历待构建系统内所有待部署软件以及部署依赖关系，为每个软件建立图节点，每个节点作为一个单独的部署任务，所有节点组成整个系统的部署任务；

步骤1-3，对于每个节点A，除包含软件本身的信息外，应添加部署前置条件列表和部署后续任务列表，前置条件列表中存放节点A所依赖的软件节点索引，即前置条件列表中节点均部署成功后节点A才能够部署，后续任务列表中存放依赖节点A的软件节点索引，即节点A部署成功是后续任务列表中节点部署的必要条件；

步骤1-4，创建一个初始节点列表，选择所有前置条件列表为空的节点作为初始节点，保存至初始节点列表中。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤1-3中，判断软件能否进入部署时需要查找其前置条件，使用双向图为软件之间的每条依赖关系创建正反两条有向边，软件A1有两个前置条件，设定软件A2部署成功，通过正向边查找到A1，此时A1需要判断是否所有前置条件均部署成功，则通过反向边查找到前置条件节点进行判断。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤2包括：

步骤2-1，新建储存经过路径的哈希表，找到初始节点列表，从初始节点出发遍历所有初始节点；

步骤2-2，对于当前遍历到的节点，判断是否在路径表中已存在，如果已存在，跳至步骤2-5，否则将当前节点压入路径表中；

步骤2-3，深度优先遍历当前节点的后续任务列表，跳至步骤2-2；如果后续任务列表为空，跳至步骤2-4；

步骤2-4，删除路径表中的当前节点，回溯至上一级；

步骤2-5，发现环依赖存在，终止遍历，返回搜索结果；

步骤2-6，未发现嵌入型环依赖，通过判断是否完全遍历得知是否存在独立型环依赖。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤3包括：

步骤3-1，定义节点的部署状态，包括未开始、部署中、成功和失败四种状态，系统构建开始时所有节点状态均为未开始；

步骤3-2，新建一个部署中的节点集合，用于维护所有正在部署节点状态；

步骤3-3，找到初始节点列表，遍历所有初始节点，将状态置为部署中，同时向对应客户端机器下发对应部署指令，将当前节点加入部署中节点集合；

步骤3-4，服务端接收客户端部署执行结果，如果结果反馈为成功，跳至步骤3-5，如果结果为失败，跳至步骤3-6；

步骤3-5，将当前节点状态置为成功，并从部署中集合移除，遍历当前节点的后续任务列表，对每个后续任务节点，判断其前置条件列表中所有节点是否状态都为成功，如果是，则将后续任务节点状态置为部署中并加入部署中集合，并下发部署指令；否则，不做操作；跳至步骤3-7；

步骤3-6，将当前节点状态置为失败，并从部署中集合移除，并递归遍历当前节点后续任务节点，将所有后续节点状态均置为失败，跳至步骤3-7；

步骤3-7，检查部署中集合状态，如果集合为空，表示系统构建已停止，反馈系统构建结果，否则，不做操作。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤4包括：

步骤4-1，经过步骤3-7判断，如果系统构建已停止，遍历系统中所有软件节点，统计处于成功或失败状态的软件并向用户反馈；

步骤4-2，用户排查部署失败原因并排除故障后，能够将所有失败状态软件重新作为待部署软件，从步骤1开始继续部署系统，直至系统内所有软件全部部署成功。

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