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Graph Engineering 架构 ​

Agent 原型通常从一个很短的回路开始。模型读取用户输入,决定下一步动作,调用工具,检查结果,再决定是否修正。这类结构容易启动,也便于在 demo 阶段展示效果。

问题会在生产流程里集中出现。客服工单、销售跟进、订单审核、代码修复、数据分析这类任务都有相似特征:请求会分支,工具会失败,状态要跨步骤传递,外部系统有写入动作,部分结果需要人工处理。继续把这些职责压进一个循环,系统会越来越难调试,也越来越难稳定上线。

Graph Engineering 解决的是这类结构化编排问题。它用图结构组织 Agent 工作流,把节点职责、边路由、共享状态、验证位置、运行观测和恢复点显式表达出来。Loop 仍然有价值,但它更适合承担局部节点里的反复执行;当流程开始出现分支、并行、复核、恢复和人工处理时,外层需要 Graph 承担系统级编排。

1. 背景与问题来源 ​

1.1 从 Prompt 到 Graph Runtime ​

LLM 应用的工程形态经历了几个阶段。最早的 prompt chain 解决固定步骤的文本处理问题,随后 workflow 把路由、并行和复核放进代码路径。工具调用普及后,Agent Loop 让模型可以根据环境反馈继续行动。多 Agent 架构继续把任务拆给不同角色、工具和上下文。进入生产流程后,系统需要进一步处理状态保存、失败恢复、人工介入和外部写入,因此 Graph Runtime 开始成为常见组织方式。

LLM Agent 工程形态演进

这条演进路径可以概括为下表。

阶段主要做法解决的问题暴露的问题
Prompt Chain多段 prompt 顺序串联固定路径的摘要、改写、分类分支和恢复能力弱
Workflow代码定义流程和条件分支业务流程稳定、路径可预测模型自主调整空间有限
Agent Loop模型计划、调用工具、检查结果、继续行动开放任务和局部重试状态、验证和副作用容易混在上下文里
Multi-Agent多个角色或工具 Agent 协作多视角任务拆解和专业能力复用对话路径、共享状态和终止条件需要治理
Graph Runtime节点、边、状态、检查点和人工路径生产级运行、排障、恢复和审计前期状态设计和观测建设成本更高

Anthropic 的 Agent 文章把 prompt chaining、routing、parallelization、orchestrator-workers、evaluator-optimizer 归纳为常见 workflow,并强调从简单模式开始。LangGraph 的 Graph API 进一步把 State、Node、Edge 和 reducer 变成运行时对象。Temporal 和 Airflow 这类系统也提供了可借鉴经验:长期运行的流程需要保存历史,批处理和调度流程需要显式依赖关系。Graph Engineering 吸收的是这些工程经验在 Agent 场景下的落地方式。

1.2 从 Prompt 到 Agent Loop ​

早期 LLM 应用常见形态是 prompt chain。工程上会把任务拆成几步,每一步把上一步输出拼进下一段 prompt。它适合固定路径,比如摘要、改写、分类、模板填充。

随着工具调用出现,Agent Loop 开始成为常见写法。它的基本过程如下:

text
while not done:
    action = model.plan(messages, tool_specs)
    result = tool.execute(action)
    messages.append(action, result)
    done = model.check(messages)

这个循环的优点很明确:

  • 路径短,业务接入成本低。
  • 模型能根据工具结果继续调整动作。
  • 失败后可以让模型重新尝试。
  • demo 阶段只需要看一段上下文和工具日志。

Addy Osmani 在 Loop Engineering 文章里强调的也是这种局部回路:执行、验证、修正。这个观点适合放在节点内部使用。只要目标明确、反馈可靠、重试成本低,Loop 可以持续提升单点质量。

1.3 一个客服工单单循环示例 ​

以客服工单为例,用户输入如下:

text
我要退款,订单刚下单两天,还没有发货。

原型阶段可能会写成一个单循环:

python
def ticket_agent_loop(user_text: str) -> str:
    messages = [
        {"role": "system", "content": "你是客服助手,可以查询订单、查询 FAQ、生成回复。"},
        {"role": "user", "content": user_text},
    ]

    for _ in range(4):
        action = llm_plan(messages)
        tool_result = run_tool(action)
        messages.append({"role": "tool", "content": tool_result})

        review = llm_review(messages)
        if review["done"]:
            return review["reply"]

        messages.append({"role": "assistant", "content": review["fix_instruction"]})

    return "已转人工处理"

这个版本可以跑通退款问题。模型发现用户想退款,调用订单工具,看到订单未发货且在退款窗口内,生成回复。短链路下,问题不明显。

生产客服系统会很快扩展出更多要求:

  • 退款请求要查订单、支付、履约、活动规则。
  • 技术问题要查 FAQ、设备信息、最近故障公告。
  • 投诉和高风险内容要直接进入人工处理。
  • 自动回复前要确认引用证据和话术合规。
  • 修改订单、发券、发短信这类写操作要有幂等处理。
  • 人工处理时要拿到结构化状态,而不是一整段对话。

此时单循环仍然能继续堆逻辑,但每次新增分支都会把状态、验证和副作用继续塞进同一段上下文。

1.4 单循环进入生产后的五类瓶颈 ​

单循环进入生产后的失效过程

第一类瓶颈是分支增多。退款、技术、投诉、售后、活动咨询对应不同工具和规则。单循环把分支藏在模型的下一步动作里,代码层很难直接看出一条请求会经过哪些步骤。

第二类瓶颈是状态膨胀。所有工具结果、模型判断、修正说明都追加到上下文,后续判断会被大量历史信息干扰。更麻烦的是,哪些字段可以覆盖、哪些字段必须追加、哪些字段只用于调试,循环本身没有稳定表达。

第三类瓶颈是验证不独立。让生成回复的模型同时判断回复是否可靠,容易把错误包进同一个推理过程。生产系统更需要用规则、测试结果、外部事实或专用验证节点做放行判断。

第四类瓶颈是副作用难回滚。发券、改订单、发短信、写审批结果一旦发生,重试就可能造成重复写入。循环如果没有明确的提交点和幂等键,失败恢复会变成业务事故来源。

第五类瓶颈是人工交接困难。人工客服需要看到意图、证据、风险、已调用工具、失败原因和建议动作。单循环通常只能给出长上下文,接手成本高,审计也不稳定。

这些问题共同指向同一个工程结论:生产级 Agent 需要把控制流和状态流从上下文里拿出来,放到可观测、可恢复、可测试的结构里。

2. Loop Engineering 的能力边界 ​

2.1 单循环的基本结构 ​

Loop Engineering 关注一轮局部执行如何变得更稳。它通常包含四个环节:

  • 计划:模型决定下一步动作。
  • 执行:调用工具、代码、检索或外部 API。
  • 验证:检查结果是否满足目标。
  • 修正:失败后调整策略并重试。

这个结构适合把一个节点内部的能力打磨好。例如代码修复节点可以循环运行测试、读取失败日志、修改补丁;检索节点可以循环扩展关键词、重排结果、补齐引用;数据分析节点可以循环执行 SQL、检查空值、修正查询。

2.2 适合场景 ​

Loop 更适合以下任务:

  • 目标明确,成功标准清晰。
  • 工具集合小,路径短。
  • 重试成本低,没有高风险写操作。
  • 验证信号可靠,比如测试通过、SQL 执行成功、格式校验通过。
  • 人工只关心最终结果,不需要介入中间状态。

在这些场景里,Graph 可能会带来不必要的结构成本。一个函数或一个节点里的循环就能完成任务。

2.3 分支状态副作用和验证带来的局限 ​

当任务开始跨越多个业务步骤,Loop 的问题会从提示词质量扩展到系统结构表达。

现象直接问题根因适合的处理方式
分支越来越多下一步路径难预测路由逻辑藏在模型上下文里用条件边表达分支
上下文越来越厚判断质量下降,调试困难状态没有结构化字段和合并规则定义共享状态和 reducer
验证结果不稳定错误回复被放行生成和验证混在同一回路独立验证节点接规则或事实
外部写入失败重试可能重复发券或写订单提交点和幂等键缺失写操作放到验证之后
人工接管困难处理人员需要重读上下文交接信息没有结构化快照人工节点接收状态摘要

Loop 和 Graph 的关系可以这样理解:Loop 负责局部能力的反复执行,Graph 负责把多个局部能力组织成完整流程。前者提高单点质量,后者提高系统可控性。

3. Graph Engineering 的核心模型 ​

3.1 概念边界与工程来源 ​

Graph Engineering 可以定义为:用图结构组织 Agent 工作流的工程方法。它来自多类工程经验,但关注点落在 Agent 运行时。为了避免概念泛化,需要先区分几类相近系统。

类型核心对象状态来源路由方式适用场景对 Agent 的启发
Workflow步骤和业务对象业务系统或临时变量代码条件分支审批、批处理、固定业务流程复杂流程应显式表达
DAG任务和依赖边任务产物和调度上下文依赖关系决定顺序ETL、离线任务、周期调度可观测的依赖关系便于排障
状态机状态和事件当前状态与事件输入事件触发状态迁移订单、审批、设备控制状态转移应有可解释依据
Temporal 类持久工作流Workflow、Activity、事件历史持久化历史和活动结果代码路径与重试策略长流程、可靠任务、失败恢复长任务需要持久化历史和外部活动隔离
Graph EngineeringState、Node、Edge、reducer图运行中的共享状态条件边、并行边、人工路径多分支、多工具、需审计的 Agent 流程Agent 行动需要和状态、恢复、验证绑定

这些系统有共同点:都把流程从一段上下文或一段脚本里拆出来,让路径和状态可见。Graph Engineering 的特殊之处在于节点里可能包含 LLM、检索、工具调用和子 Agent,因此状态设计、验证策略、人工介入和外部写入需要同时考虑。

3.2 节点边和状态 ​

Graph Engineering 的核心,是把一次运行拆成三类对象:状态、节点、边。

对象作用关注点
State保存当前运行中可共享的事实哪些字段需要跨节点传递
Node读取 State,产出局部增量节点只处理自己的职责
Edge根据状态决定下一跳路由条件是否能被解释

State 记录事实和控制信息,Node 处理局部任务,Edge 只负责路由。三者分开以后,系统才有机会把“谁改了什么、走这条路的依据、失败后从哪恢复”说清楚。

在上述提到的客服工单场景里,这三者可以一一对应:

对象在工单里的含义例子
State这一单当前已经知道什么run_id、ticket_id、text、evidence、verified、write_status
Node某一步具体做什么分类、补证、验证、写回复、人工接管
Edge下一步去哪里退款、技术、人工、自动回复

客服工单中的 State Node Edge 协作关系

一条典型工单路径可以拆成这样:

  1. 用户提交文本后,State 里先保存 ticket_id 和原始内容。
  2. classify 节点读取 text,写入 intent 和 confidence。
  3. Edge 根据 intent 把请求送到 refund_check、faq_search 或 human_review。
  4. refund_check 或 faq_search 继续往 State 里追加 evidence。
  5. verify 节点读取 evidence 和 confidence,写入 verified、needs_human、risk_flags。
  6. Edge 再根据 verified 决定走 auto_reply 还是 human_review。
  7. auto_reply 先准备 idempotency_key,submit_auto_reply 再写入 write_status 和 external_operation_id。

注意,边的判断条件也要落到对应的字段上:

所在位置判断字段下一跳
classify 之后confidence < 0.8human_review
classify 之后intent = refundrefund_check
classify 之后intent = techfaq_search
verify 之后needs_human = truehuman_review
verify 之后verified = trueauto_reply
submit_auto_reply 之后write_status = confirmed结束
submit_auto_reply 之后write_status = unknown / failedhuman_review

对于节点职责继续拆分:

  • classify 只判断意图和置信度。
  • refund_check 只补订单和支付证据。
  • faq_search 只补技术问题证据。
  • verify 只判断是否能够放行。
  • auto_reply 只准备回复提交参数。
  • submit_auto_reply 只执行外部写入。
  • human_review 只接管例外路径。

节点设计要看职责边界,不看自然语言步骤。一个节点如果同时承担分类、补证、写回复和提交动作,后面再加恢复和人工介入就会很难收。更稳的做法是让每个节点只对少量字段负责,让边去决定下一跳。

3.3 状态更新与 reducer ​

状态设计决定图能不能稳定运行。状态字段最好分成四类:

字段类型示例更新方式作用
路由字段intent、confidence、route_reason覆盖决定下一跳
证据字段evidence、risk_flags、verification_errors追加保存跨节点共享事实
控制字段verified、needs_human、write_status覆盖表示流程位置
写入字段idempotency_key、external_operation_id稳定写入关联外部动作

追加型字段适合保存多条证据、错误原因和风险标记。覆盖型字段适合保存意图判断、人工分流和提交状态。只读字段不应该被后续节点反向改写。

reducer 的作用是定义字段合并规则。它关注状态更新的语义,不承载业务判断。常见情况有三种:

  • 追加:证据、错误、风险标记逐条累加。
  • 覆盖:意图、置信度、是否需要人工由后续节点更新。
  • 保持:提交后的外部标识尽量稳定,不被后续节点随意改写。

如果字段语义不清,节点就会开始互相覆盖状态,图会变成一段松散的上下文传递。字段过少会逼迫节点偷读上下文,字段过多会把运行结果拖成大对象。比较稳的做法是只保留跨节点确实需要的事实,把临时推理留在节点内部。

放回客服工单里看,reducer 最常见的作用有三种:

  • evidence 可以从 refund_check、faq_search、后续事实校验节点逐条追加。
  • verification_errors 可以从规则校验、事实校验、风险校验阶段逐条累加。
  • write_status 通常只覆盖,不追加,因为提交结果只需要保留最终态。

3.4 验证节点的内部结构 ​

验证节点承担放行判断。它需要把生成结果、证据、风险和外部事实分开处理,避免让同一个模型同时生成回复和放行回复。

常见现象、问题和处理方式如下。

现象问题原因方案注意事项
回复引用了订单状态引用事实可能过期订单工具和回复生成之间存在时间差验证时重新检查关键字段或比对版本高风险写操作前再读一次外部事实
证据数量足够但质量差自动回复可能误导用户证据没有来源、时间和字段边界证据结构化保存来源、时间和摘要只用跨节点需要的事实进入 State
用户内容命中投诉风险自动化路径继续推进风险判断依赖生成模型自检单独执行规则或分类节点命中风险后进入人工处理
规则判断和 LLM 复核冲突放行结果不稳定验证策略没有优先级规则、事实、合规优先,LLM 复核只做辅助失败原因需要写入状态
外部写入即将发生重试可能重复提交幂等键没有稳定来源写入前生成稳定幂等键幂等键不应依赖随机 checkpoint

验证节点可以按四层组织:

  • 规则校验:检查必填字段、置信度、意图范围、回复长度和格式。
  • 证据校验:检查证据来源、数量、时间、关键字段和引用关系。
  • 事实校验:对订单、支付、履约等关键事实执行必要的二次查询。
  • 风险校验:检查投诉、合规、敏感内容、金额风险和人工处理规则。

LLM 复核可以作为补充,用于检查话术是否自然、解释是否完整、证据是否被正确引用。它不适合作为唯一放行条件。

验证节点的时序可以表示为:

3.5 条件路由并行恢复和人工介入 ​

Graph Runtime 的核心模型

Graph Runtime 的执行过程可以拆成七步:

  1. 接收输入,初始化 State。
  2. 调度入口节点。
  3. 节点读取状态,返回局部增量。
  4. reducer 合并增量,生成新的状态快照。
  5. 条件边根据状态选择下一跳。
  6. 关键节点前后写入 checkpoint。
  7. 验证失败、风险升高或工具异常时,把状态快照交给人工处理。

这套模型的重点是状态转移可见。每个节点改了哪些字段、条件边依据哪些字段选择下一跳、失败后从哪个 checkpoint 恢复,都可以被记录下来。

并行场景也适合用图表达。比如技术工单可以同时查 FAQ、故障公告和用户设备信息,然后在一个汇合节点合并证据。Loop 也能通过 prompt 描述并行需求,但运行时很难稳定记录每个分支的输入、输出、耗时和错误。

人工介入需要作为正常路径设计。高风险投诉、证据不足、验证失败、外部写入异常,都应该能进入人工节点。人工节点拿到的内容应包括状态快照、已调用工具、关键证据、失败原因和建议动作。LangGraph 的 interrupt 能力也体现了类似思想:运行可以暂停,等待人工输入后继续。

4. 工程案例实战 ​

4.1 客服退款工单路由 ​

客服退款工单的 Graph 运行路径

这个案例处理一个最小生产流程:

  1. 用户提交工单文本。
  2. classify 判断意图。
  3. 退款问题进入 refund_check,技术问题进入 faq_search,其他问题进入 human_review。
  4. 证据补齐后进入 verify。
  5. 验证通过后进入 auto_reply 准备写入参数。
  6. submit_auto_reply 执行外部系统提交。
  7. 证据不足、置信度低、风险命中或写入异常时进入 human_review。

这张图表达了三个关键点:

  • 业务分支由条件边决定,不藏在一段 prompt 里。
  • 验证节点独立于生成节点,便于接规则、事实和审计。
  • 自动回复是提交动作,需要稳定幂等键,失败后可以从 checkpoint 恢复。

4.2 LangGraph 实现 ​

下面的代码保留了生产系统最容易出问题的几个点:状态增量、条件边、验证节点、人工出口、checkpoint、幂等键和外部写入状态。代码是教学骨架,生产环境还需要持久化 checkpointer、稳定日志、外部系统状态查询和更完整的异常分类。

python
from typing import Annotated, Literal, TypedDict
import operator

from langgraph.checkpoint.memory import InMemorySaver
from langgraph.graph import END, START, StateGraph


WriteStatus = Literal["pending", "confirmed", "unknown", "failed"]


# 图运行期间共享的最小状态。字段按路由、证据、控制和写入分组。
class TicketState(TypedDict, total=False):
    # 运行标识和用户输入。
    run_id: str
    ticket_id: str
    text: str

    # 路由字段,由 classify 节点写入。
    intent: Literal["refund", "tech", "other"]
    confidence: float
    route_reason: str

    # 证据和草稿回复,由查询类节点补充。
    evidence: Annotated[list[str], operator.add]
    draft_reply: str

    # 验证和人工处理字段,由 verify 或写操作节点更新。
    verified: bool
    needs_human: bool
    risk_flags: Annotated[list[str], operator.add]
    verification_errors: Annotated[list[str], operator.add]

    # 外部写操作字段,幂等键生成后应保持稳定。
    idempotency_key: str
    write_status: WriteStatus
    external_operation_id: str


def classify(state: TicketState) -> TicketState:
    # 分类节点只负责产出意图、置信度和路由原因。
    text = state["text"]
    if "退款" in text:
        return {
            "intent": "refund",
            "confidence": 0.92,
            "route_reason": "命中退款诉求",
        }
    if any(keyword in text for keyword in ["报错", "打不开", "登录失败"]):
        return {
            "intent": "tech",
            "confidence": 0.86,
            "route_reason": "命中技术问题",
        }
    return {
        "intent": "other",
        "confidence": 0.54,
        "route_reason": "未命中自动化路径",
    }


def route_from_classify(state: TicketState) -> str:
    # 低置信度请求直接进入人工处理。
    if state["confidence"] < 0.8:
        return "human_review"
    return {
        "refund": "refund_check",
        "tech": "faq_search",
        "other": "human_review",
    }[state["intent"]]


def refund_check(state: TicketState) -> TicketState:
    # 真实系统里这里应查询订单、支付、履约和售后规则。
    return {
        "evidence": ["订单在退款窗口内", "订单未发货", "支付状态为已支付"],
        "draft_reply": "你的订单符合退款条件,可以在订单详情页发起退款。",
    }


def faq_search(state: TicketState) -> TicketState:
    # 技术问题路径只补充 FAQ 和故障公告证据。
    return {
        "evidence": ["FAQ 建议先清理缓存后重试", "最近无登录故障公告"],
        "draft_reply": "请先清理缓存后重试,如仍失败可以补充截图。",
    }


def verify(state: TicketState) -> TicketState:
    # 验证节点集中处理规则、证据、风险和回复完整性。
    errors: list[str] = []
    risk_flags: list[str] = []

    if state.get("confidence", 0) < 0.8:
        errors.append("意图置信度低于自动处理阈值")
    if len(state.get("evidence", [])) < 2:
        errors.append("可引用证据不足")
    if any(keyword in state["text"] for keyword in ["投诉", "曝光", "律师"]):
        risk_flags.append("命中投诉或合规风险")
    if not state.get("draft_reply"):
        errors.append("缺少待发送回复")

    verified = not errors and not risk_flags
    return {
        "verified": verified,
        "needs_human": not verified,
        "verification_errors": errors,
        "risk_flags": risk_flags,
    }


def route_from_verify(state: TicketState) -> str:
    # 验证失败或命中风险后进入人工处理。
    return "human_review" if state.get("needs_human") else "auto_reply"


def auto_reply(state: TicketState) -> TicketState:
    # 这里只准备外部写入参数,不直接提交客服系统。
    ticket_id = state["ticket_id"]
    run_id = state["run_id"]
    return {
        "idempotency_key": f"ticket:{ticket_id}:run:{run_id}:auto_reply",
        "write_status": "pending",
    }


def submit_ticket_reply(
    ticket_id: str,
    reply: str,
    idempotency_key: str,
) -> dict[str, str]:
    # 示例里直接返回成功结果。真实系统应调用客服工单 API。
    return {
        "operation_id": f"reply_{ticket_id}_{idempotency_key[-10:]}",
        "status": "confirmed",
    }


def submit_auto_reply(state: TicketState) -> TicketState:
    # 写操作独立成节点,便于记录提交状态和失败原因。
    try:
        result = submit_ticket_reply(
            ticket_id=state["ticket_id"],
            reply=state["draft_reply"],
            idempotency_key=state["idempotency_key"],
        )
        return {
            "write_status": "confirmed",
            "external_operation_id": result["operation_id"],
        }
    except TimeoutError:
        return {
            "write_status": "unknown",
            "needs_human": True,
            "verification_errors": ["自动回复提交超时,需要按幂等键查询外部系统状态"],
        }
    except Exception as exc:
        return {
            "write_status": "failed",
            "needs_human": True,
            "verification_errors": [f"自动回复提交失败:{type(exc).__name__}"],
        }


def route_from_submit(state: TicketState) -> str:
    # 写入状态未知或失败时,由人工继续确认。
    return "human_review" if state.get("needs_human") else END


def human_review(state: TicketState) -> TicketState:
    # 人工节点接收结构化原因,避免处理人员重读完整上下文。
    reasons = state.get("verification_errors", []) or [state.get("route_reason", "需要人工判断")]
    return {
        "needs_human": True,
        "draft_reply": f"已转人工处理。当前原因:{';'.join(reasons)}",
    }


workflow = StateGraph(TicketState)
workflow.add_node("classify", classify)
workflow.add_node("refund_check", refund_check)
workflow.add_node("faq_search", faq_search)
workflow.add_node("verify", verify)
workflow.add_node("auto_reply", auto_reply)
workflow.add_node("submit_auto_reply", submit_auto_reply)
workflow.add_node("human_review", human_review)

workflow.add_edge(START, "classify")
workflow.add_conditional_edges("classify", route_from_classify)
workflow.add_edge("refund_check", "verify")
workflow.add_edge("faq_search", "verify")
workflow.add_conditional_edges("verify", route_from_verify)
workflow.add_edge("auto_reply", "submit_auto_reply")
workflow.add_conditional_edges("submit_auto_reply", route_from_submit)
workflow.add_edge("human_review", END)

# 示例 checkpointer。生产环境应替换成数据库或其他持久化存储。
checkpointer = InMemorySaver()
app = workflow.compile(checkpointer=checkpointer)

result = app.invoke(
    {
        "run_id": "R202607240001",
        "ticket_id": "T10086",
        "text": "我要退款,订单刚下单两天,还没有发货。",
    },
    config={"configurable": {"thread_id": "ticket:T10086"}},
)

这段代码的工程重点如下:

  • 节点只返回自己负责的状态增量。
  • route_from_classify、route_from_verify 和 route_from_submit 明确表达分支。
  • verify 返回结构化验证结果,不只看证据数量和置信度。
  • auto_reply 用稳定业务字段生成幂等键,避免重试时改变写入标识。
  • submit_auto_reply 单独表达外部写操作,便于记录提交状态和异常。
  • InMemorySaver 用于演示 checkpoint;生产环境应替换成持久化存储。

4.3 一次运行的 state diff 与失败路径 ​

退款请求的正常路径如下:

text
START
  -> classify
  -> refund_check
  -> verify
  -> auto_reply
  -> submit_auto_reply
  -> END

对应的状态变化如下:

text
01 classify
+ intent="refund"
+ confidence=0.92
+ route_reason="命中退款诉求"

02 refund_check
+ evidence=["订单在退款窗口内", "订单未发货", "支付状态为已支付"]
+ draft_reply="你的订单符合退款条件,可以在订单详情页发起退款。"

03 verify
+ verified=true
+ needs_human=false

04 auto_reply
+ idempotency_key="ticket:T10086:run:R202607240001:auto_reply"
+ write_status="pending"

05 submit_auto_reply
+ write_status="confirmed"
+ external_operation_id="reply_T10086_auto_reply"

失败路径也要显式:

text
START
  -> classify
  -> refund_check
  -> verify
  -> human_review
  -> END

进入人工处理的常见原因如下:

  • confidence < 0.8,意图不稳定。
  • evidence 少于两条,证据不足。
  • 订单状态、支付状态或履约状态查询失败。
  • 用户内容命中投诉、合规或高风险规则。
  • 自动回复提交失败,且重试次数达到上限。
  • 自动回复提交超时,外部系统状态无法立即确认。

排障时不需要重读完整上下文,可以直接看三个信息:路径、状态差异、失败节点。这样才能定位是分类错、证据不足、验证规则过严,还是外部系统调用失败。

4.4 写操作失败与恢复路径 ​

外部写操作是生产 Agent 最容易出事故的位置。退款、发券、发短信、自动回复、审批写入都可能在网络超时后处于未知状态。此时直接重试会带来重复提交风险,直接失败又可能丢掉已经成功的操作。

处理顺序建议如下:

  1. 验证通过后生成稳定幂等键。
  2. 提交外部系统时携带幂等键。
  3. 成功返回后记录 external_operation_id 和 write_status="confirmed"。
  4. 超时后记录 write_status="unknown",按幂等键查询外部系统状态。
  5. 查询仍然无法确认时进入人工处理。
  6. 不可恢复错误记录 write_status="failed",同时保留状态快照。

对应时序如下:

这里的关键点是把写操作从回复生成里拆出来。auto_reply 只准备写入参数,submit_auto_reply 才执行外部提交。这样失败、查询、恢复和人工处理都有稳定位置。

5. Graph Engineering 与 Multi-Agent 架构对比 ​

5.1 历史背景和能力来源 ​

Multi-Agent 架构的起点通常是把复杂任务拆给多个具备不同角色、工具或记忆的 Agent。CAMEL 强调 role-playing 方式下的协作对话,AutoGen 把多个可对话 Agent 组织成应用框架,MetaGPT 把软件团队里的 SOP 引入多 Agent 协作,Magentic-One 采用 Orchestrator 统筹任务推进、进度跟踪和重规划。

这些工作解决了一个关键问题:当任务需要不同专家视角时,单个模型上下文很难同时稳定承担规划、执行、复核和沟通。多 Agent 能把职责拆开,让 Planner、Researcher、Coder、Reviewer、Operator 这类角色围绕同一个目标协作。

进入生产流程后,问题会继续往运行时下沉。多个 Agent 之间谁先执行、共享哪些状态、失败后从哪里恢复、人工在哪一步介入、外部写操作如何避免重复提交,这些问题不能只靠角色设定解决。Graph Engineering 关注的正是这些运行时结构。

5.2 关注点差异 ​

架构核心组织方式控制流状态管理验证恢复适用场景生产风险
CAMEL 类角色协作通过角色设定驱动对话由对话轮次推进主要依赖对话上下文依赖角色互评和外部约束研究模拟、任务拆解、协作探索对话发散后路径难复现
AutoGen 类多 Agent 对话多个可对话 Agent 互相调用会话编排和消息路由会话历史和局部记忆可接人工和工具结果需要多角色协作的原型系统状态边界和终止条件需要额外治理
MetaGPT 类 SOP 协作角色按流程产出中间工件SOP 驱动的阶段流转文档和中间产物承载状态通过阶段评审降低偏差软件工程类分工协作SOP 之外的异常路径处理成本高
Magentic-One 类 Orchestrator调度器分配任务并跟踪进度Orchestrator 规划和重规划任务记录、工具结果和上下文通过调度器调整路径开放任务、多工具操作、跨系统任务调度器失误会影响全局路径
Graph Engineering节点、条件边和共享状态图结构显式表达下一跳State、StateDelta 和 reducercheckpoint、独立验证和人工节点多分支、多工具、需审计的生产流程前期状态设计和观测建设成本更高

重点可以概括为三点:

  • Multi-Agent 更关注角色、协作方式和对话拓扑。
  • Graph Engineering 更关注运行时控制流、共享状态、条件路由、恢复和观测。
  • 两者可以组合使用:一个 Agent 可以是图里的节点,一组 Agent 可以封装成子图,外层仍由 Graph 管理分支、状态和恢复。

5.3 在客服工单里的落地关系 ​

客服退款工单如果只做自动回复,Graph 已经能覆盖主要工程问题。classify、refund_check、verify、auto_reply、submit_auto_reply、human_review 这些节点足够表达分支、证据、验证、写入和人工处理。

当场景扩展到跨团队协作时,可以引入 Multi-Agent。例如:

  • 售后 Agent 负责退款政策和订单证据。
  • 技术 Agent 负责故障公告、设备信息和 FAQ。
  • 合规 Agent 负责敏感内容、投诉升级和话术风险。
  • 人工协作 Agent 负责整理交接摘要和建议动作。

这些 Agent 不宜直接通过长对话自由串联。更稳的落地方式是把它们挂到图节点或子图里:

  1. classify 节点决定进入退款、技术、投诉或人工路径。
  2. 路径内部可以调用一个或多个专业 Agent 产出证据。
  3. verify 节点统一检查证据、风险和回复条件。
  4. 外部写操作只在验证通过后执行。
  5. 失败、低置信度或高风险内容进入 human_review。

这样组织后,Multi-Agent 提供专业能力,Graph 提供生产运行结构。系统既能保留多角色协作的表达力,也能保留路径、状态、恢复和审计能力。

6. 技术选型与最佳实践 ​

6.1 Loop Workflow Graph Agent 对比 ​

模式控制流状态管理验证方式可观测性适用场景成本
Prompt Chain固定顺序上下文串联格式或简单规则低摘要、改写、分类低
Loop Engineering执行、验证、修正循环同一上下文为主自检或外部测试中代码修复、检索增强、局部任务中
Workflow代码定义固定流程业务对象或临时状态规则和任务结果中固定审批、批处理、ETL中
Graph Engineering节点、条件边、并行、恢复显式 State 和 reducer独立验证节点和外部事实高多分支、多工具、需审计的 Agent 流程中高
Autonomous Agent模型动态规划路径长上下文和记忆模型自评加少量规则不稳定开放探索、研究型任务高

重点结论:

  • 固定短链路优先用 Prompt Chain 或 Workflow。
  • 单点能力需要反复尝试时使用 Loop。
  • 多分支、多工具、可恢复、需人工处理的流程使用 Graph。
  • 开放目标可以使用 Autonomous Agent,但生产写操作要谨慎限制。

6.2 上线检查与排障路径 ​

上线前至少确认这些工程问题:

  • 每个节点是否只有一个主要职责。
  • 每条条件边是否能从状态字段解释。
  • 状态字段是否区分追加、覆盖和只读。
  • 验证节点是否独立于生成节点。
  • 外部写操作是否在验证之后执行。
  • 外部写操作是否有稳定幂等键。
  • checkpoint 是否能恢复到关键节点前后。
  • 人工处理是否能拿到结构化状态快照。
  • 日志是否包含 run_id、node_id、state_diff、tool_calls、latency、cost、error_type。
  • 测试是否覆盖正常路径、低置信度路径、证据不足路径、工具失败路径和重复提交路径。

Graph 系统的排障顺序建议如下:

  1. 先看 run_id 对应的完整路径,确认请求走过哪些节点。
  2. 再看每个节点的 state_diff,确认字段变化是否符合预期。
  3. 检查条件边的输入字段和路由结果。
  4. 检查工具调用结果、耗时和错误类型。
  5. 检查验证节点的依据,区分证据不足和规则过严。
  6. 检查 checkpoint 是否落在恢复所需的位置。
  7. 检查幂等键是否覆盖所有外部写操作。

6.3 评测体系与自动化评测 ​

Graph 上线后,最容易被误判的是“最终回复看起来正确”。在上述客服工单里,一次回复可能写得通顺,但中间路径已经走错:退款请求走到了技术路径,证据没有补齐就进入自动回复,外部写入失败后没有进入恢复路径,或者重复提交用了不同的幂等键。

这类问题需要按运行结构评测。调研现有 agent 评测和 graph 评测方法后,可以归纳出几个共识:先保存完整运行轨迹,再把轨迹拆成最终输出、路径、中间状态、单步节点和工具调用;确定性问题优先用代码断言,开放性问题再接模型评测和人工抽检;线上失败样本要持续回灌到评测集。落到 Graph Engineering 里,评测对象可以拆成下面几层。

层级评测对象需要判断的问题自动化方式
节点评测单个节点节点是否只改自己负责的字段输入 state,断言 state delta
边评测条件边路由是否符合字段条件构造 state,断言下一跳
状态评测状态更新追加、覆盖、稳定写入是否正确对比 final state 和 state diff
路径评测完整路径请求是否走过预期节点对比实际 path 和 expected path
恢复评测失败路径工具超时、未知写入、重复提交是否可控注入工具异常,断言 checkpoint、幂等键和人工路径
输出评测最终结果回复是否基于证据且话术合规规则评测加模型评测

客服工单的评测用例建议用结构化数据保存。每条用例至少包含四部分:输入、期望路径、关键状态、写操作预期。

json
{
  "case_id": "refund_success_001",
  "input": {
    "ticket_id": "T10086",
    "text": "我要退款,订单刚下单两天,还没有发货。"
  },
  "expected_path": [
    "classify",
    "refund_check",
    "verify",
    "auto_reply",
    "submit_auto_reply"
  ],
  "expected_state": {
    "intent": "refund",
    "verified": true,
    "needs_human": false,
    "write_status": "confirmed"
  },
  "expected_writes": [
    {
      "operation": "submit_reply",
      "idempotent": true
    }
  ]
}

为了让这些用例可以自动执行,Graph 运行时也要输出结构化记录。最小记录如下:

json
{
  "run_id": "run_001",
  "path": ["classify", "refund_check", "verify", "auto_reply"],
  "state_diffs": [
    {
      "node": "classify",
      "diff": {
        "intent": "refund",
        "confidence": 0.92
      }
    }
  ],
  "tool_calls": [
    {
      "node": "submit_auto_reply",
      "tool": "submit_reply",
      "idempotency_key": "ticket:T10086:auto_reply:ckpt_xxx",
      "status": "confirmed"
    }
  ],
  "final_state": {
    "verified": true,
    "write_status": "confirmed"
  }
}

自动化评测先从确定性规则开始。路径、状态、工具调用、幂等键都适合用代码断言。最终回复的语气、解释质量和证据引用,可以再接模型评测或人工抽检。

python
def assert_path(actual: dict, expected: dict) -> None:
    assert actual["path"] == expected["expected_path"]


def assert_state(actual: dict, expected: dict) -> None:
    for key, value in expected["expected_state"].items():
        assert actual["final_state"].get(key) == value


def assert_idempotent_writes(actual: dict) -> None:
    writes = [
        call for call in actual["tool_calls"]
        if call["tool"] == "submit_reply"
    ]
    keys = [call["idempotency_key"] for call in writes]
    assert len(keys) == len(set(keys))


def assert_no_write_before_verify(actual: dict) -> None:
    verify_index = actual["path"].index("verify")
    for call in actual["tool_calls"]:
        write_index = actual["path"].index(call["node"])
        assert write_index > verify_index

评测集来源建议覆盖四类:

  • 线上真实工单抽样,覆盖高频退款、技术、售后和投诉场景。
  • 历史失败案例,覆盖误分类、证据不足、工具超时、重复提交。
  • 人工构造边界输入,覆盖低置信度、混合意图、缺少订单号、高风险话术。
  • 影子运行结果,把新图或新模型旁路运行后产生的差异回灌成新用例。

自动化执行可以分三档。

评测方式触发时机目标
快速回归改 prompt、节点、边、状态字段时防止确定性路径和状态更新被破坏
离线批量评测模型升级、工具变更、版本发布前比较路径准确率、验证拦截率、人工比例、成本和延迟
线上影子评测新 Graph 或新模型准备替换旧版本时用真实输入验证路径差异,不实际执行外部写入

评测指标也要分层看。

指标含义
Path Accuracy实际路径是否符合预期
Routing Accuracy条件边分流是否正确
State Accuracy关键状态字段是否正确
Evidence Coverage回复前是否有足够证据
Validation Recall错误或风险结果是否被拦截
Human Escalation Rate人工介入比例是否合理
Recovery Success Rate失败后是否进入可恢复路径
Duplicate Write Rate外部写入是否重复
Cost / Latency单次运行成本和耗时

注意,路径评测不能写得过死。严格要求每个工具调用顺序会让评测变脆,因为 Agent 有时会找到有效但不同的路径。工程上可以把“必须经过的关键节点”和“允许变动的辅助节点”分开。退款场景必须经过 verify 后才能写入;补证据时先查订单还是先查活动规则,可以给一定容忍度。

最小落地步骤如下:

  1. 准备 100 条标注工单,覆盖退款、技术、其他、投诉、低置信度和工具失败。
  2. 为每条工单标注 expected_path、expected_state 和写操作预期。
  3. Graph 每次运行输出 path、state_diffs、tool_calls、final_state。
  4. 用 pytest 跑确定性断言,失败后直接定位到节点、边或状态字段。
  5. 每次模型、prompt、节点逻辑或状态字段变更后跑快速回归。
  6. 每天或每次发布前跑离线批量评测,记录准确率、人工比例、失败恢复率、成本和延迟。
  7. 线上抽样 transcript 做人工复核,用来校准模型评测和补充失败用例。

这套体系的重点是把 Graph 的结构优势变成可评测对象。只要路径、状态、验证、恢复和写操作能被自动断言,Graph Engineering 的设计质量就可以持续衡量,减少对主观感觉的依赖。

6.4 参考阅读与可借鉴方法 ​

来源可借鉴观点本文采用方式
Addy Osmani Loop Engineering局部执行可以通过执行、验证、修正循环提高质量将 Loop 放在节点内部,避免承担全局流程
Anthropic Building Effective Agents从简单组合模式开始,按任务需要引入 routing、parallelization、orchestrator-workers、evaluator-optimizer用于解释 Prompt Chain、Workflow、Agent Loop 的演进
Anthropic Demystifying evals for AI agentsAgent 评测通常组合代码评测、模型评测和人工评测,并持续阅读 transcript 校准用于补充自动化评测、人工复核和评测集维护
LangGraph Graph APIStateGraph、Node、Edge、reducer 和 conditional edges 构成图运行模型用于定义 Graph Engineering 的运行时对象
LangGraph Persistencecheckpointer 保存线程级状态,持久化存储支持恢复和连续运行用于说明生产环境需要持久化 checkpoint
LangGraph Interrupts图运行可以暂停并等待人工输入后继续用于说明人工处理路径应作为正常流程
LangSmith Evaluate a complex agent复杂 agent 评测可拆成 final response、trajectory 和 single step用于补充 Graph 的路径评测和单节点评测
LangSmith Evaluate a graphgraph 可以评最终输出、中间步骤和单个节点用于补充 Node Eval、Path Eval 和中间状态评测
OpenAI Evaluate agent workflowsagent workflow 评测从 trace 开始,再沉淀 dataset 和 eval run用于补充自动化评测的 trace、数据集和影子评测思路
LangChain 3 Years of Graph Engineering with LangGraph图结构适合表达长期运行、状态化、多步骤 Agent用于补充 Graph Engineering 的方法来源
Temporal Durable Execution长流程需要持久化历史、失败恢复和活动隔离用于补充写操作恢复和状态历史设计
Temporal Error Handling错误处理要区分可重试和不可恢复场景用于补充外部写入失败路径
Airflow DagsDAG 用依赖关系组织任务和调度顺序用于对比 Graph 和传统任务依赖系统

7. 总结与后续优化 ​

Graph Engineering 的核心价值在于把生产级 Agent 流程拆成可运行的图结构。节点承担单一职责,边表达下一跳,状态保存跨节点事实,reducer 处理状态合并,验证节点负责放行判断,checkpoint 支持恢复和人工处理。

Loop Engineering 仍然适合局部任务。它能提高单个节点的执行质量,比如代码修复、检索补证据、数据查询修正。Graph 负责外层流程,把多个 Loop、工具、验证和人工路径组织成可观测的系统。

后续继续深化时,可以补三类内容:

  • 更完整的生产代码,包括持久化 checkpointer、外部系统查询、重试退避和状态追踪。
  • 更细的验证策略,包括引用一致性、权限校验、合规规则和离线评测。
  • 更贴近真实业务的案例,包括金额风险、审批流、人工处理结果回写和跨系统恢复。

最好可以将真实的业务日志,典型场景的 Trace 链路进行重放,不断优化节点和边的条件判断,形成数据到链路的闭环。