CN114281514A - 一种靶场环境中多级队列场景回收方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种靶场环境中多级队列场景回收方法及系统，本发明通过设置多级消息队列，先将待回收场景的所有回收消息写入第一级消息队列，在回收消息执行失败时，再将回收失败的消息移入下一级消息队列；按照预设的策略选择一个消息队列取出首个回收消息并判断与其下级消息队列是否存在相关性，对于存在相关性的回收消息也移入下一级消息队列延期处理，不存在相关性的则执行实际的物理资源回收。本发明中预设策略可以是为不同的消息队列设置不同的调度概率或调度周期，使上级消息队列中消息的消费速度大于下级消息队列中消息的消费速度。本发明兼顾了资源回收成功率和系统总体资源回收的执行速度，避免了系统出现物理资源泄漏。

Description

一种靶场环境中多级队列场景回收方法及系统

技术领域

本发明涉及一种靶场环境中多级队列场景回收方法及系统，属于网络安全、计算机软件领域。

背景技术

网络靶场是通过虚拟化技术，模拟仿真出真实网络空间攻防作战环境，能够支撑作战能力研究和武器装备验证的试验平台。为了达到上述目的，实际使用过程中需要通过虚拟化平台实例化用户自定义的网络拓扑，在靶场中，该拓扑称之为场景。场景在用户使用完成后会被回收，从而实现物理资源的复用。

典型的场景拓扑结构如图1所示，至少包括用来信息交互的网络通道以及实际使用过程中需要的虚拟机。在实例化场景的过程中，部分实例化存在路径依赖，如虚拟机需要在对应的网络完成实例化后进行，IP需要在虚拟机实例化后才能申请。所以场景的实例化过程可抽象为一个有向图，其中各个部件的实例化有严格的先后顺序。场景回收是将各个实例化组件的物理资源进行释放的过程，该过程和实例化的顺序相反，具体如图2所示。回收过程为：1、系统将待回收的场景拓扑结构解析成有向图，该图代表了实际回收过程中代码的执行顺序；2、控制节点通过遍历该有向图，生成待回收节点的消息列表，并将所有待回收的消息逐一写入消息队列；3、业务节点监听消息队列，并执行实际的物理资源回收；4、步骤3的物理资源回收执行成功，继续监听消息队列中的回收消息并向控制节点发送回收成功的消息，执行步骤5；否则执行步骤6；5、控制节点判断当前消息对应的场景中所有节点是否均已回收完成，如果所有节点都已回收，则表示该场景回收完成；6、执行指定的回收失败策略，典型的回收策略有：（1）直接丢弃回收失败的指令，忽略当前无法回收的资源；（2）如果当前回收指令执行失败，重复执行该指令直到指令执行成功；（3）最多执行N次回收指令。

上述场景回收过程存在如下问题：1、重复执行指令直到成功的情况下，在某个资源无法成功回收时，会导致后续资源都无法回收，这时表现为系统会阻塞，除非有人工及时干预处理；2、对单个资源多次尝试回收，即使最终回收成功，也会导致系统总体效率的降低，因为短时间内的多次尝试得到的结果大概率相同，不会提高回收的成功率；3、如果程序跳过回收失败的资源，随着系统长时间的运行，会造成资源泄漏（如可用IP耗尽），最终导致系统不可用。

发明内容

发明目的：针对上述现有技术存在的问题，本发明目的在于提供一种靶场环境中多级队列场景回收方法及系统，以提高靶场环境总体的资源回收速度和成功率。

技术方案：为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种靶场环境中多级队列场景回收方法，包括如下步骤：

步骤1、将待回收场景对应的所有回收消息写入第一级消息队列，所述回收消息对应虚拟资源的回收，所述虚拟资源包括网卡、IP、磁盘和操作系统镜像对应的虚拟实例；消息队列中被依赖的虚拟资源对应的回收消息在其依赖者回收消息之后被调度；

步骤2、按照预设的策略从多级消息队列中选择一个消息队列，并获取该队列中首个回收消息M；其中多级消息队列包括第一级消息队列，以及用于存放回收资源失败的回收消息的消息队列，第X级消息队列存放的是第X-1次回收失败的回收消息，2≤X≤N，N为消息队列最大级数；所述预设的策略包括为不同的消息队列设置不同的调度概率或调度周期，上级消息队列中消息的消费速度大于下级消息队列中消息的消费速度；

步骤3、若回收消息M存在下级消息队列，则判断回收消息M与其下级消息队列是否存在相关性；如果存在相关性，则跳转步骤4；如果不存在相关性，或者回收消息M不存在下级消息队列，则跳转步骤5；

步骤4、将回收消息M写入其下一级消息队列，如回收消息M所在队列为最高级数的队列，则提示物理资源无法回收，结束；否则跳转步骤2；

步骤5、根据回收消息M执行实际的资源回收；如果回收成功则跳转步骤2至回收任务完成；如果回收失败，则跳转步骤4。

作为优选，多级消息队列中，第X级消息队列的调度级别低于第X-1级消息队列，预设的策略中，调度第X-1级消息队列的概率/周期大于/小于调度第X级消息队列的概率/周期。

作为优选，若回收消息M的下级消息队列中有属于同一场景的回收消息，则认为回收消息M与其下级消息队列存在相关性。

作为优选，将待回收的场景拓扑结构解析成有向图，图中的节点表示待回收的虚拟资源节点，节点间的方向表示虚拟资源节点间的依赖关系，通过遍历有向图生成待回收节点的消息列表，并将所有待回收的消息写入第一级消息队列。

一种靶场环境中多级队列场景回收系统，包括：

预处理模块，将待回收场景对应的所有回收消息写入第一级消息队列，所述回收消息对应虚拟资源的回收，所述虚拟资源包括网卡、IP、磁盘和操作系统镜像对应的虚拟实例；消息队列中被依赖的虚拟资源对应的回收消息在其依赖者回收消息之后被调度；

多级消息队列，包括第一级消息队列，以及用于存放回收资源失败的回收消息的消息队列，第X级消息队列存放的是第X-1次回收失败的回收消息，2≤X≤N，N为消息队列最大级数；

调度模块，用于按照预设的策略从多级消息队列中选择一个消息队列，并获取该队列中首个回收消息M；所述预设的策略包括为不同的消息队列设置不同的调度概率或调度周期，上级消息队列中消息的消费速度大于下级消息队列中消息的消费速度；

队列管理模块，用于判断调度模块获取的回收消息M是否存在下级消息队列，若回收消息M存在下级消息队列，则判断回收消息M与其下级消息队列是否存在相关性；如果存在相关性，则将回收消息M写入其下一级消息队列；如果不存在相关性，或者回收消息M不存在下级消息队列，则通过资源回收模块回收资源，在回收成功时则通过调度模块继续调度回收消息至回收任务完成，在回收失败时则将回收消息M写入其下一级消息队列，如回收消息M所在队列为预设的最大级别，则提示物理资源无法回收；

以及，资源回收模块，用于根据回收消息M执行实际的资源回收，并判断资源回收是否成功。

一种计算机系统，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被加载至处理器时实现所述的靶场环境中多级队列场景回收方法的步骤。

一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述的靶场环境中多级队列场景回收方法的步骤。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下优点：本发明基于多级消息队列，将回收失败的消息会被移入下一级消息队列，通过预设的调度策略，高级别队列对应更快的消息消费速度，从而避免了系统一直尝试失败的回收消息。基于本发明方法，在某个业务节点执行资源回收失败的情况下，通过多级消息队列，可以保证不会因此阻塞其余场景的资源回收；在业务节点出现短暂的资源回收失败情况下，本发明兼顾了资源回收成功率和系统总体资源回收的执行速度，避免系统出现物理资源泄漏。

附图说明

图1为网络靶场场景拓扑示意图。

图2为现有靶场环境中场景回收流程图。

图3为本发明实施例中场景回收流程图。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述。

本发明实施例公开的一种靶场环境中多级队列场景回收方法，回收失败的消息会被移入下一级消息队列，通过执行特定的消息队列策略，可实现对执行失败的回收指令进行延期处理，从而提高系统总体的资源回收速度。具体流程如图3所示。

在下文的表述中，当X<Y时，第Y级消息队列为第X级消息队列的下级消息队列，调度时认为第X级消息队列的级别高于第Y级消息队列。

1、系统将待回收的场景拓扑结构解析成有向图，有向图中的节点代表场景拓扑中的每个特定虚拟资源，如组成一个虚拟机至少需要网卡节点、IP节点、磁盘节点以及操作系统镜像对应的虚拟实例节点等。其中，IP节点依赖网卡节点，磁盘节点、网卡节点依赖虚拟实例节点，这些依赖对应有向图中的具体方向。该有向图代表了实际回收过程中代码的执行顺序。

2、网络靶场控制节点通过遍历该有向图，生成待回收节点的消息列表，并将所有待回收的消息逐一写入第一级消息队列。具体遍历时可从原场景拓扑中的中心节点逐步遍历，该类中心节点，如核心网络、路由器等，对应有向图中的某个顶点，从该顶点对有向图逐步遍历，可得到所有待回收节点的回收消息列表。列表中，被依赖的节点回收消息在所有依赖节点回收消息之后。当然对于各场景也可以根据场景实例化过程中记录的先后顺序生成顺序相反的回收消息列表，再依次写入第一级消息队列。

3、除第一级消息队列外，还设置有存放回收失败消息的消息队列，共N级消息队列，最多允许回收消息失败N-1次。根据预设的调度策略选择某个消息队列，并获取该队列中首个待回收的节点消息。这里预设的调度策略可以是为不同的消息队列设置不同的调度概率或调度周期，典型的策略如下：

3.1、每次调度一个消息队列，通过概率Pn选择第n级消息队列，高级别队列对应更高的选中概率，概率设定的原则为N级消息队列对应的概率分别为P₁,P₂…,P_N，则P₁+P₂+…+P_N的和趋向于1。假设多级队列一共为5级，可按如下规则设置概率，每一级对应的选中概率为1/2,1/4,1/8,1/16,1/32。

3.2、高级别队列对应更短的调度周期，以此保证高级别队列可以处理更多的消息。对应一个N级的队列，可以按A,2*A…,N*A的周期分别调度，其中A为基础调度周期，如A=1秒，为了避免同一时间调度多队列，不同级别的队列可设置一个随机初始偏移量。

这里多级消息队列可使用同一物理消息队列的不同topic实现，或使用不同的物理消息实现等其他方式实现。在具体实施时，可由控制节点进行多级消息队列的调度，将调度的回收消息通知业务节点执行回收；也可由业务节点进行消息监听，策略性选择具体消息队列和回收消息。

4、当业务节点接收到某个来自第X级消息队列的回收消息M后，判断所有大于X级的消息队列中有无与此消息属于同一场景的回收消息，如果有属于同一场景的消息，则认为消息M与下级队列存在相关性，转跳步骤5；否则转跳步骤6；如果回收消息M在第N级消息队列，则直接转跳步骤6。

5、将消息M移入第X+1级消息队列，如果X+1不大于系统定义的最大队列级别，成功将消息写入队列后转跳步骤3；否则转跳步骤8。

6、业务节点根据消息M执行实际的物理资源回收，如果消息回收成执行步骤7，同时转跳步骤3；否则转跳步骤5。

7、业务节点向控制节点发送回收成功的消息，控制节点判断当前消息对应的场景中所有节点是否均已回收完成，如果所有节点都已回收，则表示该场景回收完成。

8、认为出现系统性问题，导致物理资源无法回收，通知业务人员人工干预。

基于相同的发明构思，本发明实施例提供一种靶场环境中多级队列场景回收系统，包括：预处理模块，将待回收场景对应的所有回收消息写入第一级消息队列，回收消息对应虚拟资源的回收，消息队列中被依赖的虚拟资源对应的回收消息在其依赖者回收消息之后被调度；多级消息队列，包括第一级消息队列，以及用于存放回收资源失败的回收消息的消息队列；调度模块，用于按照预设的策略从多级消息队列中选择一个消息队列，并获取该队列中首个回收消息M；预设的策略包括为不同的消息队列设置不同的调度概率或调度周期，上级消息队列中消息的消费速度大于下级消息队列中消息的消费速度；队列管理模块，用于判断调度模块获取的回收消息M是否存在下级消息队列，若回收消息M存在下级消息队列，则判断回收消息M与其下级消息队列是否存在相关性；如果存在相关性，则将回收消息M写入其下一级消息队列；如果不存在相关性，或者回收消息M不存在下级消息队列，则通过资源回收模块回收资源，在回收成功时则通过调度模块继续调度回收消息至回收任务完成，在回收失败时则将回收消息M写入其下一级消息队列，如回收消息M所在队列为预设的最大级别，则提示物理资源无法回收；以及，资源回收模块，用于根据回收消息M执行实际的资源回收，并判断资源回收是否成功。

上述描述的各模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。所述模块的划分仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个模块可以结合或者可以集成到另一个系统。

基于相同的发明构思，本发明实施例提供一种计算机系统，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被加载至处理器时实现所述的靶场环境中多级队列场景回收方法的步骤。

基于相同的发明构思，本发明实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实项所述的靶场环境中多级队列场景回收方法的步骤。

本领域技术人员可以理解的是，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机系统(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明实施例所述方法的全部或部分步骤。存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器ROM、随机存取存储器RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储计算机程序的介质。

Claims (10)

1.一种靶场环境中多级队列场景回收方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、将待回收场景对应的所有回收消息写入第一级消息队列，所述回收消息对应虚拟资源的回收，所述虚拟资源包括网卡、IP、磁盘和操作系统镜像对应的虚拟实例；消息队列中被依赖的虚拟资源对应的回收消息在其依赖者回收消息之后被调度；

步骤2、按照预设的策略从多级消息队列中选择一个消息队列，并获取该队列中首个回收消息M；其中多级消息队列包括第一级消息队列，以及用于存放回收资源失败的回收消息的消息队列，第X级消息队列存放的是第X-1次回收失败的回收消息，2≤X≤N，N为消息队列最大级数；所述预设的策略包括为不同的消息队列设置不同的调度概率或调度周期，上级消息队列中消息的消费速度大于下级消息队列中消息的消费速度；

步骤3、若回收消息M存在下级消息队列，则判断回收消息M与其下级消息队列是否存在相关性；如果存在相关性，则跳转步骤4；如果不存在相关性，或者回收消息M不存在下级消息队列，则跳转步骤5；

步骤4、将回收消息M写入其下一级消息队列，如回收消息M所在队列为最高级数的队列，则提示物理资源无法回收，结束；否则跳转步骤2；

步骤5、根据回收消息M执行实际的资源回收；如果回收成功则跳转步骤2至回收任务完成；如果回收失败，则跳转步骤4。

2.根据权利要求1所述的靶场环境中多级队列场景回收方法，其特征在于，多级消息队列中，第X级消息队列的调度级别低于第X-1级消息队列，预设的策略中，调度第X-1级消息队列的概率/周期大于/小于调度第X级消息队列的概率/周期。

3.根据权利要求1所述的靶场环境中多级队列场景回收方法，其特征在于，若回收消息M的下级消息队列中有属于同一场景的回收消息，则认为回收消息M与其下级消息队列存在相关性。

4.根据权利要求1所述的靶场环境中多级队列场景回收方法，其特征在于，将待回收的场景拓扑结构解析成有向图，图中的节点表示待回收的虚拟资源节点，节点间的方向表示虚拟资源节点间的依赖关系，通过遍历有向图生成待回收节点的消息列表，并将所有待回收的消息写入第一级消息队列。

5.一种靶场环境中多级队列场景回收系统，其特征在于，包括：

预处理模块，将待回收场景对应的所有回收消息写入第一级消息队列，所述回收消息对应虚拟资源的回收，所述虚拟资源包括网卡、IP、磁盘和操作系统镜像对应的虚拟实例；消息队列中被依赖的虚拟资源对应的回收消息在其依赖者回收消息之后被调度；

多级消息队列，包括第一级消息队列，以及用于存放回收资源失败的回收消息的消息队列，第X级消息队列存放的是第X-1次回收失败的回收消息，2≤X≤N，N为消息队列最大级数；

调度模块，用于按照预设的策略从多级消息队列中选择一个消息队列，并获取该队列中首个回收消息M；所述预设的策略包括为不同的消息队列设置不同的调度概率或调度周期，上级消息队列中消息的消费速度大于下级消息队列中消息的消费速度；

队列管理模块，用于判断调度模块获取的回收消息M是否存在下级消息队列，若回收消息M存在下级消息队列，则判断回收消息M与其下级消息队列是否存在相关性；如果存在相关性，则将回收消息M写入其下一级消息队列；如果不存在相关性，或者回收消息M不存在下级消息队列，则通过资源回收模块回收资源，在回收成功时则通过调度模块继续调度回收消息至回收任务完成，在回收失败时则将回收消息M写入其下一级消息队列，如回收消息M所在队列为预设的最大级别，则提示物理资源无法回收；

以及，资源回收模块，用于根据回收消息M执行实际的资源回收，并判断资源回收是否成功。

6.根据权利要求5所述的靶场环境中多级队列场景回收系统，其特征在于，多级消息队列中，第X级消息队列的调度级别低于第X-1级消息队列，预设的策略中，调度第X-1级消息队列的概率/周期大于/小于调度第X级消息队列的概率/周期。

7.根据权利要求5所述的靶场环境中多级队列场景回收系统，其特征在于，若回收消息M的下级消息队列中有属于同一场景的回收消息，则认为回收消息M与其下级消息队列存在相关性。

8.根据权利要求5所述的靶场环境中多级队列场景回收系统，其特征在于，所述预处理模块中将待回收的场景拓扑结构解析成有向图，图中的节点表示待回收的虚拟资源节点，节点间的方向表示虚拟资源节点间的依赖关系，通过遍历有向图生成待回收节点的消息列表，并将所有待回收的消息写入第一级消息队列。

9.一种计算机系统，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被加载至处理器时实现根据权利要求1-4任一项所述的靶场环境中多级队列场景回收方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现根据权利要求1-4任一项所述的靶场环境中多级队列场景回收方法的步骤。

Images