ACPM高效C++元件管理讓音視訊終端SDK效能更好、穩定性更高
本專欄將分享阿里雲視訊雲MediaBox系列技術文章，深度剖析音視訊開發利器的技術架構、技術效能、開發能效和最佳實踐，一起開啟音視訊的開發之旅。本文為MediaBox技術架構篇，重點從 ACPM介紹、技術架構以及高效管理等方面，介紹如何通過MediaBox ACPM的高效元件管理，來提升音視訊終端SDK的穩定性和效能。
阿弗｜作者
01 ACPM介紹
背景
針對行業音視訊數位化，阿里雲視訊雲提出了MediaBox終端一體化套件，融合了播放、直播、超低延遲直播、實時音視訊通訊、短視訊創作等多種音視訊能力，但這並非簡單地把SDK疊加起來，而是通過合理的架構設計、抽離複用各種基礎元件等手段，最終構建出一個高效能、高可用、高靈活性、可插拔、易擴充套件性的一體化SDK。
其中得益於元件的高度複用，終端一體化總能以更小的包體提供同樣的能力組合。但隨著元件化的深入，元件的版本管理、元件間的依賴關係、元件開發進度不同帶來的團隊共同作業問題、元件本身的穩定性和效能等問題都需要更好地解決，因此我們設計了ACPM來統一解決元件化過程中出現的問題。
概念
ACPM全稱是Aliyun C++ Package Manager，主要解決C++包管理的問題，同時也負責元件的資源、aar、原始碼偵錯等。ACPM的核心目標是簡化專案中的依賴庫管理，減少繁瑣的設定工作，提高開發人員的生產效率，並確保專案的穩定性。
使用流程
包管理工具本身主要解決包的版本管理和依賴關係管理，但其本質是解決團隊共同作業問題，使用工具目的也是為了團隊提效，同時在高效中提升音視訊終端SDK的效能和穩定性。因此，以下以元件的使用方和提供方兩種角色的不同視角來描述工具流程：
• 依賴元件（使用方）：負責根據描述分析依賴關係、下載對應元件、生成cmake工程需要的編譯檔案；
• 釋出元件（提供方）：負責託管元件靜態庫（在MTL上）並記錄釋出時的具體資訊以供依賴時分析。
02 技術思路
ACPM始於包管理問題，但我們現在談論ACPM已經不僅限於包管理，而是整個元件化過程中的一系列工具。元件化的核心思想就是分而治之，我們把龐大複雜的工程拆解為一個個小元件，再組合起來，每個小元件其實都是一個獨立的個體。跟SDK開發、應用開發一樣，元件開發也有著嚴格的研發流程，只有把一個個小元件治理好了才能治理好龐大複雜的工程。
要讓元件化過程變得高效，我們不僅要解決包管理的問題，還需要關注元件化的整個研發流程，對整體進行優化的同時，也為每個節點提供相應的工具來提高效率。
03 高效管理
以下針對元件研發流程的每個節點，展開介紹我們是怎樣去做的。
元件開發
想要高效地完成元件化，最直接的想法是並行地去做，並行開發每個元件，當然這要求元件本身是獨立的、物理隔離的。然而，獨立的元件需要獨立的工程，要實現元件的多平臺複用，這就要求每個元件都要建立平臺工程來進行開發偵錯，其中的工作量無疑是非常重複且繁瑣的。
雖然各元件的功能職責各不一樣，但每個元件的工程結構實際上是相似的，所以我們在這個環節上提供工具指令碼，實現一鍵搭建標準化的元件工程，讓元件開發者只需關注邏輯開發本身即可。
* 有意思的是，我們的元件開發工程本身也是通過ACPM包管理組織起來的，充分說明了一切皆元件。
元件測試
雖然元件是可以物理隔離的，但終歸還是要組合在一起，想要實現高效融合，這就要求元件融合前已經是穩定的，如果元件本身的問題直到融合後才被發現，那麼無論是對於問題的偵錯還是共同作業效率來說都是低效的，所以元件釋出前都需要經過測試。由於我們的元件都是多平臺複用的，如果要求元件的每個版本都對所有平臺逐一測試會十分消耗人力，因此，我們需要自動化地去完成這項任務。
基於此，我們提供完整的測試平臺進行實現，元件只需在平臺上設定好一次任務，後續的所有版本都可以重複使用。我們也提供了各個平臺所需的裝置，元件開發者只需要編寫好測試用例，其他的所有事情都可以自動化完成，這不但提高了元件的開發效率，同時也保障了元件的穩定性。
元件構建&釋出
寫程式碼、編譯、偵錯，是技術同學的日常。在提升開發效率上，減少編譯時間是一件收益頗豐的事情，為此，我們絕大部分的元件都會提供各平臺的預編譯庫。但對於多平臺複用的元件而言，其中的過程又非常繁瑣，況且與原始碼不一樣，預編譯庫還可能產生難以發現的ABI相容問題，更何況預編譯庫的問題追溯也比原始碼更加困難，因此我們需要記錄每一次預編譯釋出的原始碼來源、構建過程等以更好地排查問題。
雖然要解決的問題很多，但這在效率上的收益值得我們去逐一攻克。為解決上述問題，我們基於集團的MTL，編寫了外掛、提供了各平臺統一的編譯鏈工具、釋出前自動化安全檢測、提供機器人提高發布效率等，以此實現元件構建和釋出環節的高效管理。
元件使用
ACPM提供簡單而強大的方式整合依賴庫，只需編寫一個json檔案去描述需要的依賴庫名字和版本，無需手動下載和編譯，工具就會自動地去處理這些步驟，讓開發者可以專注於專案的核心開發。
為了讓開發更加地高效，工具還會根據開發者當前構建的平臺，按需下載對應的資源並做好相應的快取。
同時，為了方便研發人員使用，工具可以開箱即用，甚至不需要提前安裝，只需把工具的倉庫作為子模組，研發團隊中的其他成員就可以直接使用，大大提高了元件使用效率。
{
...
"dependencies": {
"包名": "版本號",
"包名": {
"version": "版本號",
"forcedSpecifyVersion": "強制指定的版本號",
"fromRepository": "正式 或者 開發版本",
"sourceCodeFirst": "是否優先選用原始碼依賴",
"customSourcePath": "自定義原始碼路徑"
}
}
...
}
* 我們支援簡易地通過名字和版本描述依賴，也支援自定義描述以滿足更多的客製化需求。
簡單的工程（如上述所示）通常不會有問題，但複雜的工程難免會遇到依賴庫衝突的問題。ACPM能夠自動檢測和解決依賴庫之間的衝突問題，從而減少由不同庫版本引起的問題，確保專案的穩定性和可靠性。
通常，衝突的解決是指找到一個版本使得各個依賴庫都能相容，而相容的判斷依據往往是API的相容，由於我們提供的庫很多都是預編譯的庫，我們不僅考慮到了API相容也考慮到了ABI的相容，從而使專案更加穩定可靠。
此外，在ABI相容的前提下，我們通過強制指定衝突元件版本，實現自動解決衝突而無需重新編譯子元件，以此滿足元件高穩定基礎上的高效管理需求。
元件穩定性分析
雖然我們有一系列的手段保障穩定性，但現實是我們總會遇到意想不到的崩潰情況，因此我們需要監控SDK的穩定性情況。為了給客戶最小的包體最優的SDK，我們最終會把元件組合成同一個動態庫進行提供，並去掉相應的偵錯符號，但這樣我們就很難知道崩潰發生在哪裡。這就會佔用研發人員更多的時間精力，以及難以對元件本身的穩定性情況有一個量化的認知。
在人工處理流程上，我們發現這個過程是可以通過工具自動化來提高整體效率，所以我們設計瞭如下流程：
由於我們的元件有獨立的用例進行測試，上述意想不到的問題只有在具體SDK上才會發現，為了提高元件問題的解決效率，我們支援在SDK上把元件的預編譯庫接入簡易切換為原始碼接入，而這隻需要在依賴描述中修改一個設定開關即可，從而提升元件穩定性分析的效率。
04 結語
ACPM是一個強大而靈活的C++依賴庫管理工具，它旨在為開發人員提供一種簡化依賴庫管理的方式。基於ACPM的高效管理，我們釋出了數十個元件的正式版本，規範了元件的開發釋出流程，並圍繞著元件化開發了各種提效工具，確立了多項規範流程，未來我們也將不斷細化流程和工具，以保證我們持續穩定高效的輸出。
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