DB21T 4457-2026 應用系統工程 工程架構設計規范

ICS35.080CCSL7721DB21/T4457—2026I前言 2規范性引用文件 3術語和定義 4基本要求 25極限狀態設計方法 25.1通用要求 25.2軟件運行極限狀態 35.3承載能力極限狀態 36工程架構設計 46.1通用要求 46.2約束和依賴條件 46.3工程架構規格 56.4應用系統生命周期 76.5工程架構設計方案選擇 87指標體系 87.1主要內容 87.2數據生產能力指標 87.3極限狀態指標 87.4應用軟件系統指標 87.5系統運行模式 87.6界面與交互指標 97.7綜合技術經濟指標 98設計圖與工程量清單 98.1設計圖要求 98.2工程量清單規格要求 9DB21/T4457—2026本文件按照GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結構和起草規則》的規定起草。請注意本文件的某些內容可能涉及專利。本文件的發布機構不承擔識別專利的責任。本文件由遼寧省工業和信息化廳提出并歸口。本文件起草單位：大連昆騰數據科技有限公司、大連市大數據中心、國家計算機網絡應急技術處理協調中心、大連市友誼醫院、大連市財政事務服務中心、榮科科技股份有限公司、大連市工程咨詢協會、大連軟件行業協會、中國（遼寧）自由貿易試驗區營口片區管委會數字經濟發展局、營口自貿區建設發展有限公司、大連百致科技發展有限公司、大連華屹工程咨詢有限公司、大連新聞傳媒集團、大連正潤科技有限公司、遼寧雨溪項目管理咨詢有限公司、中電云計算技術有限公司、大連市甘井子區大數據中心、大連竹方工程咨詢有限公司、大連億豐科技有限公司。本文件主要起草人：于鋒、王江、譚躍、段剛、趙鶴、賈瑄、趙世宏、武毅、王璐、張文革、馬雙翼、劉斌、馮艷爽、劉永超、宋秋、徐慧、劉俊江、王佳駒、宋悅、吉長軍、吉慶、朱明、時鳳燕、婁巍、邢宇、裴鑫、王鵬、田野、楊光、陳春聲、智靖淼、榮憲波、葛文躍、陳曉云、趙志明、朱善彬、宋惠妍、王啟章。本文件發布實施后，任何單位和個人如有問題和意見建議，均可以通過來電和來函等方式進行反饋，我們將及時答復并認真處理，根據實際情況依法進行評估及復審。本文件歸口單位通訊地址：沈陽市北陵大街45-2號，聯系電話本文件起草單位通訊地址：大連市沙河口區星河二街25號1單元38層6-1,5-2號，聯系電話DB21/T4457—20261應用系統工程工程架構設計規范本文件規定了信息技術應用系統工程架構設計的基本內容、設計方法、指標體系和設計圖要求。本文件適用于相關組織在新建、擴建、改建的應用系統工程項目中開展工程架構設計活動。2規范性引用文件下列文件中的內容通過文中的規范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應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/T1526-1989信息處理數據流程圖、程序流程圖、系統流程圖、程序網絡圖和系統資源圖的文件編制符號及約定DB21/T3756-2023應用系統工程應用軟件工程量清單規范DB21/T3757-2023應用系統工程工程造價咨詢規范DB21/T3758-2023應用系統工程初步設計文件規范DB21/T3759-2023應用系統工程關鍵性評價指標DB21/T4456-2026應用系統工程應用軟件架構設計規范3術語和定義DB21/T3756-2023、DB21/T3757-2023、DB21/T3758-2023、DB21/T3759-2023界定的以及下列術語和定義適用于本文件。3.1工程架構engineeringarchitecture應用系統的基本概念和屬性以及實現和演化原則。3.2應用系統applicationsystem以應用軟件為主要建設內容的系統，通常包括應用軟件系統、運行環境、外部實體與用戶構成。3.3極限狀態limitstate應用系統保持可靠、穩定、安全運行時的狀態，通常由一組閾值來表示。超過閾值時，應用系統運行可能會出現不穩定、超時、或無法運行等狀況。3.4軟件運行極限狀態limitstateofsoftwarerunning運行環境保持良好狀態時，應用系統所允許的最大數據處理容量和在線用戶訪問量。3.5承載能力極限狀態ultimatelimitstate構成運行環境的主要設備、支撐軟件、網絡傳輸允許達到的最大利用率。DB21/T4457—202623.6魯棒性robustness應用系統抵抗故障和干擾的能力，即在各種故障和干擾情況下，應用系統能夠保證功能運行正確且數據能夠得到正確處理。3.7極限狀態設計方法limitstatedesignmethod不使應用系統超越某種規定的極限狀態的設計方法。4基本要求工程架構設計應以經確認的需求規格說明書為基礎進行設計。工程架構設計應符合以下要求：a)工程架構設計內容一般應包括：應用系統架構說明、機房環境選擇、計算環境設計、終端環境設計、安全環境設計、網絡環境設計、存儲備份系統、界面與交互設備設施、驗證與測試環境。應用系統架構說明和驗證與測試環境以外的內容統稱為運行環境或基礎設施；b)應以應用系統設計使用年限作為確定設備規格的主要依據；c)應明確應用系統極限狀態指標并以此為基礎進行設計；d)應設計存儲備份系統或提出備份介質保存要求，滿足業務數據保存、軟件備份以及應用系統遷移、重建、改建需要。長期使用、永久使用的應用系統運行環境以及采用購買第三方服務方式建設應用系統運行環境時，應設計獨立的存儲備份系統；e)應采取臨時安全措施，保證應用系統建設期間的數據安全；f)應為數據管理系統設計能夠獨立運行、單獨管理的設備設施，以滿足年度數據集、數據資產、主數據/參考數據等數據生產、管理與決策支持需求；g)對密碼技術、數字簽名技術、加密設備、安全設備等列入網絡關鍵設備和網絡安全專用產品目錄的技術與設備，應設計安全隔離措施，明確檢測認證要求；h)需單獨建設驗證與測試環境、備份環境或災備系統時，應作為新建項目或新建應用系統進行設計；i)數據中心與機房、土建、智能建筑、綜合布線、視頻監控、門禁、遠程會議等建設內容應按國家現有標準規范進行設計。5極限狀態設計方法5.1通用要求極限狀態設計方法是指對影響應用系統運行的因素（業務量變化、資源約束、環境影響）進行綜合分析，對需求規格說明書規定的數據生產能力、性能效率、操作限制、運行模式、采購限制、非功能等要求，提出極限狀態指標以滿足設計要求。應用系統極限狀態包括軟件運行極限狀態和承載能力極限狀態。工程架構設計和應用軟件架構設計應相互驗證、迭代和遞歸，對數據生產能力、并發能力、設備資源利用率等指標進行測試和優化，以獲得最佳的應用系統架構設計方案。當工程架構包含多個應用系統時，應分別計算每個應用系統的極限狀態。當多個應用系統共用設備時，應考慮虛擬化軟件、I/O分配等額外資源消耗。極限狀態指標應在應用系統質量檢測合格、運行環境下安裝調試完成和性能優化后，由具有相應能力的測試機構進行測試。DB21/T4457—202635.2軟件運行極限狀態5.2.1軟件運行極限狀態認定軟件運行極限狀態應以保證應用系統的魯棒性為基本原則，以應用軟件性能效率作為核心指標。以下情形應認為超過了正常運行極限狀態：a)應用系統持續性超過最大生產能力，且無法通過技術措施解決；b)應用系統出現嚴重安全隱患并導致應用系統難以保持安全可靠運行狀態，且無法通過技術措施解決；c)應用軟件系統性能效率下降并對業務造成嚴重影響。如：作業完成時間和響應時間超過用戶最長可忍耐時間。5.2.2軟件運行極限狀態指標軟件運行極限狀態應重點監測數據生產能力、安全性、數據質量等方面的指標，包括：a)最大數據生產能力、最大在線用戶數和最大并發用戶數；b)主要作業用戶最長可忍耐響應時間和最長可忍耐作業完成時間。最長可忍耐作業完成時間應根據數據生產能力進行計算；c)主要作業的平均周轉時間、平均吞吐量等指標；d)訪問控制性、數據加密正確性、內部數據抗訛誤性、數字簽名使用率、系統日志保留滿足度等信息安全性要求；e)設備可訪問性、數據更新的時間延遲、數據值可跟蹤性、數據可用性比率、數據可用概率、數據可恢復性比率等數據質量要求。5.3承載能力極限狀態5.3.1承載能力極限狀態認定承載能力極限狀態應以保證運行環境可用性為基本原則，以應用軟件的正常運行、降級運行、應急運行、安全運行等運行模式的資源使用率為主要監測目標，保證應用系統魯棒性。以下情形應認為超過了承載極限狀態：a)應用軟件因訪問量過大或超過運行資源限制而持續性失去響應或響應時間超過用戶最長可忍耐時間，且無法采取技術措施緩解或恢復；b)應用軟件經常性出現功能缺失、信息丟失等情況，且無法恢復；c)應用軟件系統可用性與運行時間異常，且無法恢復。5.3.2承載能力極限狀態指標承載能力極限狀態應重點監控運行環境資源的使用率，包括：a)應用軟件的可用性與運行時間。如：設備（移動設備、虛擬機等）能夠訪問并使用應用軟件的時間長度、應用軟件加載時間及對請求的響應時間等；b)應用軟件可用資源百分比。應對運行環境中分配給應用軟件的資源使用情況進行監測，并對數據庫軟件、中間件、虛擬化軟件等支撐軟件的配置變動進行跟蹤。常用資源百分比指標包括：CPU/GPU平均使用率、內存平均使用率、I/O設備平均占用率、平均可用網絡帶寬、可利用存儲容量等。常用資源指標應根據應用系統數據生產能力計算；DB21/T4457—20264c)運行環境嚴重事件監測。對云服務系統、操作系統、數據庫系統、中間件服務系統、消息服務系統、程序語言運行環境、第三方運行支持構件/組件、驅動程序、人工智能運行框架等支撐環境的完整性、可用性等進行監測，對級別為警告和危急的內置事件進行重點監測；d)實例狀態與數量監測。對Web服務、消息服務、數據庫服務等重要服務程序的實例進行監測，評估活躍連接數、會話數量、線程數量、請求延遲、排隊數量、錯誤率、失敗率、緩存命中率等事件進行監測。必要時，應創建包含閾值的自定義事件以提高對故障的檢測能力和處理效率；e)按年度計算的平均失效間隔時間、周期失效率、系統可用性、平均宕機時間、平均故障通告時間、平均恢復時間等可靠性測度。6工程架構設計6.1通用要求工程架構設計應包括：應用系統架構說明、運行環境設計、驗證與測試環境設計等內容。運行環境設計包括：機房選擇、計算環境設計、終端環境設計、安全環境設計、網絡環境設計、存儲備份系統以及界面與交互設備設施。確定工程架構規格與指標時，首先應明確約束和依賴關系，包括：假設與依賴、約束條件、已有信息資源利用、采購限制等內容。工程架構設計除符合本文件要求外，還應符合DB21/T3758-2023的6.3.3的要求。6.2約束和依賴條件6.2.1假設與依賴列出適用于工程架構設計要求的任何假設和依賴，這些條件是設計的基礎：a)需求假設。利益相關方需求規格說明和系統需求規格說明已經審核，業務需求規格已經驗證；b)質量假設。質量需求已經基本明確，產品質量、數據質量、使用質量的測度元素已被定義。6.2.2約束條件描述由外部標準、監管要求或項目限制對系統設計施加的約束，包括：a)法律依據及主要條文的約束；b)監管要求或約束；c)應遵循的標準規范名稱、條文的約束；d)正在執行的標準規范；e)已有的主數據/參考數據/數據資產等對系統的限制或要求；f)對組織全局數據的可用性和可訪問性的可能限制；g)描述在成本和時間范圍內執行項目的限制；h)其他限制，如：技術限制、資源限制、人員限制等。6.2.3已有信息資源利用描述信息資源復用要求，包括：基礎設施、存儲備份資源技術支持資源、運維資源、管理制度等。6.2.4采購限制提供任何將限制供應商選擇的其他項目的總體描述，包括：DB21/T4457—20265a)硬件限制（例如，信號時序要求）；b)與其他應用程序的接口；c)質量要求（例如，技術支持、維修期等）；d)安全方面的考慮因素；e)來自其他系統的限制，包括通過接口從受控系統獲取的實時要求。6.3工程架構規格6.3.1應用系統架構說明應根據DB21/T4456-2026提出的應用系統架構模型，以圖表形式體現機房環境、計算環境、終端環境、安全環境、網絡環境與應用軟件系統之間的關系及構成要素，并描述以下應用軟件系統規格特征：a)應用軟件系統與子系統劃分，描述構成元素及其相互關系：算力與存儲資源、終端設備、網絡鏈路、邏輯數據庫、系統軟件與支撐軟件等；b)描述應用軟件系統的主要規格，包括：應用軟件系統/子系統名稱、數據生產能力、主要性能效率指標、容量指標、外部接口等；c)應用軟件系統與直接用戶的邏輯關系及用戶數量，與終端的對應關系及終端數量、信息呈現設備與輸入控制設備；d)根據應用軟件系統的內存資源配置、存儲容量配置、帶寬要求等資源要求，分別計算最低資源消耗和最高資源消耗范圍，給出計算過程及計算結果；e)根據應用軟件系統定義的極限狀態、運行模式，計算主要計算設備、存儲設備和終端配置最低配置要求；f)描述應用系統網絡安全等級保護級別和密碼應用保護級別；g)如配置了唯一來源的設備/軟件，或使用不可替代產品，則應給出說明和理由。6.3.2運行環境設計6.3.2.1機房環境選擇描述機房要求，明確核心機房環境、備份環境、終端設備基礎設施等內容要求，給出核心機房環境的選擇理由和依據，如：數據安全性要求、技術理由、復用資源等。還應說明以下內容：a)機房基本情況，如：機房級別、電力供應能力、技術支持能力、綜合布線情況、互聯網帶寬、機房服務模式等；b)對存儲核心數據、重要數據的基礎設施、備份環境，應說明機房環境提供商的資質、管理能力、設備生產商等要求；c)應說明數據采集設備、傳感器等物聯網設備的環境要求，包括：供電方式與供電能力、通信方式與速率、基礎結構與防護能力、運行狀態監控、維修維護、運行費用來源等；d)對移動智能終端設備等終端設備，應簡要說明：資產管理與日常維護管理、維修與技術支持方法、運行費用來源等；e)描述設備搬遷、系統遷移等情況。注：核心數據、重要數據是指符合《數據安全法》規定的數據分類分級保護制度要求的數據。6.3.2.2計算環境定義計算環境概念模型，描述應用軟件系統/子系統、設備類型與數量、設備部署等內容：a)明確設備上運行的應用軟件系統/子系統，描述該設備應配置的系統軟件、支撐軟件。應對設備分配唯一標識并同需求基線對應；DB21/T4457—20266b)按照應用軟件系統極限狀態要求，給出計算設備、存儲設備的內存/顯存配置、硬盤容量、帶寬、網絡端口數量等計算過程和結果，并作為最低配置要求；c)給出主要設備的技術支持、維修維護等細節，以滿足設計使用年限要求；d)給出主要設備的物理規格要求、能耗要求和部署位置，包括：物理位置、與其他設備的相互關系等內容；e)明確主要設備的系統軟件、支撐軟件、安裝調試技術要求、工作內容與工作量等內容；f)如配置了唯一來源的設備/系統軟件/支撐軟件等，或使用不可替代產品，則應給出說明和理g)應避免提出技術細節，以保證設計使用年限內設備的可替換性，滿足系統生命周期需要。6.3.2.3終端環境描述應用軟件系統/子系統、終端設備類型與數量、設備部署等內容：a)明確終端設備上運行的應用軟件系統/子系統或主要功能，描述該終端設備應配置的系統軟件、支撐軟件。應對每種終端設備類型分配唯一標識并同需求基線對應；b)應明確單臺終端設備的業務量。必要時，應描述對應算力設備上的業務量；c)應根據應用軟件系統數據值精度要求，給出物聯網設備、輸入輸出設備，如：傳感器、打印機、掃描儀等終端設備的精度要求；d)說明每種類型的物聯網設備環境要求，包括：供電方式與供電能力、基礎結構、電磁防護能力、通信方式與速率、運行狀態監控、維修維護方式等、運行費用來源等；e)給出物聯網設備的物理規格要求、能耗要求、技術支持要求、維修維護要求等內容；f)明確主要終端設備的系統軟件、支撐軟件、部署要求、安裝調試技術要求、工作內容與工作量等內容；g)如配置了唯一來源的終端設備使用不可替代產品，則應給出說明和理由。6.3.2.4安全環境描述應用軟件系統/子系統、終端設備類型與數量、設備部署等內容：a)明確設備的主要安全功能、性能和安全防護范圍，安全防護范圍應描述應用系統名稱、用戶類型、安全風險等內容。應對安全設備分配唯一標識并同需求基線對應；b)按照應用系統極限狀態要求，給出安全設備的安全性能、端口性能與數量等計算過程和結果，并作為最低配置要求；c)描述安全設備部署特點并估算安裝調試工作量；d)明確安全設備的驗收與測試要求，如：檢測報告、自檢、試運行要求、知識產權證明文件以及法律法規要求的其他證明文件；e)如配置了唯一來源的安全設備，或使用不可替代產品，則應給出說明和理由。6.3.2.5網絡環境定義網絡環境概念模型或系統圖，描述網絡環境劃分、設備類型與規格、設備部署等內容：a)應描述計算設備、安全設備、終端設備、存儲備份系統以及應用系統的邏輯位置和運行區域等內容，清晰完整體現網絡區域劃分、鏈路類型、訪問路徑等內容；b)核心數據、重要數據的管理及存儲，應設置單獨區域并同其他區域隔離；c)應合理規劃、分配網絡地址。當使用TCP/IP協議時，應同時支持IPv4和IPv6協議；d)明確網絡設備的類型及數量，對設備分配唯一標識并同基線需求表對應；DB21/T4457—20267e)按照應用系統極限狀態要求，給出網絡設備的網絡性能、端口數量與性能等計算過程和結果，并作為最低配置要求；f)給出網絡設備的主要物理規格要求并估算安裝調試工作量等內容；g)如配置了唯一來源的網絡設備，或使用不可替代產品，則應給出說明和理由。6.3.2.6存儲備份系統存儲備份系統應對程序文件、技術文檔、數據庫、數據文件等應用系統運行所需要的所有電子文件進行備份，能夠實現全量備份、增量備份、差分備份、按時間點恢復、按應用系統恢復、按數據類型恢復等方式。描述存儲備份系統構成、設備類型與數量、設備部署等內容：a)存儲備份系統由存儲設備、管理軟件和備份介質構成；b)明確存儲備份設備的類型及數量，對設備分配唯一標識并同基線需求對應；c)按照應用系統極限狀態要求，給出存儲備份設備的網絡性能、端口數量、容量要求等計算過程和結果，并作為最低配置要求；d)給出存儲備份系統功能規格說明，包括：存儲容量與性能、糾錯和自愈能力、數據保護能力、可維護能力、數據驗證能力、恢復能力、介質類型及最長保存時間、介質數量等；e)單獨描述應用系統重建、遷移等狀況時的技術措施及恢復策略，明確恢復時間目標（RTO）和恢復點目標（RPO）；f)給出設備的主要物理規格要求并估算安裝調試工作量；g)給出主要設備的可替換性和備份介質消耗，滿足系統生命周期需要。6.3.2.7界面與交互設備設施根據應用軟件系統的用戶界面與交互要求，提出須配置的信息呈現、信息控制等輸入輸出設備：a)信息控制設備，即輸入設備，如：鍵盤、鼠標、定位器、操縱桿、軌跡球、觸控板、數位板和覆蓋層、觸控屏、觸控筆和光筆，以及語音和手勢控制設備、體感設備等；b)信息呈現設備，即輸出設備，如：視覺顯示設備、聽覺輸出設備、觸覺反饋設備等。6.3.3驗證與測試環境驗證與測試環境是為了實現需求驗證、性能效率指標驗證、質量與進度檢查等目的。設計時應滿足以下要求：a)一般情況下，應充分利用計算環境、終端環境、網絡環境、安全環境的相關設備設施及已有資源進行設計；b)可以設計必要的設備用于數據采集、格式轉換、數據標注等用途，并明確應用系統驗收后的用途，如：技術培訓、技術支持、運維監測檢測、軟件更新驗證等用途；c)應考慮采取臨時安全措施保證數據安全、信息安全；d)應考慮需求驗證、指標驗證、開發設計驗證、質量與進度檢查等不同階段，提出驗證與測試環境分階段建設內容。6.4應用系統生命周期描述應用系統的設計使用年限、運行階段與退役階段等概念，明確相關依據及技術支持要求：a)明確設計使用年限，給出理由和依據；b)明確運行階段質量保證要求：1)支持機構及技術人員要求；DB21/T4457—202682)技術支持設備、設施與支持軟件要求；3)運行環境設備維修及更換標準；4)備品備件要求及供應方法；5)定期檢測與維護周期；6)運行階段培訓要求；7)故障數據采集與報告；c)明確退役階段的處置要求：1)描述相關設備設施銷毀、儲存、回收或再利用等要求；2)資料、數據歸檔與保存。6.5工程架構設計方案選擇通常，至少應考慮兩種不同的應用系統架構設計方案。工程架構設計方案評選可以采用專家評審、第三方評估、用戶審議等方法。評選時，應說明架構設計方法，明確每種設計方案的投資估算、建設工期、數據生產能力指標、設計使用年限、預期的用戶群體滿意度等主要規格。7指標體系7.1主要內容通過量化指標體現應用系統的設計與施工質量，稱之為應用系統的指標體系。指標體系包括：a)數據生產能力指標；b)極限狀態指標；c)應用軟件指標；d)系統運行狀態與模式；e)界面與交互指標；f)綜合技術經濟指標。7.2數據生產能力指標數據生產能力指標包括：年數據生產能力、日數據生產能力、單位時間數據生產能力、最大數據生產能力、最小連續生產時間、最大在線用戶數、最大并發用戶數等指標構成：a)應根據DB21/T3759-2023提出每個應用系統