汪超洋

中南財經(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)房運維監(jiān)測系統(tǒng)，針對各類型機(jī)房、設(shè)備間及配電間等環(huán)境，在主動監(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)測解決方案后，出現(xiàn)運維工作量大、對網(wǎng)絡(luò)條件依賴大、運維人力投入大等情況。主要表現(xiàn)在以下3個方面[1]：

1.1 運維量提升

動環(huán)監(jiān)測在機(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，運維工作人員需要快速反應(yīng)，尤其是網(wǎng)絡(luò)故障，通過網(wǎng)絡(luò)無法在線處理，需要到現(xiàn)場處理，對工作量的增加帶來巨大的壓力。

1.2 網(wǎng)絡(luò)依賴過重

由于動環(huán)監(jiān)測所有傳感器數(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)，在線運維立即失效，所有運維工作只能線下進(jìn)行。

1.3 監(jiān)測平臺過多

機(jī)房監(jiān)測涵蓋了對機(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，在傳統(tǒng)方案中每種類型的監(jiān)測都建立一套獨立的平臺，無法在一個統(tǒng)一的平臺上對機(jī)房的各類數(shù)據(jù)進(jìn)行管理與監(jiān)控，從而降低運維效率。

2 平臺設(shè)計理念

本文提出的高校機(jī)房綜合治理平臺基于“安全、可靠、完整、準(zhǔn)確”的基本原則，在zabbix和grafana開源平臺的基礎(chǔ)上，通過5G CPE將校園網(wǎng)與5G融合，構(gòu)建健壯的網(wǎng)絡(luò)通路，實現(xiàn)大數(shù)據(jù)量的測點數(shù)據(jù)實時監(jiān)控，同時具備較強(qiáng)的維護(hù)升級能力及可擴(kuò)展能力。

2.1 zabbix與grafana簡介

企業(yè)級分布式監(jiān)控系統(tǒng)Zabbix，是一個開箱即用的成熟解決方案，具備完備的功能，屬于一個大而全、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，支持多個數(shù)據(jù)庫，對硬件、行業(yè)、基礎(chǔ)設(shè)施均沒有依賴。Zabbix目前已升級到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是一套將時序數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)可視化的開源應(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。

2.2 機(jī)房綜合治理平臺簡介

本平臺實現(xiàn)的主要功能如下表：

表1 平臺主要功能

本平臺具體有如下特點[2]：

①先進(jìn)性：結(jié)合項目實際需求，應(yīng)用業(yè)界成熟的產(chǎn)品和技術(shù)+5G的方式，突出5G對成熟產(chǎn)品和技術(shù)的能力提升；②可靠性：通過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，實現(xiàn)及時告警及準(zhǔn)確定位；④安全性：具備多等級、多維度的權(quán)限及日志管理，保障系統(tǒng)運行安全性；⑤智能性：具備數(shù)據(jù)及告警分析處理功能，實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心的智能化管理；⑥系統(tǒng)性：采用頂層設(shè)計思想，對接高度集成的一體化監(jiān)控管理系統(tǒng)平臺；⑦維護(hù)性：融合5G網(wǎng)絡(luò)，采用多鏈路運維網(wǎng)絡(luò)，模塊化設(shè)計架構(gòu)，具備組態(tài)工具，方便系統(tǒng)的組建、維護(hù)及擴(kuò)充；⑧開放性：采用開源工具ZABBIX搭建靈活平臺，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，同時隨業(yè)務(wù)增長在線彈性擴(kuò)展系統(tǒng)性能。

3 平臺詳細(xì)方案

3.1 平臺設(shè)計方案

整個系統(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)各樓棟機(jī)房部署傳感器采集設(shè)備，采集智能電量儀、煙感、浸水、交換機(jī)、路由器的數(shù)據(jù)信息?，F(xiàn)場采集設(shè)備采用工業(yè)級硬件設(shè)計，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，可隨時根據(jù)需求進(jìn)行協(xié)議擴(kuò)展。例如通過modbus協(xié)議在zabbix中接入配電房ups數(shù)據(jù)，只需在zabbix平臺監(jiān)控項中填寫不同的鍵值內(nèi)容，來采集modbus從機(jī)對應(yīng)寄存器的數(shù)據(jù)。

現(xiàn)場采集設(shè)備采用分布式部署方案，任一設(shè)備故障不會影響其他設(shè)備的正常工作?，F(xiàn)場采集層將數(shù)據(jù)信息上傳至zabbix集中監(jiān)控系統(tǒng)平臺，同時接受集中監(jiān)控系統(tǒng)平臺的管控。單個機(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)平臺管控，通過5G CPE可訪問機(jī)柜內(nèi)的每一臺設(shè)備，執(zhí)行運維、調(diào)試操作[3]。

集中監(jiān)控層：部署集中監(jiān)控系統(tǒng)平臺，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、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。同時負(fù)責(zé)將控制命令發(fā)送至下層設(shè)備，實現(xiàn)對現(xiàn)場設(shè)備的遠(yuǎn)程控制。平臺具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力，實現(xiàn)各種數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)管理、告警管理、報表管理、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)場語音、短信、電話、郵件、App、微信等），在告警產(chǎn)生和恢復(fù)時，可及時有效的通知運維人員。并且具備Web瀏覽器及移動終端訪問方式，便于運維人員隨時隨地了解機(jī)房的工作狀況。同時，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 平臺工作方式

基于5G的機(jī)房綜合治理平臺是融合5G網(wǎng)絡(luò)對現(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、運營壓力重負(fù)的情況下，協(xié)助管理單位快速接入運維現(xiàn)場，高效完成技術(shù)力量的介入以解決現(xiàn)場問題。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，在校內(nèi)無法通過校園網(wǎng)快速進(jìn)入葉機(jī)房，通過5G高速專網(wǎng)能夠進(jìn)入指定機(jī)房，了解現(xiàn)場環(huán)境，快速定位故障點，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，可通過5G網(wǎng)開通校園網(wǎng)入網(wǎng)許可，通過外部運營商5G網(wǎng)絡(luò)接入葉機(jī)房，開展技術(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，非運維人員無法進(jìn)入葉機(jī)房時，可由運維人員進(jìn)行設(shè)備安裝，接入葉機(jī)房網(wǎng)絡(luò)后，非運維人員的調(diào)試配置可由多種方式進(jìn)行接入開展。

4 結(jié)束語

本平臺主要針對智慧校園、智慧園區(qū)的葉機(jī)房治理設(shè)計，特別在智慧校園建設(shè)場景中，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)房綜合治理平臺基于靈活的軟件架構(gòu)和5G網(wǎng)絡(luò)的整體設(shè)計，有效應(yīng)對差異需求和建設(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)計上加快標(biāo)準(zhǔn)化，符合國家通用標(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，同時對高質(zhì)量、高精度的設(shè)備，能夠推動其市場價值提升。同時，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、高帶寬的場景的技術(shù)演進(jìn)，豐富更多融合5G的產(chǎn)品模態(tài)。

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