數據中心可視化運維平臺的設計

劉杰

安徽電信規劃設計有限責任公司 安徽 合肥 230031

引言

BIM技術是一種應用于工程設計建造管理的數據化工具，通過參數模型整合各種項目的相關信息，在項目策劃、運行和維護的全生命周期過程中進行共享和傳遞，使工程技術人員對各種建筑信息做出正確理解和高效應對，為設計團隊以及包括建筑運營單位在內的各方建設主體提供協同工作的基礎，在提高生產效率、節約成本和縮短工期方面發揮重要作用[1]。

1 平臺設計理念

1.1 數據中心管理現狀

數據中心作為信息化工作的重要載體，其安全可靠的運行對于信息化工作的開展具有非常重要的價值?？梢钥吹降氖牵S著云計算應用的不斷推廣，數據中心的規模將不斷擴大，針對數據中心運維管理工作的要求也將不斷增加，其復雜度和難度也將相應增加。數據中心的運維工作大體分為自運維和代維兩種模式，如何高效自運維和高效管理代維團隊成為數據中心管理者面臨的一個切實問題。

目前數據中心機房都具備完善的監控系統，在基礎動力環境、IT設備、網絡設備的日?？煽窟\行領域都部署了完善的監控系統，相關監控數據雖然分布在不同的子系統上，也已經完成了相關監控運行數據的統一集中收集和查看的功能。

1.2 新一代數據中心管理需求

隨著新的數據中心機房不斷的投入運行，信息中心對數據中心機房管理的任務和復雜度在不斷提高，已有的數據中心管理手段存在著一定的不能完全滿足數據中心管理者的需求。

傳統的各類監控手段能夠解決的是數據中心宏觀環境的基本運行狀態和各類IT資源的運行狀況。除了這些基本的自動化監控手段之外，針對多中心、物理分散管理的現狀，如何采用有效的信息化手段實現對人員工作的效率提升和高效管理是一個重要課題，如下幾個就是目前存在的幾個急需完善補充的方面[2]：

1.2.1 如何針對多地數據中心機房，建立一套規范標準化的機房值班、巡檢和現場作業系統？日常機房設備上下架如何進行有效規劃和管理？考慮到機房與實際管理人員在物理位置上的分散性，如何有效地在遠程就能實現對機房內設備上下架的有效指導和維護？如何實現運維人員進入機房就能夠知道如何操作，而不用必須在機房內進行實際的現場觀摩才能知道怎么操作？

1.2.2 考慮到各個機房的物理分散性和目前監控系統的多樣性，如何直觀有效的通過集中統一的Protal樣式將多個不同監控系統的信息進行統一展現和設備告警的快速定位？

1.2.3 如何標準化不同機房基礎設施運維技術如何進行不同運維人員之間的高效傳遞和共享？如何方便新的運維人員快速了解數據中心的布局和運維方式方法？

1.3 數據中心基礎設施可視化管理平臺建設思路

數據中心基礎設施可視化管理平臺的設計理念就是從數據中心線上線下一體化、規范化運維思路出發，通過可視化的手段切實有效實現多地、物理分散的數據中心基礎設施線上線下一體化管理。

通過可視化（2D+3D+PAD）的方式實現對數據中心基礎設施的細粒度管理、做到將線下數據中心機房資源1:1的完整復制到線上系統，同時基于可視化的手段實現人工線下操作，線上快速同步，真正做到方便一線運維，同時方便后臺監管。

基于可視化平臺的線上線下資源的高度一致，平臺可以切實幫助用戶實現通過線上規劃指導線下運維工作的機房遠程管理模式，從而解決物理分散、多數據中心機房的管理復雜性問題，切實有效實現線下運維工作的線上快速更新。

數據中心基礎設施可視化管理平臺同時充分利用3D技術在信息整合、空間展示、設備建模、空間計算和能耗管理等方面的優勢，能夠充分整合現有的各類監控系統、形成一個多屏、統一監控的展現界面。最終在利用已有數據中心的監控運維手段的同時，實現對如下數據中心運維管理不足的彌補，主要體現在[3]：①設備資產精細化建模和管理精細化；②數據中心空間和能耗管理的直觀化和高效化；③建立數據機房的統一監控多屏展現界面，同時展示不同機房、不同監控系統的監控數據。

2 系統功能設計

數據中心基礎設施可視化管理平臺主要功能模塊包括有以下幾個方面：

2.1 數據中心資產可視化管理

資產可視化管理模塊是實現可視化管理平臺的核心基礎，系統通過對用戶現有數據中心機房的各類IT設備資產的可視化、精細化建模，有效補充現有CMDB管理的功能盲區，為實現線上數據中心機房的管理打下一個基礎。

資產可視化模塊主要利用二維可視化和三維可視化相結合的功能，實現一線人員方便維護、管理人員方便查看的效果。同時系統實現了利用PAD版的資產維護功能，方便一線運維人員進行機房內現場操作，同時再基于現有的PAD版功能進行后期機房巡檢等功能。

2.1.1 三維可視化的IT資產瀏覽功能。平臺中的環境展示功能是用于直觀展現數據中心的地理位置（包括數據中心園區周邊商場、加油站、變電站等設施物理布局）、園區環境、樓宇內機房布局、機房內的機柜信息展現幾個層面。我司系統允許用戶從最外層的地圖式導航模式進行三維場景的快速切換。

2.1.1.1 數據中心機房設施展現。數據中心機房設施展現支持數據中心樓宇中的分層展現，方便用戶直觀瀏覽數據中心樓層中的機房、動力環境房間的布局展現。同時支持用戶自行編輯樓層所需要展現的信息內容，包括機房數量、機柜數量、等級等內容。

2.1.1.2 數據中心機柜設施展現。數據中心機柜設施信息展現支持機房內機柜狀態，包括“未啟用”、“空閑”、“啟用”和“預占”4種狀態，同時可以顯示機房的等級等描述信息，亦可以支持機房的機柜空間使用分布狀態。

2.1.2 動環類資產三維瀏覽。數據中心基礎設施可視化管理平臺可以無縫完整的支持動環類設備，包括諸如空調、UPS、配電柜、各類高低壓開關柜、柴油發電機、溫濕度探頭等設備對象的可視化管理，同時支持向供電、供水管路的可視化管理，方便用戶在三維實景中直觀快速的管理各類動環類資源。

2.2 數據中心容量可視化管理

數據中心在日常運行中，存在的監控軟件無法有效的獲知數據中心空間、承重、配電和信息接入點方面的信息，導致在有實際機房設備上下架操作時，運維人員必須要進入機房逐個機柜分析方可判斷出合適的設備擺放位置，同時這種純靠人工的排查方法很容易造成判斷失誤和資源的無法高效利用。

數據中心基礎設施可視化管理平臺支持用戶在三維場景中直觀查詢數據中心當前的空間、承重、配電和信息接入點的使用情況，并允許用戶根據這些資源的使用情況進一步合理分配放置設備的機柜資源對象。

2.2.1 機柜空間使用情況展現。系統支持按照機柜的連續空閑U數進行按照機房、某個區域進行查詢，快速掌握滿足連續空間的機柜信息，也可以按照機房、區域進行查詢。

2.2.2 機房承重信息查詢?？梢詫祿行牡某兄厝萘恳?D形式做可視化展示，可設定單位機柜承重指標，系統根據當前機柜的承重與用戶設置的承重指標，以不同顏色展示出機柜承重分布；同時系統允許用戶自行設定最大承重值和高低區間范圍，方便用戶直觀的確定當前機房中的承重分布狀況。

2.2.3 機房用電能耗展現?？梢詫祿行牡碾娏θ萘恳?D形式做可視化展示，允許用戶設定單位機柜電力容量，同時自行設定高低區間范圍，方便用戶直觀的確定當前機房中的用電能耗分布狀況。

2.3 數據中心三維一體化監控平臺

數據中心監控展示功能包括數據中心動環系統的展示實現和IT類設備的運行狀態展示實現，本次項目中用戶還提到針對不同地區訪問數據中心的時延丟包的實時立體展現。

2.3.1 動環監控模塊。動力環境監控模塊是專門用于3D系統與第三方動力環境監控系統進行數據對接后的效果展示，幫助用戶實時展現動力環境的UPS、空調、漏水、溫濕度探頭等的實時監控和告警信息。

2.3.2 IT設備運行狀態展現。運行狀態和告警管理模塊主要是用于在三維場景中實時展現IT設備的運行狀態，以及系統中產生的各種告警信息，系統支持IT設備級的CPU和內存利用率的使用情況展現，相關數據都是通過Web Service接口從第三方系統中獲取。

2.3.3 告警信息管理?？梢暬脚_支持通過Web Service結果定期獲取系統中的告警信息，快速定位當前IT環境中產生的各種告警源，通過可視化的動態效果直觀展示當前存在告警的機柜信息，同時點擊機柜后，可以展現具體的告警設備信息。

2.4 數據中心演示可視化模塊

2.4.1 動畫錄制?？梢暬脚_中的動畫錄制模塊是我司系統的一個特色功能，動畫錄制模塊允許用戶根據自身的需要任意選擇相關的場景節點，組成一個動畫序列，針對每個動畫節點，可以編輯相關的字幕和動畫停留時間，用戶后期可以根據自己的需要自動播放相關的動畫。

2.4.2 場景漫游。三維場景漫游功能是實現用戶以第一人稱視角在三維場景中進行實景瀏覽，系統支持在外景層面和機房內層面的實景漫游操作。

2.4.3 走馬燈展示功能。為了方便用戶直觀了解三維場景中相關資源和運行信息的分布，三維可視化平臺支持在三維場景中采用走馬燈的形式進行機柜級、設備級和性能數據級的展現形式，最大程度上直觀展現出相關IT資源的構成和運行狀態。

2.5 可視化維護工具

三維場景的有效維護是可視化平臺中的一個重要功能，可視化平臺提供了一個可以供用戶自己使用的3D場景編輯器和模型自動更新上傳的功能，這些工具的存在極大地方便了用戶進行快速自如的三維場景編輯和維護的工作。

2.5.1 3 D場景編輯器。可視化平臺在實際用戶現場運行過程中，會面臨的一個比較多的維護工作是設備模型更新的操作，因為用戶現場的設備會隨著業務系統的不斷增加而變化。實際數據中心中的空調、UPS、機柜等大型設備也會由于設備服役年限的變化發生增加和減少。

可視化平臺提供一個獨立的場景編輯器幫助用戶自主維護三維場景，類似于數據中心外景、樓層空間布局圖、空調、UPS、機柜等大型獨立設備一般來說在數據中心投入運行后，一次布局而成，中間發生頻繁變動的次數較少，所以在發生變動時，可視化平臺通過獨立的場景編輯文件來完成，由用戶編輯獨立的格式為.db的地圖文件來實現對這些大型設備的場景維護。

三維場景編輯器支持直接導入用戶通過3DMAX工具生成的場景文件，免去了用戶再從頭搭建機房框架的煩瑣工作。用戶只需要在實際的機房空間中放置相關的獨立大型設備，諸如機柜、橋架、空調、UPS等即可完成整個機房的環境搭建。

2.5.2 3 D設備模型管理。針對普通IT設備，如服務器、網絡設備、存儲設備和刀籠、刀片等，目前可視化平臺已經能夠支持的設備類型已達1000種左右，包括相關設備的模型和板卡模塊，下圖示例了目前系統中支持的主流設備列表。

3 結束語

數據中心可視化運維平臺以可視化作為重要管理手段，對數據中心資產設備，資源設備運行狀況等進行全面監控和管理，包括基礎設備監控和基礎設備管理兩大功能模塊。通過采集設備、傳輸設備和管理設備等，將數據中心機房內分散的多種專業監控系統、資產管理系統、運維流程管理系統融合在構建數據中心的全息圖景中；建立統一監控、統一預警、統一資產管理以及統一空間規劃，并提供規范化的系統管理流程；改變監控、數據孤島現象，并保障機房運維過程有據可依。