新基建浪潮下對(duì)數(shù)據(jù)中心運(yùn)維的思考

陳 南，林永生

(1. 福州市城鄉(xiāng)建總集團(tuán)有限公司，福州 350007；2. 武夷裝修工程(福州)有限公司，福州 350001)

0 引言

2015年9月，國務(wù)院發(fā)布了促進(jìn)大數(shù)據(jù)發(fā)展的行動(dòng)計(jì)劃，這已經(jīng)成為一項(xiàng)國家發(fā)展戰(zhàn)略。此后大數(shù)據(jù)政策層出不窮，直至2018年中央經(jīng)濟(jì)工作會(huì)議重新定義了“新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)”。今年3月中共中央政治局常務(wù)委員會(huì)更是第一次把“數(shù)據(jù)中心”單獨(dú)提出來，列入新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)范疇。數(shù)據(jù)中心行業(yè)在“新基建”概念下，受到各方關(guān)注迎來了歷史發(fā)展機(jī)遇?！靶禄A(chǔ)設(shè)施”已經(jīng)加速，對(duì)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的需求急劇增加，數(shù)據(jù)中心無論是作為底層的基礎(chǔ)設(shè)施還是作為智能城市的“大腦”，無論是在原來的基礎(chǔ)設(shè)施擴(kuò)張還是在新的建設(shè)中都將快速增長(zhǎng)。數(shù)據(jù)中心規(guī)模擴(kuò)張以后，設(shè)備數(shù)量呈倍數(shù)增長(zhǎng)，設(shè)備種類也大大增多，如何實(shí)現(xiàn)海量設(shè)備的統(tǒng)一管理，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)到網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)動(dòng)，提高運(yùn)維效率，降低運(yùn)維成本，是大規(guī)模數(shù)據(jù)中心急需解決的問題。

在數(shù)據(jù)中心的全生命周期中，運(yùn)維階段時(shí)間最長(zhǎng)、成本投入最多、信息量最大、工作流程最復(fù)雜，是數(shù)據(jù)中心價(jià)值實(shí)現(xiàn)的最重要階段，但在建設(shè)期也最容易被忽視。只有事先對(duì)數(shù)據(jù)中心進(jìn)行系統(tǒng)的運(yùn)行和維護(hù)，從價(jià)值實(shí)現(xiàn)的角度來規(guī)劃和設(shè)計(jì)“新的基礎(chǔ)設(shè)施”，才能保證數(shù)據(jù)中心投入使用后使用壽命更長(zhǎng)、成本更低、信息管理和控制更加有效、工作流程更加規(guī)范。

1 數(shù)據(jù)中心運(yùn)維階段存在的問題

數(shù)據(jù)中心大型化之后，人工運(yùn)維已經(jīng)弊端盡顯，根據(jù)2017年數(shù)據(jù)中心行業(yè)趨勢(shì)調(diào)研結(jié)果顯示,高達(dá)93.7% 的受訪者表示，運(yùn)維中心管理層認(rèn)為數(shù)據(jù)中心運(yùn)維人員短缺，不同技能水平梯隊(duì)短缺；而受限于薪資、職業(yè)前景等多種因素，人員離職率高,系統(tǒng)運(yùn)維管理經(jīng)驗(yàn)難以傳承。另據(jù)Ponemon研究所的調(diào)查報(bào)告中的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，2016年數(shù)據(jù)中心中斷事故中，高達(dá)22%來自于人為失誤；因此，獲得合格、熟練和負(fù)責(zé)任的操作人員來支持?jǐn)?shù)據(jù)中心的運(yùn)行和維護(hù)已成為一個(gè)重大問題。在未來數(shù)據(jù)中心大規(guī)模建設(shè)前提下，運(yùn)維人員缺口明顯，人工運(yùn)維顯然不能適應(yīng)將來的建設(shè)發(fā)展趨勢(shì)。

首先，規(guī)模超大帶來的人員、組織和效率的變化。數(shù)據(jù)中心運(yùn)維工作中，50%的人力消耗在日常巡檢工作中，且多依賴于運(yùn)維人員的眼看耳聽。依據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，1萬m2以內(nèi)的數(shù)據(jù)中心所需人工巡檢時(shí)間以每次2～4h計(jì)算；如今的大型及超大型數(shù)據(jù)中心，其基礎(chǔ)設(shè)施的系統(tǒng)復(fù)雜程度遠(yuǎn)超以往，只具有中小機(jī)房運(yùn)維經(jīng)驗(yàn)的業(yè)主就會(huì)“捉襟見肘”，因此需要根據(jù)各系統(tǒng)特性及規(guī)模聘用更多的運(yùn)維人員，管理各類人員的難度和成本相應(yīng)增高。其次，以往規(guī)模較小的數(shù)據(jù)中心，運(yùn)維人員接觸的多為380/220V設(shè)備；現(xiàn)在由于系統(tǒng)規(guī)模大，往往市電引入、供配電設(shè)備、制冷機(jī)組、柴油發(fā)電機(jī)組均以10kV電壓等級(jí)供電居多，對(duì)運(yùn)維人員的維護(hù)安全要求提升。另一方面，由高密度機(jī)柜和大規(guī)模數(shù)據(jù)中心帶來的風(fēng)險(xiǎn)越來越集中，一旦發(fā)生事故，其影響面更大。因此，運(yùn)行維護(hù)管理的重點(diǎn)突出，對(duì)運(yùn)行維護(hù)能力的要求也越來越高。

在運(yùn)維過程中，需要依靠各種儀表、傳感器全面實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)中心各系統(tǒng)的諸多數(shù)據(jù)，如用電量、電壓、電流、溫濕度、水量及風(fēng)量等，以便于及早發(fā)現(xiàn)問題，并通過預(yù)先制定的預(yù)警機(jī)制及相應(yīng)的操作流程處理相關(guān)問題。同時(shí)，科學(xué)匯總、分類這些測(cè)量數(shù)據(jù)還可以為運(yùn)維人員指定應(yīng)急、節(jié)能措施提供指導(dǎo)依據(jù)。

數(shù)據(jù)中心運(yùn)維涉及專業(yè)系統(tǒng)多、運(yùn)維工具也是紛繁復(fù)雜，由此而來的是各個(gè)專業(yè)和崗位的維護(hù)人員就會(huì)采用各自的工具來支撐各自的維護(hù)工作。這種從“小機(jī)房時(shí)代”就沿用的管理模式，由于沒有統(tǒng)籌管理，實(shí)際上存在諸多問題。

首先，運(yùn)維團(tuán)隊(duì)需要一個(gè)統(tǒng)一的、高度集成的軟件來獲得所需要的可視化信息，在此基礎(chǔ)上如果需要維護(hù)多個(gè)運(yùn)維工具運(yùn)轉(zhuǎn)，也對(duì)運(yùn)維管理提出了更高要求，增加運(yùn)維難度。其次，各系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)由于格式、協(xié)議不同，難以互聯(lián)互通，如果各系統(tǒng)需要協(xié)作進(jìn)行數(shù)據(jù)建模、預(yù)測(cè)分析就非常困難。最后，由于各類運(yùn)維工具開發(fā)時(shí)間不同開發(fā)水平不同、甚至開發(fā)能力不夠?qū)I(yè)的工具，其數(shù)據(jù)的采集與維護(hù)非常困難，數(shù)據(jù)的更新與同步是亟待解決的問題。

因此對(duì)于數(shù)據(jù)中心運(yùn)維管理團(tuán)隊(duì)來說，迫切需要有一個(gè)頂層管理體系及平臺(tái)能夠統(tǒng)一、同時(shí)管理到IT設(shè)備和基礎(chǔ)設(shè)施，并且可以協(xié)助完成多個(gè)作業(yè)程序的管理及執(zhí)行。

2 DCIM系統(tǒng)對(duì)運(yùn)維的積極意義

DCIM 是對(duì)傳統(tǒng)環(huán)境控制系統(tǒng)的改進(jìn)，將信息技術(shù)與設(shè)備管理相結(jié)合，形成一個(gè)高度集成化、集中化的管理數(shù)據(jù)中心關(guān)鍵設(shè)備、集中監(jiān)控、容量規(guī)劃平臺(tái)。涵蓋了軟件、硬件和傳感器等，通過對(duì)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的分析和整理，能夠大幅度提升數(shù)據(jù)中心的可靠性和運(yùn)維效率。

以市電斷電為例，運(yùn)維人員可能會(huì)同時(shí)接到若干系統(tǒng)的報(bào)警信息，UPS整流器關(guān)閉故障、饋電線路失壓故障、進(jìn)線線路失壓故障等，如何在錯(cuò)綜復(fù)雜的報(bào)警信息中梳理出真實(shí)故障點(diǎn)對(duì)運(yùn)維人員是一個(gè)考驗(yàn)，更遑論還要在電力監(jiān)控系統(tǒng)、UPS監(jiān)控系統(tǒng)、PDU監(jiān)控系統(tǒng)之間來回切換查看所浪費(fèi)的時(shí)間。

然而，DCIM工具出現(xiàn)后，以更科學(xué)、更智能的管理系統(tǒng)，為數(shù)據(jù)中心運(yùn)維實(shí)現(xiàn)了更好地保障效果。

(1)協(xié)助數(shù)據(jù)中心識(shí)別和處理影響IT系統(tǒng)可用性的關(guān)鍵設(shè)備故障，提高數(shù)據(jù)中心的工作效率和穩(wěn)定性。將場(chǎng)地設(shè)施和IT基礎(chǔ)設(shè)施相互關(guān)聯(lián)起來，告知管理人員數(shù)據(jù)中心設(shè)備使用率，以及哪些設(shè)備冗余可降低能源消耗，提高能源效率。

(2)協(xié)助運(yùn)維人員實(shí)時(shí)掌握數(shù)據(jù)中心關(guān)鍵參數(shù)及能源、空間等使用情況，便于及時(shí)調(diào)整以提高資源使用率，并且降低運(yùn)營成本，有效避免錯(cuò)誤決策。根據(jù)研究報(bào)告顯示，一套優(yōu)秀的DCIM系統(tǒng)，在正確、科學(xué)地應(yīng)用后能為數(shù)據(jù)中心節(jié)省20%以上的總運(yùn)營成本。

(3)DCIM在掌握了能源、空間等使用情況后，就能夠根據(jù)資源使用情況優(yōu)化機(jī)架的設(shè)備布局。

(4)通過AI學(xué)習(xí)，基于電能和設(shè)備使用率的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，通過建立準(zhǔn)確的基礎(chǔ)設(shè)施容量視圖，幫助運(yùn)維團(tuán)隊(duì)減少容量過剩的開支以及因降低容量導(dǎo)致不足的風(fēng)險(xiǎn)；使團(tuán)隊(duì)深入了解每一個(gè)設(shè)備的能源消耗，從而采取切實(shí)可行的措施，有效地節(jié)約能源，幫助數(shù)據(jù)中心未來規(guī)劃。

(5)在管理資產(chǎn)方面，DCIM可以在其管理的數(shù)據(jù)中心建立資產(chǎn)模型，通過預(yù)設(shè)一些場(chǎng)景條件，幫助運(yùn)維人員了解變更項(xiàng)目時(shí)(如新增、遷移等)，對(duì)數(shù)據(jù)中心內(nèi)電力、制冷和場(chǎng)地的影響，從而根據(jù)建模預(yù)判結(jié)果改善服務(wù)，加速IT設(shè)備部署速度。

(6)能夠幫助管理團(tuán)隊(duì)快速訪問有關(guān)站點(diǎn)、地板區(qū)域、機(jī)架容量、電源消耗、熱量輸出、承重與網(wǎng)絡(luò)連接等方面的詳細(xì)信息，由此可以快速且靈活地應(yīng)對(duì)業(yè)務(wù)需求變化。

(7)DCIM可將數(shù)據(jù)以詳細(xì)圖表方式進(jìn)行友好的呈現(xiàn)，使復(fù)雜的IT基礎(chǔ)設(shè)施，數(shù)據(jù)中心、機(jī)架和機(jī)架內(nèi)所有IT元素以可視化的方式呈現(xiàn)給管理者，從而有序地管理，提高管理效率。

DCIM系統(tǒng)的高度集成，主要價(jià)值就是在于打通場(chǎng)地基礎(chǔ)設(shè)施和IT基礎(chǔ)設(shè)施的組織和信息斷層，整合數(shù)據(jù)中心各個(gè)專業(yè)的子系統(tǒng)，統(tǒng)一管理平臺(tái)提供了可視化運(yùn)維的基礎(chǔ)，實(shí)時(shí)監(jiān)控、分析基礎(chǔ)設(shè)施的相關(guān)數(shù)據(jù)，能夠有效提高數(shù)據(jù)中心運(yùn)維管理的效率，同時(shí)對(duì)故障的預(yù)判和及時(shí)處理也提供了保障。DCIM 作為一種全面管理數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施的方法和手段，位于各專業(yè)子系統(tǒng)的頂層，也是目前數(shù)據(jù)中心運(yùn)維管理系統(tǒng)的頂層設(shè)計(jì)。

3 可視化運(yùn)維

在數(shù)據(jù)中心DCIM系統(tǒng)中，為了方便操作和簡(jiǎn)化維護(hù)人員的工作，有必要建立一個(gè)可視化的維護(hù)模式，使現(xiàn)有的系統(tǒng)變得更加簡(jiǎn)單。數(shù)據(jù)中心內(nèi)的各個(gè)系統(tǒng)要做到專業(yè)化，至少需要幾年時(shí)間來磨合完成；但是，使用可視化的操作和維護(hù)管理，使用圖形化的手段進(jìn)行清晰有效的溝通，并使用圖形來顯示數(shù)據(jù)中心的整體情況，可以幫助操作和維護(hù)人員實(shí)時(shí)控制資源的利用，最大限度地提高管理水平。

可視化運(yùn)維管理系統(tǒng)，以可視化作為重要管理手段，將數(shù)據(jù)中心機(jī)房?jī)?nèi)分散的多種專業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)、資產(chǎn)管理系統(tǒng)、運(yùn)維流程管理系統(tǒng)融合在一起，組成一個(gè)統(tǒng)一界面；建立統(tǒng)一的監(jiān)控、預(yù)警、資產(chǎn)管理以及空間規(guī)劃，規(guī)范數(shù)據(jù)中心管理流程；改變監(jiān)控、數(shù)據(jù)孤島現(xiàn)象，并保障機(jī)房運(yùn)維過程有據(jù)可依；系統(tǒng)支持操作界面?zhèn)€性化自定義，包含控制終端、運(yùn)行終端和后臺(tái)系統(tǒng)一體化，滿足用戶后期場(chǎng)景自主維護(hù)需求；數(shù)據(jù)中心機(jī)房整體結(jié)構(gòu)、設(shè)備分布情況都可以直觀顯現(xiàn)?？梢暬\(yùn)維涵蓋以下幾個(gè)方面。

(1)機(jī)房環(huán)境可視化，根據(jù)數(shù)據(jù)中心實(shí)際場(chǎng)景，逐個(gè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)中心內(nèi)部各類設(shè)備的具體信息，通過軟件3D建模，真實(shí)體現(xiàn)機(jī)柜級(jí)和機(jī)架級(jí)IT設(shè)備以及各個(gè)動(dòng)力設(shè)備的精確信息、位置，多視角、多維度分層呈現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境。

(2)資產(chǎn)管理可視化、可視化系統(tǒng)，使資產(chǎn)和組態(tài)管理直觀易用;快速檢索和定位目標(biāo)設(shè)備，方便檢索設(shè)備信息、設(shè)備安裝使用信息、設(shè)備所有權(quán)信息、設(shè)備操作維護(hù)信息及相關(guān)操作手冊(cè)，維修人員不必進(jìn)出機(jī)房，清楚掌握數(shù)據(jù)中心的資產(chǎn)狀況;該系統(tǒng)提供了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的界面，通過數(shù)據(jù)中心建立資產(chǎn)自動(dòng)化監(jiān)控和管理設(shè)備，與第三方資產(chǎn)管理系統(tǒng)無縫集成，實(shí)現(xiàn)資產(chǎn)自動(dòng)化管理。

(3)對(duì)容量管理進(jìn)行可視化，形象化容量數(shù)據(jù)，按照分類、分級(jí)給出數(shù)據(jù)中心的空間容量、功率容量和承載能力并進(jìn)行計(jì)算，操作維護(hù)人員可以宏觀地控制整個(gè)資源利用率，并根據(jù)設(shè)備類型或相關(guān)指標(biāo)設(shè)置進(jìn)行空間搜索，快速找到合格的設(shè)備空間，實(shí)現(xiàn)空間、電力和承載能力的精細(xì)管理。

(4)監(jiān)控可視化，為機(jī)房?jī)?nèi)的配電柜、空調(diào)、UPS 等從環(huán)境監(jiān)控、安防監(jiān)控到網(wǎng)管和應(yīng)用監(jiān)控，提供統(tǒng)一數(shù)據(jù)查看面板和閃爍告警提醒，并與監(jiān)控對(duì)象的物理屬性實(shí)時(shí)關(guān)聯(lián)，靈活查看設(shè)備實(shí)時(shí)參數(shù)、運(yùn)行狀態(tài)、告警信息以及歷史運(yùn)行狀態(tài)，快速定位故障設(shè)備, 精確掌控各系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，大幅度提升 IT 運(yùn)行的可用性。

(5)運(yùn)維管理可視化，通過前述建立的3D模型與數(shù)據(jù)中心各類監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，當(dāng)發(fā)生故障時(shí)可以自動(dòng)定位到故障點(diǎn)，并在模型上直觀顯示；運(yùn)維人員可以通過定位信息快速獲取設(shè)備運(yùn)行狀況、運(yùn)維相關(guān)信息(IP、系統(tǒng)、維護(hù)變更等)、上下級(jí)相關(guān)系統(tǒng)設(shè)備等，對(duì)于預(yù)判故障處理及處理策略都有很大幫助。數(shù)據(jù)中心內(nèi)溫/濕度的監(jiān)控及優(yōu)化工作對(duì)IT設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行很重要，設(shè)計(jì)階段往往采用CFD模擬的方式驗(yàn)證氣流組織的合理性，對(duì)于運(yùn)維階段，由于設(shè)備上架管理是動(dòng)態(tài)變化的，不能僅依靠氣流模擬，需要通過把溫濕度傳感器采集的數(shù)據(jù)有機(jī)組織，繪制實(shí)時(shí)溫度云圖，以不同顏色標(biāo)注溫度分布細(xì)節(jié)，實(shí)現(xiàn)機(jī)房?jī)?nèi)的熱點(diǎn)區(qū)域?qū)崟r(shí)顯示，為運(yùn)維保障和設(shè)備上架提供有力參考。

(6)配線管理可視化，線纜管理一直是“老大難”，有序的線纜管理與無序的線纜管理相比，沒有線纜管理的數(shù)據(jù)中心是“災(zāi)難性”的。在線纜數(shù)據(jù)管理上要求系統(tǒng)能夠直觀呈現(xiàn)光纖、網(wǎng)線、配電等線纜的上下游端口的精確連接信息。每一條線纜，無論其連接的是IT設(shè)備還是機(jī)電設(shè)備，線纜管線連接信息都直觀可查，方便運(yùn)維人員查找。

數(shù)據(jù)中心機(jī)房管理可視化管理是運(yùn)維人員的需求直接推動(dòng)的，是一種創(chuàng)新的IT管理手段，通過三維建模，將以往各自獨(dú)立的子系統(tǒng)整合在一起，直觀清晰地展現(xiàn)在一個(gè)統(tǒng)一界面，有利于運(yùn)維人員高效應(yīng)對(duì)突發(fā)事件，同時(shí)利用系統(tǒng)內(nèi)建的專家數(shù)據(jù)庫幫助運(yùn)維人員決策網(wǎng)絡(luò)布局。

4 結(jié)束語