一種樹狀效能評估指標(biāo)體系建模工具設(shè)計(jì)

李俊君　劉永亮　于德安　常海昕　杜詩睿

關(guān)鍵詞：樹狀指標(biāo)體系；效能評估；建模工具; 麒麟操作系統(tǒng)；達(dá)夢數(shù)據(jù)庫

中圖分類號：TP317.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2024）03-0097-03

0 引言

效能指解決方案的能力滿足問題需求的狀況，效能指標(biāo)指判斷解決方案的能力是否滿足問題需求的衡量標(biāo)準(zhǔn)[1]，效能評估則是基于效能指標(biāo)來預(yù)計(jì)、檢驗(yàn)武器裝備實(shí)現(xiàn)作戰(zhàn)任務(wù)目標(biāo)的效果[2]。傳統(tǒng)效能評估軟件多從效能評估算法開發(fā)方面創(chuàng)新，較少對效能評估流程進(jìn)行創(chuàng)新，李彬等設(shè)計(jì)的基于Web的效能評估仿真架構(gòu)對此問題做了探索[3]，但其架構(gòu)前端采用的流程圖設(shè)計(jì)類庫Raphaeld功能簡單，且最近的版本發(fā)布日期仍停留在2019年8月①，架構(gòu)后端使用的spring 雖然是輕量級框架，但相對于一些其他的框架，卻稍顯臃腫[4]。馬佳楠等[5] 將B/S（瀏覽器- 服務(wù)器，Browser-Server） 架構(gòu)應(yīng)用于航天測控領(lǐng)域的效能評估系統(tǒng)開發(fā)，實(shí)踐證明通過有效設(shè)計(jì)此架構(gòu)可以滿足航天測控網(wǎng)靈活的效能評估需求。

1 架構(gòu)設(shè)計(jì)

構(gòu)建工具運(yùn)行于銀河麒麟操作系統(tǒng)，使用達(dá)夢8 作為存儲數(shù)據(jù)庫，架構(gòu)分為三層， 分別是數(shù)據(jù)層、服務(wù)層以及應(yīng)用層， 如圖1所示。數(shù)據(jù)層主要包括效能評估指標(biāo)數(shù)據(jù)， 是指標(biāo)體系構(gòu)建所需及產(chǎn)生的相關(guān)數(shù)據(jù)資源集合， 通過服務(wù)層接口向應(yīng)用層提供統(tǒng)一數(shù)據(jù)訪問和存儲服務(wù)；服務(wù)層包括指標(biāo)管理服務(wù)， 數(shù)據(jù)管理服務(wù)， 通過模塊化機(jī)制實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)運(yùn)行共性服務(wù)；應(yīng)用層主要包括指標(biāo)體系可視化構(gòu)建、指標(biāo)管理、數(shù)據(jù)導(dǎo)入導(dǎo)出， 是面向用戶的接口， 通過用戶交互界面完成樹狀效能評估指標(biāo)構(gòu)建流程。

構(gòu)建工具技術(shù)棧后端選用基于Go 語言開發(fā)的Zorm和Gin，Go是Google開發(fā)的一款開源編程語言，開發(fā)環(huán)境支持Windows、macOS及基于Linux內(nèi)核開發(fā)的國產(chǎn)操作系統(tǒng)[6]，目前國產(chǎn)操作系統(tǒng)所支持的芯片[7-12]如鯤鵬、飛騰、RSIC-V、海光，龍芯、海思麒麟、兆芯，其指令集架構(gòu)大都被Go的編譯器支持（見表1） ，在中美貿(mào)易摩擦、國產(chǎn)芯片崛起的大背景下，更是可以作為除Java外的另一種國產(chǎn)CPU平臺應(yīng)用開發(fā)語言[13]。Zorm 就是一款使用Go 語言開發(fā)的國產(chǎn)輕量ORM庫（Object Relationl Mapping，對象關(guān)系映射），支持眾多國產(chǎn)數(shù)據(jù)庫，包括達(dá)夢、金倉、神通、南通、TDengine，也支持市面上常見的數(shù)據(jù)庫類型如：mysql、postgresql、oracle、mssql、sqlite、db2、clickhouse等②，Gin 也是Go語言開發(fā)的Web框架。具有運(yùn)行速度快，對日志、權(quán)限等中間件的良好支持的優(yōu)點(diǎn)；其路由分組功能可以讓開發(fā)人員更好地管理路由。Gin非常靈活，開發(fā)過程中可以自行設(shè)計(jì)框架結(jié)構(gòu)，基本結(jié)構(gòu)是經(jīng)典的MVC（Model-View-Controller）模型[14]。

構(gòu)建工具技術(shù)棧前端基于GoJS與Vue.js框架開發(fā)，GoJS是Northwoods軟件公司出品的一款基于Web 的圖形組件庫[15]，通過可自定義的模板和布局構(gòu)建交互式圖表和復(fù)雜的可視化圖表，它可在任何能夠執(zhí)行JavsScript 的環(huán)境中運(yùn)行，包括主流開發(fā)框架React，Angular， Vue；跨平臺桌面應(yīng)用開發(fā)工具Electron；各主流瀏覽器及非瀏覽器環(huán)境Node.js，該圖形庫已經(jīng)在GitHub上發(fā)布了232個(gè)版本，最新版本更新于2023年8 月③。Vue.js 則是一款國產(chǎn)的MVVM（Model-View-ViewModel） 前端開發(fā)框架，通過數(shù)據(jù)與界面層進(jìn)行雙向綁定，使得數(shù)據(jù)更新和界面展現(xiàn)能夠邏輯分離[16]。

2 關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)

構(gòu)建工具采用B/S架構(gòu)， 用戶通過瀏覽器訪問指標(biāo)構(gòu)建系統(tǒng)，前端提供面向用戶的人機(jī)交互界面，實(shí)現(xiàn)指標(biāo)管理、指標(biāo)體系可視化編輯，數(shù)據(jù)通過http協(xié)議與后端Gin框架開發(fā)的API（Application Program In?terface，應(yīng)用程序接口）通信實(shí)現(xiàn)對達(dá)夢數(shù)據(jù)庫中指標(biāo)體系數(shù)據(jù)的寫入與讀取。

2.1 指標(biāo)設(shè)計(jì)

指標(biāo)設(shè)計(jì)是整套系統(tǒng)的核心，對指標(biāo)的屬性進(jìn)行描述如表2所示，指標(biāo)在指標(biāo)表中存儲，用戶對應(yīng)不同評估需求從指標(biāo)表中選擇指標(biāo)構(gòu)建對應(yīng)結(jié)構(gòu)的指標(biāo)體系，指標(biāo)體系屬性描述如表3所示，指標(biāo)體系中各節(jié)點(diǎn)關(guān)系描述模型如表4所示，此處將指標(biāo)編號與節(jié)點(diǎn)編號分字段記錄，是希望同一個(gè)指標(biāo)可以在同一指標(biāo)體系中復(fù)用，延續(xù)復(fù)制-分配的方式在模型圖轉(zhuǎn)化過程中的應(yīng)用思路[17]，綁定計(jì)算模型，最終構(gòu)成一套可用的指標(biāo)體系，系統(tǒng)可用于構(gòu)建樹狀效能指標(biāo)評估體系。

2.2 指標(biāo)可視化編輯

系統(tǒng)中的指標(biāo)體系可視化編輯，選用了GoJS提供的TreeModel模型，它通過服務(wù)層提供的指標(biāo)服務(wù)獲得數(shù)據(jù)庫中的指標(biāo)數(shù)據(jù)與指標(biāo)關(guān)系數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)化成TreeModel模型使用的節(jié)點(diǎn)與連線數(shù)據(jù)生成可與用戶交互的指標(biāo)體系圖，可用于對效能評估各類指標(biāo)進(jìn)行建模， 對指標(biāo)構(gòu)建提升的可視化和便捷性，滿足對指標(biāo)體系進(jìn)行動(dòng)態(tài)建模， 例如對某仿真系統(tǒng)中火力毀傷效能的指標(biāo)體系構(gòu)建結(jié)果如圖2所示。該模塊主要功能包括以下幾點(diǎn)：

1） 體系分類， 實(shí)現(xiàn)對指標(biāo)體系的分類建模功能。

2） 動(dòng)態(tài)建模， 實(shí)現(xiàn)對指標(biāo)體系的動(dòng)態(tài)可視化分解與圖元化建模功能。

3） 關(guān)系建模， 實(shí)現(xiàn)對指標(biāo)間的關(guān)聯(lián)關(guān)系進(jìn)行建模。

4） 模型保存， 實(shí)現(xiàn)對指標(biāo)體系的保存及數(shù)據(jù)導(dǎo)出。

2.3 指標(biāo)體系數(shù)據(jù)導(dǎo)出

樹狀指標(biāo)體系構(gòu)建完成后，可以通過服務(wù)層的數(shù)據(jù)導(dǎo)出服務(wù)將數(shù)據(jù)庫中存儲的指標(biāo)體系數(shù)據(jù)輸出各類格式的數(shù)據(jù)，這個(gè)功能的設(shè)計(jì)依賴于Go提供的結(jié)構(gòu)體標(biāo)簽功能，它可以在服務(wù)層通過Go定義的結(jié)構(gòu)體數(shù)據(jù)添加元數(shù)據(jù)信息來生成多種格式的數(shù)據(jù)，包括json、xml、yaml，圖2中火力毀傷效能指標(biāo)體系節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)信息如表5所示，而圖3是將節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)以json格式導(dǎo)出的效果。

2.4 指標(biāo)體系數(shù)據(jù)導(dǎo)入合法性檢測

對于已有的指標(biāo)體系結(jié)構(gòu)，也可以通過構(gòu)造符合指標(biāo)關(guān)系描述模型的數(shù)據(jù)通過服務(wù)層的導(dǎo)入服務(wù)將數(shù)據(jù)導(dǎo)入到指標(biāo)體系中，對于導(dǎo)入數(shù)據(jù)的檢測算法包括根節(jié)點(diǎn)唯一性檢測、父節(jié)點(diǎn)唯一性檢測、環(huán)狀結(jié)構(gòu)檢測，所用偽算法如下所示：

輸入：數(shù)組，指標(biāo)體系節(jié)點(diǎn)關(guān)系數(shù)據(jù) nodeArr。

輸出：布爾值， 指標(biāo)體系數(shù)據(jù)是否能夠合法導(dǎo)入。

rootArr = nodeArr. filter（node => node. parent == 空）// 篩選根節(jié)點(diǎn)

if （rootArr.length ！= 1） return false // 根節(jié)點(diǎn)唯一性檢測

foreach （item in nodeArr）

parentArr = nodeArr. filter（node => node. key ==item.parent） // 取得父節(jié)點(diǎn)

if （parentArr.length ！= 1） return false // 只能有一個(gè)父節(jié)點(diǎn)

linkArr = getChildrenRecursive（item） // 遞歸取得路徑上子孫節(jié)點(diǎn)

linkUniArr = unique（linkArr） // 路徑數(shù)組去重

if linkUniArr.length ！= linkArr.length return false // 路徑有環(huán)

endforeach

3 結(jié)束語

針對樹狀效能評估指標(biāo)體系建模問題， 設(shè)計(jì)了一種可在銀河麒麟操作系統(tǒng)下運(yùn)行的效能評估指標(biāo)體系建模工具，選用的架構(gòu)方案和技術(shù)選型理論上可在多種國產(chǎn)CPU平臺上遷移實(shí)現(xiàn)，但限于現(xiàn)有軟硬件使用場景這一點(diǎn)有待后續(xù)驗(yàn)證， 目前已經(jīng)完成了原型系統(tǒng)開發(fā)并應(yīng)用于某仿真系統(tǒng)的效能評估模塊。通過實(shí)際使用表明，基于此工具構(gòu)建的樹狀效能評估體系， 可滿足不同應(yīng)用效能評估需求的快速響應(yīng)，提高了效能評估指標(biāo)體系構(gòu)建的通用性、擴(kuò)展性，為后續(xù)在效能評估模塊中集成評估算法模型提供了數(shù)據(jù)支撐。

【通聯(lián)編輯：梁書】