張楠

上海建筑設(shè)計研究院有限公司 上海 200041

0 引言

數(shù)據(jù)中心場地設(shè)施包含電氣、暖通制冷、消防、安防等眾多子系統(tǒng)，設(shè)備種類繁多、功能各異。為提高數(shù)據(jù)中心智能化管理水平，實現(xiàn)綜合信息管理的“大數(shù)據(jù)式運維”，將各子系統(tǒng)數(shù)據(jù)集成于統(tǒng)一的場地設(shè)施監(jiān)控管理平臺上，實現(xiàn)各子系統(tǒng)間實時互連互通、信息共享，以便全面分析、掌握場地設(shè)施的運行信息、預(yù)見潛在故障、指導(dǎo)運維操作、輔助遠期決策，從而實現(xiàn)運籌帷幄、統(tǒng)一指揮，提高場地設(shè)施運行穩(wěn)定性、安全性、可靠性的管理目標。近期出臺的GB50174-2017《數(shù)據(jù)中心設(shè)計規(guī)范》強制性國家規(guī)范中，也對數(shù)據(jù)中心的環(huán)境和設(shè)備監(jiān)控提出了明確的要求，充分說明了綜合監(jiān)控系統(tǒng)在數(shù)據(jù)中心建設(shè)中的重要性。

本文主要以綜合監(jiān)控系統(tǒng)中模塊化架構(gòu)為例，介紹其在某數(shù)據(jù)中心建設(shè)中的應(yīng)用情況。

1. 工程概況

某數(shù)據(jù)中心建設(shè)項目，機房建設(shè)面積約1000平方米左右，機房區(qū)域位于大樓一層，ECC數(shù)據(jù)中心總控中心、應(yīng)急指揮室位于大樓二層。一層包括以下功能區(qū)：UPS配電間，電池間，IT機房、電信間、消防鋼瓶間、工作間，參觀通道等；二層包括以下功能區(qū)：ECC數(shù)據(jù)中心總控中心、應(yīng)急指揮室?？傮w規(guī)劃共161個機柜。

根據(jù)設(shè)計要求，設(shè)置數(shù)據(jù)中心綜合監(jiān)控系統(tǒng)，集中監(jiān)控場地設(shè)施工作狀態(tài)，及時了解數(shù)據(jù)中心的全面運行狀態(tài)。

2. 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計

2.1 系統(tǒng)物理架構(gòu)設(shè)計

系統(tǒng)基于網(wǎng)絡(luò)分布式部署，運維網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的任意一臺或多臺集成工作站，運維人員權(quán)限相同時，系統(tǒng)將以相同的界面操作，管理整個機房權(quán)限范圍內(nèi)的子系統(tǒng)，并具備授權(quán)的所有操作功能。

數(shù)據(jù)采集層

數(shù)據(jù)采集處理層設(shè)計為系統(tǒng)的數(shù)據(jù)入口，是系統(tǒng)管理所需基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)據(jù)的來源，其通過架設(shè)嵌入式采集服務(wù)器，接收前端系統(tǒng)（如：電力監(jiān)控系統(tǒng)、暖通制冷監(jiān)控系統(tǒng)、安防系統(tǒng)、消防系統(tǒng)等）的監(jiān)控數(shù)據(jù)。然后由采集服務(wù)器將數(shù)據(jù)匯總到上端集中處理平臺。

嵌入式采集服務(wù)器具備獨立的機房實施監(jiān)控功能，具備完整的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)分析功能，采用嵌入式服務(wù)器的優(yōu)勢在于將數(shù)據(jù)的采集分析交付于前端完成，相對于串口服務(wù)器版本，可極大的降低后端系統(tǒng)負載，提供系統(tǒng)容量及可靠性，同時系統(tǒng)的獨立特性在網(wǎng)絡(luò)中斷時可在本地提供基本監(jiān)控功能，保障監(jiān)控持續(xù)不中斷。

數(shù)據(jù)管理層

數(shù)據(jù)管理數(shù)據(jù)管理通過架設(shè)兩臺管理服務(wù)器來實現(xiàn)真?zhèn)€平臺的數(shù)據(jù)管理及數(shù)據(jù)展示功能，提供包括數(shù)據(jù)分析、設(shè)備監(jiān)控、2D/3D展示等功能。同時針對金融客戶對安全的高要求，我方系統(tǒng)采用雙機冗余設(shè)計，主備服務(wù)器相互監(jiān)測，任一一臺服務(wù)器宕機不影響系統(tǒng)正常運行，系統(tǒng)切換無需人工干預(yù)。

系統(tǒng)提供獨立的告警網(wǎng)關(guān)服務(wù)器，可通過短信、電話、聲光、郵件等方式向用戶推送告警信息。后續(xù)也可擴展對接用戶短信告警平臺或其他告警管理平臺。

數(shù)據(jù)展示層

展示層提供豐富的展示媒介，提供友好的用戶交付界面。隨著應(yīng)用設(shè)備的發(fā)展，根據(jù)應(yīng)用需要，在應(yīng)用層增加相應(yīng)的展示模塊，即可實現(xiàn)多樣的展示方式。

3. 綜合監(jiān)控系統(tǒng)的特點

綜合監(jiān)控系統(tǒng)具有功能多樣、可靠性高、穩(wěn)定的特點。通過實時與基礎(chǔ)設(shè)施通訊交互、智能分析控制，人性化界面展示讓運維人員及時了解數(shù)據(jù)中心健康狀況，保證數(shù)據(jù)中心安全運營。通過全面的信息進行定位故障根源，屏蔽關(guān)聯(lián)告警，避免一次出現(xiàn)大量告警誤導(dǎo)運維分析，提高運維效率。通過對系統(tǒng)可用性的不同影響程度進行分級告警，杜絕以前單個測點判斷故障帶來的片面性。通過大數(shù)據(jù)分析實現(xiàn)趨勢判斷、系統(tǒng)隱患發(fā)現(xiàn)，做到事前預(yù)防、輔助遠期決策。

4. 綜合監(jiān)控系統(tǒng)的功能

4.1 監(jiān)控報警

主要功能包括：（1）低壓配電監(jiān)測（三相及各相電壓、電流、有功功率、無功功率、頻率、功率因數(shù)、視在功率、有功電度、無功電度等參數(shù)進行數(shù)據(jù)采集；系統(tǒng)能對開關(guān)狀態(tài)進行實時監(jiān)視）（2）UPS監(jiān)測(模擬量的監(jiān)測，主要包括：輸入電壓、輸入電流、輸入頻率、負載電壓、負載電流、負載頻率、旁路電壓、旁路電流等。（3）精密空調(diào)監(jiān)測(溫度、濕度、溫度設(shè)定值、濕度設(shè)定值、空調(diào)運行狀態(tài)、風機運轉(zhuǎn)狀態(tài)、壓縮機運行狀態(tài)、加熱器加熱狀態(tài)、加濕器加濕狀態(tài)、壓縮機高壓報警、風機過載、除濕器溢水、加熱器故障、氣流動故障、過濾器堵塞、制冷失效、加濕電源故障、壓縮機低壓報警、壓縮機高壓報警等（4）溫濕度監(jiān)測(系統(tǒng)能實時監(jiān)測機房內(nèi)的溫度值和濕度值)。（5）漏水監(jiān)測(系統(tǒng)能實時顯示并記錄漏水線纜感應(yīng)到的漏水狀態(tài))(6)蓄電池監(jiān)測（電壓監(jiān)測、內(nèi)阻監(jiān)測、電流監(jiān)測、溫度監(jiān)測、異常報警、內(nèi)阻監(jiān)測、自動編址）

4.2 雙機冗余管理

主要功能包括：系統(tǒng)采用雙機熱備模式，利用“雙監(jiān)控系統(tǒng)+雙數(shù)據(jù)庫”模式，平臺架設(shè)二臺集中監(jiān)控管理服務(wù)器，分為集中監(jiān)控管理主服務(wù)器、備份服務(wù)器（主備服務(wù)器內(nèi)均含數(shù)據(jù)庫），同時架設(shè)一套磁盤陣列，將數(shù)據(jù)庫文件內(nèi)容即監(jiān)控數(shù)據(jù)存放在磁盤陣列中。

系統(tǒng)設(shè)置兩臺服務(wù)器分別作為主、備機，同時系統(tǒng)虛擬一個服務(wù)器，兩臺的物理的服務(wù)器和一臺虛擬的服務(wù)器通過一個內(nèi)核模塊相互連接。系統(tǒng)對外提供虛擬服務(wù)器的IP地址供客戶端訪問。

當主機運行正常時虛擬主機與主機相連，一旦主機宕機以后，利用內(nèi)核模塊虛擬主機自動與備機相連。整個過程無需人工干預(yù)，切換時間小于10秒，同時對前端的所有操作沒有任何影響。當主機恢復(fù)后，備機自動釋放主動權(quán)，并對這段時間所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)與主機進行同步。

4.3 能效管理

主要功能包括：（1）PUE指標計算（2）子系統(tǒng)能耗展示（3）指標計算

4.4 人機界面

主要功能包括：系統(tǒng)給予不同角色擁有自己對應(yīng)的個人工作臺，在工作臺中，顯示自己關(guān)注或與自己相關(guān)的監(jiān)控管理工作，以便只要打開DCIM客戶端，就能立即查看自己所關(guān)心的、自己所要做的工作。

不同的用戶角色，不同的權(quán)限看到不同的內(nèi)容，執(zhí)行不同的操作。個人工作臺會把和每個人相關(guān)的任務(wù)推送給他，也會把執(zhí)行任務(wù)所需的信息和他所關(guān)注的信息推送給他。進入個人工作臺就能夠完成任務(wù)，當需要更多信息時才進入到各個模塊中。

基于對用戶的管理，系統(tǒng)在展示界面中以“個人工作臺”體現(xiàn)角色的分配，根據(jù)人員所處的“管理”、“決策”、“執(zhí)行”層級自行定義用戶的工作臺界面。

4.5 告警管理

主要功能包括：（1）基本告警功能（2）告警統(tǒng)計（3）告警事件生成（4）告警聯(lián)動（5）告警分配（6）告警展示（告警過濾、報表管理功能、遠程管理功能、容量管理）

4.6 監(jiān)控界面-3D

主要功能包括：（1）數(shù)據(jù)中心場景導(dǎo)航與展示（2）場景漫游（3）基礎(chǔ)設(shè)施監(jiān)控報警與定位（4）3D交互-測點信息查看（5）3D虛擬巡檢：系統(tǒng)內(nèi)建虛擬巡檢任務(wù)，按預(yù)設(shè)巡檢路線對機房設(shè)備進行巡檢。

5. 結(jié)束語

數(shù)據(jù)中心具有一定復(fù)雜性，隨著業(yè)務(wù)的不斷發(fā)展，管理的任務(wù)必定會日益繁重。所以在數(shù)據(jù)中心的設(shè)計中，建立一套全面、完善的機房管理和監(jiān)控系統(tǒng)是十分必要的。綜合監(jiān)控系統(tǒng)作為一種實時監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，在數(shù)據(jù)中心中被廣泛應(yīng)用，其簡單的系統(tǒng)架構(gòu)有效的實現(xiàn)了數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施的實時監(jiān)測，并反映出設(shè)備的實時工作狀態(tài)，保障了數(shù)據(jù)中心的正常運行。