基于zabbix的5G融合網(wǎng)絡(luò)高校機(jī)房綜合治理平臺(tái)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

汪超洋

中南財(cái)經(jīng)政法大學(xué) 湖北 武漢 430073

1 研究背景

近年在機(jī)房的管理方面，我校已經(jīng)構(gòu)建多套機(jī)房運(yùn)維監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，針對(duì)各類型機(jī)房、設(shè)備間及配電間等環(huán)境，在主動(dòng)監(jiān)控方面，起到了一定的積極作用。然而在機(jī)房大規(guī)模使用監(jiān)測(cè)解決方案后，出現(xiàn)運(yùn)維工作量大、對(duì)網(wǎng)絡(luò)條件依賴大、運(yùn)維人力投入大等情況。主要表現(xiàn)在以下3個(gè)方面[1]：

1.1 運(yùn)維量提升

動(dòng)環(huán)監(jiān)測(cè)在機(jī)房的應(yīng)用，使得各類設(shè)備的故障情況快速反應(yīng)到管理端，運(yùn)維工作人員需要快速反應(yīng)，尤其是網(wǎng)絡(luò)故障，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)無(wú)法在線處理，需要到現(xiàn)場(chǎng)處理，對(duì)工作量的增加帶來(lái)巨大的壓力。

1.2 網(wǎng)絡(luò)依賴過(guò)重

由于動(dòng)環(huán)監(jiān)測(cè)所有傳感器數(shù)據(jù)傳輸、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備調(diào)試均需要在網(wǎng)絡(luò)暢通的情況下進(jìn)行在線運(yùn)維，視頻畫面還需要高帶寬的保障，一旦機(jī)房斷網(wǎng)，在線運(yùn)維立即失效，所有運(yùn)維工作只能線下進(jìn)行。

1.3 監(jiān)測(cè)平臺(tái)過(guò)多

機(jī)房監(jiān)測(cè)涵蓋了對(duì)機(jī)房攝像頭、機(jī)房環(huán)境狀態(tài)、機(jī)房設(shè)備狀態(tài)、機(jī)房用電狀態(tài)等多內(nèi)容的監(jiān)測(cè)，在傳統(tǒng)方案中每種類型的監(jiān)測(cè)都建立一套獨(dú)立的平臺(tái)，無(wú)法在一個(gè)統(tǒng)一的平臺(tái)上對(duì)機(jī)房的各類數(shù)據(jù)進(jìn)行管理與監(jiān)控，從而降低運(yùn)維效率。

2 平臺(tái)設(shè)計(jì)理念

本文提出的高校機(jī)房綜合治理平臺(tái)基于“安全、可靠、完整、準(zhǔn)確”的基本原則，在zabbix和grafana開(kāi)源平臺(tái)的基礎(chǔ)上，通過(guò)5G CPE將校園網(wǎng)與5G融合，構(gòu)建健壯的網(wǎng)絡(luò)通路，實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)量的測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)控，同時(shí)具備較強(qiáng)的維護(hù)升級(jí)能力及可擴(kuò)展能力。

2.1 zabbix與grafana簡(jiǎn)介

企業(yè)級(jí)分布式監(jiān)控系統(tǒng)Zabbix，是一個(gè)開(kāi)箱即用的成熟解決方案，具備完備的功能，屬于一個(gè)大而全、功能豐富且定制非常靈活的產(chǎn)品，支持多種采集數(shù)據(jù)方式和采集客戶端，支持多個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)硬件、行業(yè)、基礎(chǔ)設(shè)施均沒(méi)有依賴。Zabbix目前已升級(jí)到6.0版本，自帶HA功能，其主要構(gòu)成包括zabbixserver，zabbix-proxy，zabbix-agent三部分，zabbix-agent負(fù)責(zé)采集數(shù)據(jù)，zabbix-proxy負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，zabbix-server負(fù)責(zé)接收并處理數(shù)據(jù)。

Grafana是一套將時(shí)序數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)可視化的開(kāi)源應(yīng)用，可完美匹配zabbix，將zabbix中收集的數(shù)據(jù)較好的展現(xiàn)出來(lái)。

2.2 機(jī)房綜合治理平臺(tái)簡(jiǎn)介

本平臺(tái)實(shí)現(xiàn)的主要功能如下表：

表1 平臺(tái)主要功能

本平臺(tái)具體有如下特點(diǎn)[2]：

①先進(jìn)性：結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際需求，應(yīng)用業(yè)界成熟的產(chǎn)品和技術(shù)+5G的方式，突出5G對(duì)成熟產(chǎn)品和技術(shù)的能力提升；②可靠性：通過(guò)5G網(wǎng)絡(luò)加強(qiáng)機(jī)房的網(wǎng)絡(luò)保障，網(wǎng)絡(luò)不再成為在線運(yùn)維的瓶頸；③準(zhǔn)確性：利用5G的高速傳輸能力，讓監(jiān)控信息快速響應(yīng)能力，實(shí)現(xiàn)及時(shí)告警及準(zhǔn)確定位；④安全性：具備多等級(jí)、多維度的權(quán)限及日志管理，保障系統(tǒng)運(yùn)行安全性；⑤智能性：具備數(shù)據(jù)及告警分析處理功能，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心的智能化管理；⑥系統(tǒng)性：采用頂層設(shè)計(jì)思想，對(duì)接高度集成的一體化監(jiān)控管理系統(tǒng)平臺(tái)；⑦維護(hù)性：融合5G網(wǎng)絡(luò)，采用多鏈路運(yùn)維網(wǎng)絡(luò)，模塊化設(shè)計(jì)架構(gòu)，具備組態(tài)工具，方便系統(tǒng)的組建、維護(hù)及擴(kuò)充；⑧開(kāi)放性：采用開(kāi)源工具ZABBIX搭建靈活平臺(tái)，內(nèi)置業(yè)內(nèi)各種標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)議及接口，便于系統(tǒng)間的互聯(lián)互通及數(shù)據(jù)傳遞，同時(shí)隨業(yè)務(wù)增長(zhǎng)在線彈性擴(kuò)展系統(tǒng)性能。

3 平臺(tái)詳細(xì)方案

3.1 平臺(tái)設(shè)計(jì)方案

整個(gè)系統(tǒng)主要由以下三部分組成：區(qū)域監(jiān)控層、集中監(jiān)控層、中心瀏覽層。各部分的主要作用如下：

區(qū)域監(jiān)控層：在校區(qū)各樓棟?rùn)C(jī)房部署傳感器采集設(shè)備，采集智能電量?jī)x、煙感、浸水、交換機(jī)、路由器的數(shù)據(jù)信息。現(xiàn)場(chǎng)采集設(shè)備采用工業(yè)級(jí)硬件設(shè)計(jì)，具備多層防護(hù)功能；高度集成化，內(nèi)置絕大多數(shù)通用采集協(xié)議如SNMP、MQTT、MODBUS，可隨時(shí)根據(jù)需求進(jìn)行協(xié)議擴(kuò)展。例如通過(guò)modbus協(xié)議在zabbix中接入配電房ups數(shù)據(jù)，只需在zabbix平臺(tái)監(jiān)控項(xiàng)中填寫不同的鍵值內(nèi)容，來(lái)采集modbus從機(jī)對(duì)應(yīng)寄存器的數(shù)據(jù)。

現(xiàn)場(chǎng)采集設(shè)備采用分布式部署方案，任一設(shè)備故障不會(huì)影響其他設(shè)備的正常工作。現(xiàn)場(chǎng)采集層將數(shù)據(jù)信息上傳至zabbix集中監(jiān)控系統(tǒng)平臺(tái)，同時(shí)接受集中監(jiān)控系統(tǒng)平臺(tái)的管控。單個(gè)機(jī)柜內(nèi)部署5G CPE，上行與環(huán)控主機(jī)（串口服務(wù)器）連接，并接受集中監(jiān)控系統(tǒng)平臺(tái)管控，通過(guò)5G CPE可訪問(wèn)機(jī)柜內(nèi)的每一臺(tái)設(shè)備，執(zhí)行運(yùn)維、調(diào)試操作[3]。

集中監(jiān)控層：部署集中監(jiān)控系統(tǒng)平臺(tái)，負(fù)責(zé)將下層設(shè)備上傳的各種信息進(jìn)行處理、分析、存儲(chǔ)、展示及上傳，處理所有的告警信息，記錄告警事件，并發(fā)送告警通知。同時(shí)負(fù)責(zé)將控制命令發(fā)送至下層設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的遠(yuǎn)程控制。平臺(tái)具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力，實(shí)現(xiàn)各種數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)管理、告警管理、報(bào)表管理、權(quán)限管理、日志管理和組態(tài)配置等功能。

中心瀏覽層：系統(tǒng)支持多種告警通知方式（包括但不限于：5G網(wǎng)、現(xiàn)場(chǎng)語(yǔ)音、短信、電話、郵件、App、微信等），在告警產(chǎn)生和恢復(fù)時(shí)，可及時(shí)有效的通知運(yùn)維人員。并且具備Web瀏覽器及移動(dòng)終端訪問(wèn)方式，便于運(yùn)維人員隨時(shí)隨地了解機(jī)房的工作狀況。同時(shí)，匹配相應(yīng)的權(quán)限可以進(jìn)行設(shè)備控制及系統(tǒng)配置修改等操作。

圖1 產(chǎn)生告警推送

圖2 告警恢復(fù)推送

3.2 平臺(tái)工作方式

基于5G的機(jī)房綜合治理平臺(tái)是融合5G網(wǎng)絡(luò)對(duì)現(xiàn)有機(jī)房管理的綜合治理水平提升，在當(dāng)前機(jī)房數(shù)量眾多、運(yùn)營(yíng)壓力重負(fù)的情況下，協(xié)助管理單位快速接入運(yùn)維現(xiàn)場(chǎng)，高效完成技術(shù)力量的介入以解決現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題。其工作方法有以下幾種方式：

在網(wǎng)絡(luò)故障期：校園網(wǎng)故障時(shí)，在校內(nèi)無(wú)法通過(guò)校園網(wǎng)快速進(jìn)入葉機(jī)房，通過(guò)5G高速專網(wǎng)能夠進(jìn)入指定機(jī)房，了解現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，快速定位故障點(diǎn)，并執(zhí)行有效策略。

在校外技術(shù)介入支持期：機(jī)房需要外部技術(shù)支撐時(shí)，可通過(guò)5G網(wǎng)開(kāi)通校園網(wǎng)入網(wǎng)許可，通過(guò)外部運(yùn)營(yíng)商5G網(wǎng)絡(luò)接入葉機(jī)房，開(kāi)展技術(shù)支持。

機(jī)房設(shè)備調(diào)試期：機(jī)房嚴(yán)格管理規(guī)范要求下，非運(yùn)維人員無(wú)法進(jìn)入葉機(jī)房時(shí)，可由運(yùn)維人員進(jìn)行設(shè)備安裝，接入葉機(jī)房網(wǎng)絡(luò)后，非運(yùn)維人員的調(diào)試配置可由多種方式進(jìn)行接入開(kāi)展。

4 結(jié)束語(yǔ)

本平臺(tái)主要針對(duì)智慧校園、智慧園區(qū)的葉機(jī)房治理設(shè)計(jì)，特別在智慧校園建設(shè)場(chǎng)景中，由于地域差異、管理模式差異、資金投入差異等不統(tǒng)一的情況，5G融合網(wǎng)絡(luò)機(jī)房綜合治理平臺(tái)基于靈活的軟件架構(gòu)和5G網(wǎng)絡(luò)的整體設(shè)計(jì)，有效應(yīng)對(duì)差異需求和建設(shè)。在硬件設(shè)備選擇上更靈活，推進(jìn)眾多設(shè)備制造商在產(chǎn)品設(shè)計(jì)上加快標(biāo)準(zhǔn)化，符合國(guó)家通用標(biāo)準(zhǔn)，以能夠加入高校葉機(jī)房治理改造工程中的設(shè)備選型中，同時(shí)對(duì)高質(zhì)量、高精度的設(shè)備，能夠推動(dòng)其市場(chǎng)價(jià)值提升。同時(shí)，在大規(guī)模推廣應(yīng)用中，促進(jìn)5G網(wǎng)絡(luò)及設(shè)備在低延時(shí)、高帶寬的場(chǎng)景的技術(shù)演進(jìn)，豐富更多融合5G的產(chǎn)品模態(tài)。

在新基建的推動(dòng)下，在新興技術(shù)的加持下，具有前端采集能力和平臺(tái)運(yùn)維能力的一體化機(jī)房治理平臺(tái)正在逐漸成為市場(chǎng)主流。且隨著各行各業(yè)的交叉融合，平臺(tái)模式將不斷優(yōu)化創(chuàng)新和拓展，衍生出更多的使用場(chǎng)景，如交通、樓宇等，為各行各業(yè)動(dòng)力設(shè)備的安全運(yùn)行提供保護(hù)，當(dāng)設(shè)備故障時(shí)及時(shí)通知工作人員，大大提高了對(duì)故障的快速反應(yīng)能力，減低了日常運(yùn)維的成本，提高了運(yùn)維效率。