[论文解读] The SOXS scheduler for remote operation at LaSilla:Concept and design

Marco Landoni, D. R. Young+47 more|arXiv (Cornell University)|Dec 23, 2020

Astronomy and Astrophysical Research参考文献 9被引用 5

一句话总结

本文介绍了SOXS调度器，这是一个基于Docker、Flask和AWS构建的高可用、基于Web的RESTful应用程序，旨在为智利拉西拉天文台的欧洲南方天文台NTT望远镜实现远程观测的动态调度。该系统整合了来自巡天项目的暂现源探测结果，对GTO和ESO项目时间进行优先级排序，并支持实时、逐夜调度，具备自动警报功能，并与ESO的P2系统同步。

ABSTRACT

In this paper we present the SOXS Scheduler, a web-based application aimed at optimising remote observations at the NTT-ESO in the context of scientific topics of both the SOXS Consortium and regular ESO proposals.This paper will give details of how detected transients from various surveys are inserted, prioritised, and selected for observations with SOXS at the NTT while keeping the correct sharing between GTO time (for the SOXSConsortium) and the regularly approved observing time from ESO proposals. For the 5-years of operation ofSOXS this vital piece of software will provide a night-by-night dynamical schedule, allowing the user to face rapid changes during the operations that might come from varying weather conditions or frequent target of opportunity (ToO) observations that require a rapid response. The scheduler is developed with high available and scalable architecture in mind and it implements the state-of-the-art technologies for API Restful application like Docker Containers, API Gateway, and Python-based Flask frameworks.

研究动机与目标

• 设计一个可扩展、可靠的调度器，用于欧洲南方天文台NTT望远镜的远程运行，同时支持SOXS Consortium的GTO时间与常规ESO项目申请时间。
• 通过将多个巡天项目探测到的暂现源整合到统一的调度流程中，实现对目标机会（ToO）暂现源的快速响应。
• 通过自动化优先级排序与访问控制，确保SOXS GTO用户与ESO项目用户之间观测时间的公平透明共享。
• 在夜间因天气变化或紧急观测需求而需动态调整时，支持实时更新与警报，实现调度的动态调整。
• 采用Docker、API网关和数据库复制技术，构建高可用的云原生架构，提升系统运行的韧性。

提出的方法

• 调度器以基于微服务的现代Web应用程序实现，采用Flask框架与RESTful API。
• 系统通过Docker容器化，并部署在商业云平台（AWS或Digital Ocean）的自动伸缩组上，通过API网关实现负载均衡。
• 使用关系型数据库实现持久化存储，并配置故障转移副本，以确保高可用性与数据持久性。
• 应用程序支持多种用户角色：科学团队、管理员与操作员，每类角色拥有独立的界面与权限控制。
• 科学团队界面支持观测块（OBs）的列表显示、过滤与管理，包括紧急OBs的处理、星等编辑，以及与ESO P2系统的同步。
• 访客执行序列（VES）界面支持夜间执行的OBs动态选择、重新排序与同步，提供实时状态更新，并通过电子邮件、短信与浏览器通知实现警报推送。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何通过集中式、实时调度器高效管理多个巡天项目在ESO NTT共享观测时间内产生的暂现源目标？
• RQ2 哪些架构模式可确保在动态运行条件下，远程调度系统具备高可用性与低延迟响应？
• RQ3 基于Web的调度器如何与ESO现有的P2系统和Marshall服务器集成，以实现无缝执行与状态同步？
• RQ4 自动化警报与用户通知在实现对时间关键型观测的快速响应中起到何种作用？
• RQ5 云原生、容器化架构如何支持对关键天文调度系统所需的可扩展性与故障容错能力？

主要发现

• SOXS调度器成功实现了对ESO NTT望远镜观测的动态、逐夜调度，支持GTO与ESO项目时间的自动化优先级排序。
• 系统支持在夜间对访客执行序列（VES）进行实时更新，可快速适应天气变化或紧急ToO目标的需求。
• 通过使用Docker容器、API网关与自动伸缩组，系统在高API负载下仍能保持高可用性与水平可扩展性。
• 通过配置故障转移能力的数据库复制机制，确保了数据的弹性与系统在主数据库故障时的持续运行。
• 调度器与ESO的P2系统及Marshall服务器实现集成，支持OB状态同步、发现图生成与安全OB存储。
• 系统提供基于角色的访问控制，为科学团队、管理员与操作员提供专用界面，支持通过电子邮件、短信与浏览器通知实现紧急OB的自动化警报。