CN107086936A - 一种基于mdc的容量管理设计方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种基于MDC的容量管理设计方法，属于模块化数据中心MDC、通信机房等领域。本发明采用IPMI智能型平台管理接口、分布式处理框架、消息队列、Web 3D引擎、JS语言，HTML5及C++进行设计，使用标准化的接口方式运行主程序，在系统对接过程中简化调试工作量，通过面向服务的设计模式进行接口数据的自动化填充与容量的自动化核对，定义了操作流程针对数据的增删改操作等。采用模块化设计模式，能够有效的提升数据中心容量管理系统的运行效率，同时这种实现方式能够有效支持多个MDC数据中心的集中管理模式，为数据中心针对服务器的机架式容量管理提供了一种先进、稳定又具有成本竞争力的设计方法。

Description

一种基于MDC的容量管理设计方法
技术领域
本发明涉及模块化数据中心MDC、通信机房等领域，具体涉及一种基于MDC的容量管理设计方法，具备接口统一，支持异构设备等特点。
背景技术
模块化数据中心(Module Data Center,MDC)是基于云计算的新一代数据中心部署形式，为了应对云计算、虚拟化、集中化、高密化等服务器发展的趋势，其采用模块化设计理念，最大程度的降低基础设施对机房环境的耦合。集成了供配电、制冷、机柜、气流遏制、综合布线、动环监控等子系统，提高数据中心的整体运营效率，实现快速部署、弹性扩展和绿色节能。
数据中心综合管理系统的容量管理主要针对数据中心的电力(Power)、制冷(Cooling)、空间(Space)等基础设施的支持能力，即容量管理。容量管理旨在将各类基础架构的处理能力或系统容量进行细分和量化，根据业务需求进行调整和配置，从而在满足主要业务需求的前提下实现资源利用合理化、负荷均衡、确保业务目标的达成。
许多数据中心管理人员缺乏系统的可见性，以确定他们的设施是否真正运行在峰值容量，并不是什么秘密。传统上，运营商已经留下了充足的空间，因此不中断正常运行时间的错误策略被称为“能力的安全间隙”或“过度配置情况”。这一战略浪费了数千数万元的未使用的空间，更不要说浪费了电源和冷却资源。
现有技术大多采用硬件方案，比如配置机柜U位位置检测模块，智能配电监测模块，精密空调的监控对接等等，系统对接比较麻烦，硬件成本居高不下，且容易引起硬件设备故障带来的运维难题，给不同设备及系统之间的可靠运行带来了极大的障碍和困难。
发明内容
本发明的技术任务是解决现有技术的不足，提供一种基于MDC的软件定义容量管理设计方法。本发明采用IPMI智能型平台管理接口、分布式处理框架、消息队列、Web 3D引擎、JS语言，HTML5及C++进行设计，使用标准化的接口方式运行主程序，在系统对接过程中简化调试工作量，通过面向服务的设计模式进行接口数据的的自动化填充与容量的自动化核对，定义了操作流程针对数据的增删改操作等。
采用模块化设计模式，能够有效的提升数据中心容量管理系统的运行效率，同时这种实现方式能够有效支持多个MDC数据中心的集中管理模式，为数据中心针对服务器的机架式容量管理提供了一种先进、稳定又具有成本竞争力的设计方法。
本发明中，缩略语和关键用语定义如下：
MDC（Module Data Center）模块化数据中心
IPMI（Intelligent Platform Management Interface）智能型平台管理接口
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种基于MDC的容量管理设计方法，基于以下应用场景：
1）一个MDC数据中心部署20个IT机柜；
2）每一个IT机柜部署20台服务器；
3）一个MDC数据中心按20*20台，即400台服务器的应用场景进行容量管理的设计。
一种基于MDC的容量管理设计方法，其实现过程为：首先根据MDC数据中心的应用场景，通过IPMI南向接口获取所监控服务器设备的基本数据，发起对基本数据的请求，然后采用消息队列，对各个所监控服务器设备所请求的基本数据进行分类处理，通过分布式处理框架搭建系统应用，结合容量管理系统服务引擎中各数据节点的容量信息，生成可用的机柜容量，并结合用户的运维习惯，定义U位预占的模式，通过定义服务器上架模型，经IPMI北向接口、Web 3D引擎后，在客户端的Web 3D界面中给予显示，最后在Web 3D界面中，结合所监控服务器设备所请求的基本数据，推荐最优的上架位置。
可选地，所述容量管理系统服务引擎为本架构的核心，按照空间引擎、电力引擎及制冷引擎进行聚合分类，使容量管理模型纳入一个统一的逻辑策略中，通过空间引擎、电力引擎及制冷引擎分析内在的数据关联性，生成可用的机柜容量。
可选地，所述MDC数据中心通过操作系统监控服务器设备自身的IPMI信息时，需要系统内核提供相应的支持，Linux 系统通过内核对 OpenIPMI（IPMI驱动）的支持来提供对IPMI的系统接口。
可选地，所述MDC数据中心在IPMI信息交换时，选择Linux下的命令行方式的IPMI平台管理工具ipmitool，ipmitool 命令需要通过相应的interface来访问BMC，在本地获取信息时候采用的是OpenIPMI接口，IPMItool命令包含的接口有open、lan、lanplus；
其中，open是指的是OpenIPMI与 BMC通信，Lan是通过Ethernet LAN网用IPV4的udp协议与BMC通信，UDP的数据段包含了IPMI request/resoponse消息，消息具有一个IPMIsession 头和RMCP 头；IPMI使用Remote Management Control Protocol (RMCP) 版本1支持操作系统关闭（pre-OS和OS-absent），RMCP把把数据发送到UDP的623端口；IPMI使用相应命令通过网络进行远程监控。
可选地，所述容量管理系统服务引擎主机端程序实现时，包括以下几个步骤：
（1）IPMI南向接口对接，通过带外管理方式与所监控服务器设备进行连接；
（2）将消息队列的数据请求包取出并执行，用IPMI协议将数据采集出来；
（3）通过分布式处理框架的统一调度，将数据请求包均衡的拆分在消息队列中；
（4）按照空间引擎、电力引擎、制冷引擎三种模型对容量管理进行聚合分类；
（5）在容量管理系统服务引擎的基础上，对服务器上架策略进行推演，并提供可执行的推荐意见；
（6）通过统一标准化的IPMI北向接口把数据Web 3D引擎在Web 3D页面中进行可视化操作。
可选地，所述服务器设备基本数据，包括机型探测、实时功耗监控、CPU温度、电压、风扇转速、电源调制模块温度、电源电压等环境数据。
可选地，消息队列接收的buffer要根据所监控服务器设备的个数进行估计，一般400个监控服务器设备需要至少200 KB的buffer。
可选地，所述MDC数据中心基于json格式进行数据通讯。
可选地，所监控服务器设备硬件本身提供对IPMI的支持，目前浪潮、惠普、戴尔和NEC 等大多数厂商的服务器设备都支持 IPMI 2.0。
可选地，针对客户端的显示，因为有Web 3D界面呈现，所以需要浏览的电脑或终端具备独立显卡，以提升清晰度及流畅性。
本发明的一种基于MDC的容量管理设计方法，与现有技术相比所产生的有益效果是：
本发明使用数据中心基础设施管理解决方案，数据中心运营商可以针对他们闲置的物理设备、电力和冷却能力，进行有效的规划和优化，不超出空间或冷却的局限性。这将使数据中心能够充分发挥其潜力和扩展能力，充分利用现有的基础设施，可以节省几万或几十万甚至上百万元的额外空间建设费用。
本发明容量管理系统服务引擎主要是对数据中心的基础设施容量（空间、电力、制冷等）进行规划与管理，包含容量实时监测、容量规划和容量预占等功能，系统直观展示各维度容量使用情况，进行容量使用趋势分析，及时提醒决策者提前进行容量扩容，精细化容量检测，快速匹配出最佳上架位置方案，避免容量短板，上架指引精确到U位级，自动校验设备部署，提高数据中心容量利用率，延长数据中心使用寿命。
本发明采用可视化容量管理，直观展示容量使用情况及趋势分析，扩容决策及时准确，批量设备预占快速匹配，多套精细部署方案，减少容量碎片。设备部署合理，平衡各维度容量综合利用率，避免单项容量短板。
综上，该容量管理系统的设计方法以支持异构服务器设备、软件定义容量管理、Web 3D界面呈现为切入点，帮助用户最大程度减少基于MDC数据中心的容量管理工作量，简化服务器上架流程，快速进行容量的有效管理，并保障业务系统的稳定、可靠运行。
附图说明
附图1是本发明一种基于MDC的容量管理设计方法的流程图；
附图2是一种基于MDC的容量管理设计方法的IPMI信息交换图。
具体实施方式
下面结合附图1-2，对本发明的一种基于MDC的容量管理设计方法作以下详细说明。
如附图1所示，本发明的一种基于MDC的容量管理设计方法，基于以下应用场景：
1）一个MDC数据中心部署20个IT机柜；
2）每一个IT机柜部署20台服务器；
3）一个MDC数据中心按20*20台，即400台服务器的应用场景进行容量管理的设计。
本发明的一种基于MDC的容量管理设计方法，其实现过程为：首先根据MDC数据中心的应用场景，通过IPMI南向接口获取所监控服务器设备的基本数据，发起对基本数据的请求，然后采用消息队列，对各个所监控服务器设备所请求的基本数据进行分类处理，通过分布式处理框架搭建系统应用，结合容量管理系统服务引擎中各数据节点的容量信息，生成可用的机柜容量，并结合用户的运维习惯，定义U位预占的模式，通过定义服务器上架模型，经IPMI北向接口、Web 3D引擎后，在客户端的Web 3D界面中给予显示，最后在Web 3D界面中，结合所监控服务器设备所请求的基本数据，推荐最优的上架位置。
所述容量管理系统服务引擎为本架构的核心，按照空间引擎、电力引擎及制冷引擎进行聚合分类，使容量管理模型纳入一个统一的逻辑策略中，通过空间引擎、电力引擎及制冷引擎分析内在的数据关联性，生成可用的机柜容量。
所述服务器设备基本数据，包括机型探测、实时功耗监控、CPU温度、电压、风扇转速、电源调制模块温度、电源电压等环境数据。
上述MDC数据中心基于json格式进行数据通讯，各平台上都可通用，设计方法注意如下事项：
（1）针对客户端的显示，因为有Web 3D界面呈现，所以需要浏览的电脑或终端具备独立显卡，以提升清晰度及流畅性。
（2）消息队列接收的buffer要根据所监控服务器设备的个数进行估计，一般400个监控服务器设备需要至少200 KB的buffer。
（3）所监控服务器设备硬件本身提供对IPMI的支持，目前浪潮、惠普、戴尔和 NEC等大多数厂商的服务器设备都支持 IPMI 2.0。
（4）通过操作系统监控服务器设备自身的IPMI信息时，需要系统内核提供相应的支持，Linux 系统通过内核对 OpenIPMI（IPMI驱动）的支持来提供对IPMI的系统接口。
所述容量管理系统服务引擎主机端程序实现时，包括以下几个步骤：
（1）IPMI南向接口对接，通过带外管理方式与所监控服务器设备进行连接；
（2）将消息队列的数据请求包取出并执行，用IPMI协议将数据采集出来；
（3）通过分布式处理框架的统一调度，将数据请求包均衡的拆分在消息队列中；
（4）按照空间引擎、电力引擎、制冷引擎三种模型对容量管理进行聚合分类；
（5）在容量管理系统服务引擎的基础上，对服务器上架策略进行推演，并提供可执行的推荐意见；
（6）通过统一标准化的IPMI北向接口把数据Web 3D引擎在Web 3D页面中进行可视化操作。
如附图2所示，一种基于MDC的容量管理设计方法的IPMI信息交换时，选择Linux下的命令行方式的IPMI平台管理工具ipmitool。这是一个开源的工具。ipmitool 命令需要通过相应的interface来访问BMC，在本地获取信息时候采用的是OpenIPMI接口，IPMItool命令包含的接口有open、lan、lanplus。
其中open是指的是OpenIPMI与 BMC通信，Lan是通过Ethernet LAN网用IPV4的udp协议与BMC通信。UDP的数据段包含了IPMI request/resoponse消息，消息具有一个IPMIsession 头和RMCP 头。IPMI使用Remote Management Control Protocol (RMCP) 版本1支持操作系统关闭（pre-OS和OS-absent），RMCP把把数据发送到UDP的623端口。IPMI使用下面的命令通过网络进行远程监控。例如下面命令为查询当前电源工作状态: ipmitool -H192.168.1.2 -U username -P password chassis power status
ipmitool本地监控使用命令：ipmitool -I open command，其中-I open表示使用OpenIPMI接口，
ipmitool -I open sensor list命令能够获取传感器中的各种监测值和该值的监测阈值，包括（CPU温度，电压，风扇转速，电源调制模块温度，电源电压等信息）
启动模块的命令如下：
modprobeipmi_msghandler
modprobeipmi_devintf
modprobeipmi_si
modprobeipmi_poweroff
modprobeipmi_watchdog
本发明的一种基于MDC的容量管理设计方法，其加工制作简单方便，按说明书附图所示加工制作即可。
除说明书所述的技术特征外，均为本专业技术人员的已知技术。

Claims (10)

1.一种基于MDC的容量管理设计方法，其特征在于，其实现过程为：首先根据MDC数据中心的应用场景，通过IPMI南向接口获取所监控服务器设备的基本数据，发起对基本数据的请求，然后采用消息队列，对各个所监控服务器设备所请求的基本数据进行分类处理，通过分布式处理框架搭建系统应用，结合容量管理系统服务引擎中各数据节点的容量信息，生成可用的机柜容量，并结合用户的运维习惯，定义U位预占的模式，通过定义服务器上架模型，经IPMI北向接口、Web 3D引擎后，在客户端的Web 3D界面中给予显示，最后在Web 3D界面中，结合所监控服务器设备所请求的基本数据，推荐最优的上架位置。
2.根据权利要求1所述的一种基于MDC的容量管理设计方法，其特征在于，所述容量管理系统服务引擎为本架构的核心，按照空间引擎、电力引擎及制冷引擎进行聚合分类，使容量管理模型纳入一个统一的逻辑策略中，通过空间引擎、电力引擎及制冷引擎分析内在的数据关联性，生成可用的机柜容量。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于MDC的容量管理设计方法，其特征在于，所述MDC数据中心通过操作系统监控服务器设备自身的IPMI信息时，需要系统内核提供相应的支持，Linux 系统通过内核对 OpenIPMI（IPMI驱动）的支持来提供对IPMI的系统接口。
4.根据权利要求3所述的一种基于MDC的容量管理设计方法，其特征在于，所述MDC数据中心在IPMI信息交换时，选择Linux下的命令行方式的IPMI平台管理工具ipmitool，ipmitool 命令需要通过相应的interface来访问BMC，在本地获取信息时候采用的是OpenIPMI接口，IPMItool命令包含的接口有open、lan、lanplus；
其中，open是指的是OpenIPMI与 BMC通信，Lan是通过Ethernet LAN网用IPV4的udp协议与BMC通信，UDP的数据段包含了IPMI request/resoponse消息，消息具有一个IPMIsession 头和RMCP 头；IPMI使用Remote Management Control Protocol (RMCP) 版本1支持操作系统关闭（pre-OS和OS-absent），RMCP把把数据发送到UDP的623端口；IPMI使用相应命令通过网络进行远程监控。
5.根据权利要求1、2或4所述的一种基于MDC的容量管理设计方法，其特征在于，所述容量管理系统服务引擎主机端程序实现时，包括以下几个步骤：
1）IPMI南向接口对接，通过带外管理方式与所监控服务器设备进行连接；
2）将消息队列的数据请求包取出并执行，用IPMI协议将数据采集出来；
3）通过分布式处理框架的统一调度，将数据请求包均衡的拆分在消息队列中；
4）按照空间引擎、电力引擎、制冷引擎三种模型对容量管理进行聚合分类；
5）在容量管理系统服务引擎的基础上，对服务器上架策略进行推演，并提供可执行的推荐意见；
6）通过统一标准化的IPMI北向接口把数据Web 3D引擎在Web 3D页面中进行可视化操作。
6.根据权利要求1、2或4所述的一种基于MDC的容量管理设计方法，其特征在于，消息队列接收的buffer要根据所监控服务器设备的个数进行估计，400个监控服务器设备需要至少200 KB的buffer。
7.根据权利要求1、2或4所述的一种基于MDC的容量管理设计方法，其特征在于，所述MDC数据中心基于json格式进行数据通讯。
8.根据权利要求1、2或4所述的一种基于MDC的容量管理设计方法，其特征在于，所监控服务器设备硬件本身提供对IPMI的支持。
9.根据权利要求1、2或4所述的一种基于MDC的容量管理设计方法，其特征在于，所述服务器设备基本数据，包括机型探测、实时功耗监控、CPU温度、电压、风扇转速、电源调制模块温度、电源电压环境数据。
10.根据权利要求1、2或4所述的一种基于MDC的容量管理设计方法，其特征在于，针对客户端的显示，需要浏览的电脑或终端具备独立显卡。
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