T-CPHA 19-2023 自動(dòng)化集裝箱碼頭計(jì)算任務(wù)調(diào)度系統(tǒng)技術(shù)要求

ICS03.220.40CPHA中國(guó)港口協(xié)會(huì)發(fā)布IT/CPHA19-2023前言 II 2規(guī)范性引用文件 3術(shù)語和定義 4系統(tǒng)構(gòu)成 5一般要求 26計(jì)算任務(wù)接口 27計(jì)算任務(wù)分配服務(wù) 38計(jì)算資源管理 6附錄A（資料性）自動(dòng)化集裝箱碼頭計(jì)算任務(wù)調(diào)度系統(tǒng)接口數(shù)據(jù)格式要求 IIT/CPHA19-2023本文件按照GB/T1.1-2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。請(qǐng)注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識(shí)別這些專利的責(zé)任。本文件由中國(guó)港口協(xié)會(huì)提出并歸口。本文件起草單位：上海國(guó)際港務(wù)（集團(tuán)）股份有限公司、哪旺港航智慧科技（上海）有限公司、青島港國(guó)際股份有限公司、上海海勃物流軟件有限公司、上海國(guó)際港務(wù)(集團(tuán))股份有限公司尚東集裝箱碼頭分公司、上海海事大學(xué)、上海熱撲網(wǎng)絡(luò)科技有限公司、青島新前灣集裝箱碼頭有限責(zé)任公司。1T/CPHA19-2023自動(dòng)化集裝箱碼頭計(jì)算任務(wù)調(diào)度系統(tǒng)技術(shù)要求本文件規(guī)定了自動(dòng)化集裝箱碼頭計(jì)算任務(wù)調(diào)度系統(tǒng)的系統(tǒng)構(gòu)成、一般要求、計(jì)算任務(wù)接口、計(jì)算任務(wù)分配服務(wù)和計(jì)算資源管理等技術(shù)要求。本文件適用于自動(dòng)化集裝箱碼頭計(jì)算任務(wù)調(diào)度系統(tǒng)設(shè)計(jì)、建設(shè)與維護(hù)。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T38674信息安全技術(shù)應(yīng)用軟件安全編程指南GB/T39680信息安全技術(shù)服務(wù)器安全技術(shù)要求和測(cè)評(píng)準(zhǔn)則3術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本文件。自動(dòng)化集裝箱碼頭計(jì)算任務(wù)調(diào)度系統(tǒng)C0mputati0naltasksChedulingsystemf0raut0mated自動(dòng)化集裝箱碼頭中，應(yīng)用計(jì)算任務(wù)接口、計(jì)算任務(wù)分配服務(wù)以及計(jì)算資源管理等功能模塊，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化集裝箱碼頭計(jì)算任務(wù)與計(jì)算任務(wù)分配和計(jì)算資源管理的軟件系統(tǒng)。自動(dòng)化集裝箱碼頭生產(chǎn)管理系統(tǒng)和設(shè)備控制系統(tǒng)產(chǎn)生的為實(shí)現(xiàn)特定目標(biāo)所需的計(jì)算活動(dòng)。執(zhí)行自動(dòng)化集裝箱碼頭計(jì)算任務(wù)所需的軟硬件設(shè)備。注：一般為執(zhí)行計(jì)算任務(wù)的應(yīng)用服務(wù)器。4系統(tǒng)構(gòu)成自動(dòng)化集裝箱碼頭計(jì)算任務(wù)調(diào)度系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱“調(diào)度系統(tǒng)”應(yīng)由計(jì)算任務(wù)接口、計(jì)算任務(wù)分配服務(wù)以及計(jì)算資源管理等功能模塊構(gòu)成，見圖1。2T/CPHA19-2023圖1調(diào)度系統(tǒng)構(gòu)成5一般要求5.2調(diào)度系統(tǒng)應(yīng)用服務(wù)器可靠性應(yīng)滿足GB/T9813.3的規(guī)定。5.3調(diào)度系統(tǒng)軟件可靠性應(yīng)滿足GB/T25000.51的規(guī)定。5.4調(diào)度系統(tǒng)應(yīng)用服務(wù)器IP地址應(yīng)統(tǒng)一編址，宜采用IPv6。5.6傳輸網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵鏈路應(yīng)采用冗余設(shè)計(jì)。5.7調(diào)度系統(tǒng)應(yīng)支持計(jì)算資源應(yīng)用服務(wù)器集群部署模式O6計(jì)算任務(wù)接口6.1計(jì)算任務(wù)接口分類計(jì)算任務(wù)接口類別應(yīng)包括：a）計(jì)算任務(wù)接收接口；b）計(jì)算任務(wù)分配接口O6.2計(jì)算任務(wù)接收接口6.2.1計(jì)算任務(wù)接收接口功能應(yīng)包括但不限于下列內(nèi)容：a）接收生產(chǎn)管理系統(tǒng)或設(shè)備控制系統(tǒng)產(chǎn)生的計(jì)算任務(wù)；b）將所接受的計(jì)算任務(wù)下發(fā)給計(jì)算任務(wù)分配服務(wù)；c）接收計(jì)算任務(wù)執(zhí)行結(jié)果；d）將計(jì)算任務(wù)執(zhí)行結(jié)果反債給生產(chǎn)管理系統(tǒng)或設(shè)備控制系統(tǒng)。6.2.2計(jì)算任務(wù)接收接口交互的信息應(yīng)包括計(jì)算任務(wù)接收信息和計(jì)算任務(wù)執(zhí)行結(jié)果反債信息，其中：a）計(jì)算任務(wù)接收信息應(yīng)包括的內(nèi)容和數(shù)據(jù)格式要求見表A.1；b）計(jì)算任務(wù)執(zhí)行結(jié)果反債信息應(yīng)包括的內(nèi)容和數(shù)據(jù)格式要求見表A.2O6.3計(jì)算任務(wù)分配接口6.3.1計(jì)算任務(wù)分配接口功能應(yīng)包括但不限于下列內(nèi)容：a）獲取計(jì)算任務(wù)分配服務(wù)的分配結(jié)果；b）根據(jù)分配結(jié)果將計(jì)算任務(wù)分發(fā)給指定計(jì)算資源應(yīng)用服務(wù)器；3T/CPHA19-2023c）從計(jì)算資源應(yīng)用服務(wù)器獲取計(jì)算任務(wù)執(zhí)行結(jié)果；d）將計(jì)算任務(wù)執(zhí)行結(jié)果反債給計(jì)算任務(wù)分配服務(wù)。6.3.2計(jì)算任務(wù)分配接口交互的信息應(yīng)包括計(jì)算任務(wù)分配信息和計(jì)算任務(wù)執(zhí)行結(jié)果反債信息，其中：a）計(jì)算任務(wù)分配信息應(yīng)包括的內(nèi)容和數(shù)據(jù)格式見表A.3；b）計(jì)算任務(wù)執(zhí)行結(jié)果反債信息應(yīng)包括的內(nèi)容和數(shù)據(jù)格式見表A.4。7計(jì)算任務(wù)分配服務(wù)7.1分配服務(wù)要求7.1.1計(jì)算任務(wù)分配應(yīng)包括：a）正常狀態(tài)的任務(wù)分配；b）異常狀態(tài)的任務(wù)處置與分配。7.1.2計(jì)算任務(wù)分配控制參數(shù)設(shè)置應(yīng)包括但不限于：a）最大滯留時(shí)長(zhǎng)設(shè)置；b）最大應(yīng)答時(shí)長(zhǎng)設(shè)置；c）最大重分配次數(shù)設(shè)置。7.1.3計(jì)算任務(wù)分配基本信息應(yīng)包括但不限于：a）計(jì)算任務(wù)編號(hào)；b）計(jì)算任務(wù)分類；c）計(jì)算任務(wù)優(yōu)先程度；d）計(jì)算任務(wù)內(nèi)容；e）計(jì)算任務(wù)產(chǎn)生方IP地址；f）計(jì)算資源應(yīng)用服務(wù)器IP地址。7.1.4計(jì)算任務(wù)分配時(shí)間信息應(yīng)包括但不限于：a）接收時(shí)間；b）分配時(shí)間；c）響應(yīng)時(shí)間；d）結(jié)束時(shí)間。7.1.5計(jì)算任務(wù)分配狀態(tài)信息應(yīng)包括但不限于：a）接收成功；b）分配成功；c）分配失??；d）任務(wù)執(zhí)行中；e）執(zhí)行完成；f）執(zhí)行失敗。7.1.6計(jì)算任務(wù)分配統(tǒng)計(jì)信息應(yīng)包括但不限于：EQ\*jc3\*hps17\o\al(\s\up7(Σ),Σ)EQ\*jc3\*hps10\o\al(\s\up10(I),I)EQ\*jc3\*hps10\o\al(\s\up6(i),i)EQ\*jc3\*hps10\o\al(\s\up7(1Si),1R)ix100%............................................................（1）式中：A—計(jì)算任務(wù)分配服務(wù)整體成功率；i——計(jì)算任務(wù)；I—計(jì)算任務(wù)總數(shù)；si—計(jì)算任務(wù)i的分配狀態(tài)是否為分配成功，是則取值1，否則取值0；4T/CPHA19-2023Ri—計(jì)算任務(wù)i的分配狀態(tài)是否為接收成功，是則取值1，否則取值0（計(jì)算任務(wù)i接收成功，b）各計(jì)算資源應(yīng)用服務(wù)器的計(jì)算任務(wù)執(zhí)行完成率，其計(jì)算按公式（2=EQ\*jc3\*hps17\o\al(\s\up7(Σ),Σ)EQ\*jc3\*hps10\o\al(\s\up10(I),I)EQ\*jc3\*hps10\o\al(\s\up5(i),i)EQ\*jc3\*hps20\o\al(\s\up6(1c),1D)EQ\*jc3\*hps11\o\al(\s\up5(ij),ij)根100%...........................................................式中：Bj——計(jì)算資源應(yīng)用服務(wù)器j的計(jì)算任務(wù)執(zhí)行完成率；cij—計(jì)算任務(wù)i是否被分配到計(jì)算資源應(yīng)用服務(wù)器j并且狀態(tài)為執(zhí)行完成，是則取值1，否則ij—計(jì)算任務(wù)i是否被分配到計(jì)算資源應(yīng)用服務(wù)器j，是則取值1，否則取值0。E=EQ\*jc3\*hps17\o\al(\s\up7(Σ),Σ)EQ\*jc3\*hps10\o\al(\s\up10(I),I)EQ\*jc3\*hps10\o\al(\s\up5(i),i)EQ\*jc3\*hps11\o\al(\s\up6(1Fi),1R)ix100%............................................................（3）式中：E——計(jì)算任務(wù)執(zhí)行完成率；Fi—計(jì)算任務(wù)i的分配狀態(tài)是否為執(zhí)行完成，是則取值1，否則取值0。ii-ki...........................................................................（4）式中：i—計(jì)算任務(wù)i的應(yīng)答時(shí)長(zhǎng)；i—計(jì)算任務(wù)i的響應(yīng)時(shí)間；ki—計(jì)算任務(wù)i的分配時(shí)間。Lii-Ni 式中：Li——計(jì)算任務(wù)i的處理時(shí)長(zhǎng)；Mi—計(jì)算任務(wù)i的結(jié)束時(shí)間；Ni—計(jì)算任務(wù)i的接收時(shí)間。 式中：i—計(jì)算任務(wù)i的滯留時(shí)長(zhǎng)。i=x100%.....................................................................（7）式中：i—計(jì)算任務(wù)i的分配效率。式中： ΣIi=1uivitwt.....................................................................（8）ot—單位時(shí)間t內(nèi)的計(jì)算任務(wù)數(shù)據(jù)吞吐量；ui—計(jì)算任務(wù)i的數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)；5T/CPHA19-2023wi—單位時(shí)間t的秒數(shù)。j）計(jì)算任務(wù)分配統(tǒng)計(jì)宜按照計(jì)算任務(wù)類型、計(jì)算任務(wù)所屬模塊分別進(jìn)行統(tǒng)計(jì)；k）計(jì)算任務(wù)分配統(tǒng)計(jì)宜記錄各指標(biāo)的最小值、最大值、平均值以及與平均值之間的標(biāo)準(zhǔn)差等信息。7.2分配原則7.2.1優(yōu)先性根據(jù)自動(dòng)化集裝箱碼頭作業(yè)場(chǎng)景對(duì)計(jì)算任務(wù)宜按優(yōu)先程度進(jìn)行分類，見表1。表1計(jì)算任務(wù)優(yōu)先程度分類計(jì)算任務(wù)分類計(jì)算任務(wù)內(nèi)容優(yōu)先程度設(shè)備控制類岸橋控制1場(chǎng)橋控制1水平運(yùn)輸設(shè)備控制1實(shí)時(shí)決策類裝卸指令決策1選位決策1岸橋調(diào)度2場(chǎng)橋調(diào)度2水平運(yùn)輸設(shè)備調(diào)度2水平運(yùn)輸路徑規(guī)劃2信息識(shí)別2作業(yè)計(jì)劃類船舶計(jì)劃3泊位計(jì)劃3配載計(jì)劃3堆場(chǎng)計(jì)劃3岸橋作業(yè)路計(jì)劃3其他類數(shù)據(jù)查詢4數(shù)據(jù)共享4數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)5注：數(shù)值越小優(yōu)先程度越高。7.2.2實(shí)時(shí)性7.2.2.1設(shè)備控制類計(jì)算任務(wù)分配響應(yīng)時(shí)間宜不大于100ms。7.2.2.2實(shí)時(shí)決策類計(jì)算任務(wù)分配響應(yīng)時(shí)間宜不大于200ms。7.2.2.3作業(yè)計(jì)劃類計(jì)算任務(wù)分配響應(yīng)時(shí)間宜不大于500ms。7.2.2.4其他類計(jì)算任務(wù)分配響應(yīng)時(shí)間宜不大于1000ms。7.2.3均衡性7.2.3.1計(jì)算任務(wù)分配應(yīng)避免單臺(tái)計(jì)算資源應(yīng)用服務(wù)器負(fù)載過大。7.2.3.2計(jì)算任務(wù)分配應(yīng)避免同一類型計(jì)算資源應(yīng)用服務(wù)器負(fù)載標(biāo)準(zhǔn)差過大。7.2.4利用率7.2.4.1計(jì)算任務(wù)分配應(yīng)提高各應(yīng)用服務(wù)器整體利用率。6T/CPHA19-20237.2.4.2設(shè)備控制類計(jì)算任務(wù)與實(shí)時(shí)決策類計(jì)算任務(wù)宜分配至多核高并發(fā)應(yīng)用服務(wù)器。7.2.4.3作業(yè)計(jì)劃類計(jì)算任務(wù)宜分配至高主頻計(jì)算密集型應(yīng)用服務(wù)器。7.2.4.4其他類計(jì)算任務(wù)宜根據(jù)實(shí)際作業(yè)場(chǎng)景需求選擇合適的應(yīng)用服務(wù)器進(jìn)行分配。7.3分配策略7.3.1分配策略類型計(jì)算任務(wù)分配服務(wù)的分配策略類型應(yīng)包括：a）正常狀態(tài)的任務(wù)分配策略；b）異常狀態(tài)的任務(wù)處置與分配策略。7.3.2正常狀態(tài)的任務(wù)分配策略7.3.2.1計(jì)算任務(wù)應(yīng)按優(yōu)先程度由高到低進(jìn)行分配，計(jì)算任務(wù)優(yōu)先程度相同時(shí)宜按計(jì)算任務(wù)產(chǎn)生的時(shí)間順序進(jìn)行分配。7.3.2.2計(jì)算資源應(yīng)用服務(wù)器應(yīng)根據(jù)實(shí)時(shí)性、均衡性和利用率原則進(jìn)行分配，分配因素應(yīng)包括但不限于：a）應(yīng)用服務(wù)器為啟用狀態(tài)；c）應(yīng)用服務(wù)器內(nèi)存使用率最低；d）應(yīng)用服務(wù)器滯留計(jì)算任務(wù)數(shù)量最少。7.3.3異常狀態(tài)的任務(wù)處置與分配策略7.3.3.1計(jì)算任務(wù)分配超過設(shè)置的最大滯留時(shí)長(zhǎng)仍無法分配到應(yīng)用服務(wù)器時(shí)，應(yīng)結(jié)束計(jì)算任務(wù)分配工作，發(fā)出報(bào)警信息，并向計(jì)算任務(wù)產(chǎn)生方反債異常狀態(tài)信息，由計(jì)算任務(wù)產(chǎn)生方重新發(fā)起計(jì)算任務(wù)請(qǐng)求。7.3.3.2計(jì)算任務(wù)分配超過設(shè)置的最大應(yīng)答時(shí)長(zhǎng)，計(jì)算資源應(yīng)用服務(wù)器仍無響應(yīng)時(shí)，應(yīng)根據(jù)分配策略重新為計(jì)算任務(wù)分配應(yīng)用服務(wù)器。7.3.3.3計(jì)算任務(wù)分配失敗后，應(yīng)根據(jù)分配策略重新分配應(yīng)用服務(wù)器。重分配次數(shù)達(dá)到設(shè)置的最大重分配次數(shù)后仍無法分配應(yīng)用服務(wù)器，應(yīng)結(jié)束本次計(jì)算任務(wù)分配工作，發(fā)出報(bào)警信息，并向計(jì)算任務(wù)產(chǎn)生方反債異常狀態(tài)信息，由計(jì)算任務(wù)產(chǎn)生方重新發(fā)起計(jì)算任務(wù)請(qǐng)求。8計(jì)算資源管理8.1計(jì)算資源管理對(duì)象與功能8.1.1計(jì)算資源管理對(duì)象應(yīng)包括但不限于：a）高并發(fā)應(yīng)用服務(wù)器；b）計(jì)算密集型應(yīng)用服務(wù)器；c）其他應(yīng)用服務(wù)器。8.1.2計(jì)算資源管理功能應(yīng)包括但不限于：a）計(jì)算資源注冊(cè)與注銷；b）計(jì)算資源狀態(tài)管理。8.2計(jì)算資源注冊(cè)與注銷8.2.1注冊(cè)所需的信息應(yīng)包括但不限于：a）計(jì)算資源應(yīng)用服務(wù)器IP地址；b）計(jì)算資源應(yīng)用服務(wù)器端口號(hào)；c）計(jì)算資源應(yīng)用服務(wù)器CPU核數(shù)；7T/CPHA19-2023d）計(jì)算資源應(yīng)用服務(wù)器GPU核數(shù)；e）計(jì)算資源應(yīng)用服務(wù)器總內(nèi)存大?。籪）計(jì)算資源應(yīng)用服務(wù)器類型；g）可執(zhí)行計(jì)算任務(wù)內(nèi)容列表。8.2.2注銷所需的信息應(yīng)包括但不限于：a）計(jì)算資源應(yīng)用服務(wù)器IP地址；b）計(jì)算資源應(yīng)用服務(wù)器端口號(hào)。8.3計(jì)算資源狀態(tài)管理8.3.2可被分配計(jì)算任務(wù)的計(jì)算資源應(yīng)用服務(wù)器應(yīng)處于啟用狀態(tài)。8.3.3當(dāng)計(jì)算資源應(yīng)用服務(wù)器無響應(yīng)時(shí)應(yīng)自動(dòng)將其狀態(tài)設(shè)為禁用，并發(fā)出報(bào)警；當(dāng)計(jì)算資源應(yīng)用服務(wù)器恢復(fù)響應(yīng)時(shí)應(yīng)自動(dòng)將其狀態(tài)設(shè)為啟用，并發(fā)出提示信息。8.3.4計(jì)算資源應(yīng)用服務(wù)器運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控的內(nèi)容應(yīng)包括但不限于：CPU負(fù)載、GPU負(fù)載、內(nèi)存使用量、網(wǎng)絡(luò)流量。8.3.5各項(xiàng)監(jiān)控內(nèi)容應(yīng)設(shè)定報(bào)警國(guó)值，監(jiān)控指標(biāo)大于等于國(guó)值的90%時(shí)應(yīng)進(jìn)行預(yù)警，監(jiān)控指標(biāo)達(dá)到或超過國(guó)值時(shí)應(yīng)進(jìn)行報(bào)警。8.3.6當(dāng)應(yīng)用服務(wù)器需進(jìn)行版本升級(jí)、參數(shù)修改等操作時(shí)，應(yīng)將計(jì)算資源應(yīng)用服務(wù)器設(shè)為維護(hù)狀態(tài)。操作完成后應(yīng)將計(jì)算資源應(yīng)用服務(wù)器設(shè)為啟用狀態(tài)。8T/CPHA19-2023（資料性）自動(dòng)化集裝箱碼頭計(jì)算任務(wù)調(diào)度系統(tǒng)接口數(shù)據(jù)格式要求A.1計(jì)算任務(wù)接收接口數(shù)據(jù)格式要求見表A.10表A.1計(jì)算任務(wù)接收接口數(shù)據(jù)格式要求字段名稱英文字段名類型長(zhǎng)度選擇狀態(tài)說明計(jì)算任務(wù)編號(hào).計(jì)算任務(wù)唯一標(biāo)識(shí)計(jì)算任務(wù)內(nèi)容.計(jì)算任務(wù)具體內(nèi)容信息計(jì)算任務(wù)分類4.計(jì)算任務(wù)所屬分