CN108345286A - 一种数据中心管理系统 - Google Patents
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Abstract
一种数据中心管理系统，包括分布式数据中心管理和集中监控平台两部分；分布式数据中心管理：支持IE/手机/平板电脑浏览和控制，具有独立配置、数据处理及数据存储能力；集中监控平台：具有分布式数据处理及数据存储能力；集中监控平台的监控设备内置于数据中心管理系统上设置的箱体内。通过将监控设备安装于监控箱体内，并配合导轨等功能部件实现了模块化，线缆预接，支持设备前、后理线，布线整齐统一，节约了机柜空间和简化了布线，增加了美观和可靠性。采用机架式安装、集中配电管理、工厂预接线等方式，提高产品可靠性及现场交付效率。
Description
技术领域
本发明涉及数据中心技术领域，特别涉及一种数据中心管理系统。
背景技术
数据中心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数据中心环境的耦合。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
随着大数据信息行业的飞速发展，数据中心的发展也进入到一个新的阶段。管理系统是数据中心内部配置的重要组成部分。传统的管理系统主要已动环监控为主，具备多种数据接口，可接入UPS、配电柜、精密空调、门禁、温湿度传感器、烟雾探测器、温感探测器、漏水传感器、翻转天窗及网络摄像机等多种监控对象。
近年来，互联网企业高速扩张，企业计算平台更多转向云架构，云计算技术得到广泛认可，信息处理的工业化规模效应十分明显。数据中心基础设施作为承载信息系统运行的物理环境，其规模也越来越大，已经由过去一个建筑内部的特定功能区域升华成一种独立的、专业的新型工业建筑。如何建设并运营一个高效的数据中心，并使基础设施的性能与生产要求相适应是目前数据中心正常运行的重大挑战。
当前，随着云计算、大数据和互联网的快速发展，信息化的基础设施发生了根本转变，监控管理的需求从一些单独的系统要求转化为整体平台化、统一平台、统一管理的系统要求。各项应用服务不再是单独的计算模块，而是通过云计算、大数据等平台将计算、存储资源统一起来，跨越数据中心范围形成规模庞大、统一监控与管理的资源池。
数据中心管理系统把数据中心看做一个整体来进行管理，包括：服务器、存储设备、网络设备、虚拟机、UPS、配电柜、精密空调、门禁、温湿度传感器、烟雾探测器、温感探测器、漏水传感器、翻转天窗、网络摄像机及设备监控等多种监控对象。
数据中心管理系统包括所述系统和平台数据大数据处理、分析两部分组成。即一套数据中心管理系统可管理多个数据中心，每个数据中心的所述系统都可以独立工作，完成每个数据中心的数据采集与控制功能。
设备监控作为数据中心的一个数据采集管理部件，尤为重要。
数据中心包括结构、空调、配电、UPS、消防、照明、监控、IT设备等系统。
在国内数据中心建设如火如荼，各种资源都在进入数据中心市场的大背景下，建设后期的运营服务已经越来越引起各方的重视，数据中心运维人员也随之成为某种“稀缺资源”，数据中心管理工具也越来越引起运营方的重视。因此，吸收国外的先进理念和技术，结合各自的管理现状，提前规划相关的管理路径，是面对这些挑战的唯一路径。
根据IDC的报告，有58％的数据中心将IT设备和Facility设备的管理分成了不同的部门。这种职能划分虽然在一定程度上有利于人员管理和权责划分并保证专业性，但是增加了部门之间的沟通成本，降低了数据中心运维的效率，甚至提高了数据中心发生事故的风险。比如业务部门对需求的预测失误导致了基础设施的过度规划和投资，也比如Facility部门在进行重大维护检修时没有知会到IT部门等，这往往需要通过制定跨部门的协同流程来弥补。
数据中心是一个多专业，多层面的异构系统，由此而来的是各个专业和岗位的维护人员就会采用离散的工具来支撑各自的维护工作。比如采用Excel软件进行资产和配置关系的管理，利用Visio软件建立简单的可视化模型，利用动环系统进行设备的数据采集和告警，一些IT的管理工具往往也是系统自带的或者厂商赠送的。这种管理方式的优点是获取方式简单，成本相对低廉，但是却带来了多方面的问题。
首先对数据中心管理者而言，没有一个统一的视图获得所需要的信息，维护多个离散的工具也提高了管理和拥有成本；其次不同系统之间的数据难以关联和共享，在制作报表和业务预测的时候尤其困难；最后工具的不专业造成对数据中心数据的维护非常困难，需要花费大量的时间去更新数据，保持同步，甚至新老数据彼此发生冲突。统一的数据定义和数据库管理在优化管理方面显得迫切和重要。
发明内容
为克服现有技术中存在的问题，本发明提供了一种一种数据中心管理系统。
本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：该种数据中心管理系统，包括分布式数据中心管理和集中监控平台两部分；分布式数据中心管理：支持IE/手机/平板电脑浏览和控制，具有独立配置、数据处理及数据存储能力；集中监控平台：具有分布式数据处理及数据存储能力；集中监控平台的监控设备内置于数据中心管理系统上设置的箱体内。
进一步地，分布式数据中心管理：可将现场设备采集层传输来的各种信息进行存储、实时处理、分析和报警输出，处理所有的报警信息、记录报警事件、并负责将控制命令发往前端设备，实现对现场设备的远程控制；集中监控平台：可将各个分布式数据中心管理采集的实时数据、告警、历史数据进行集中处理和存储，支持IE浏览和控制，具有告警管理、报表统计、图形化展示功能。
进一步地，数据中心管理系统内置嵌入式一体化监控主机，通过RS485及TCP/IP通讯方式对监控对象进行管理，实时监控设备运行状态及环境参数，具备数据采集、计算分析、数据存储、告警管理、逻辑控制功能，并可通过WEB浏览方式进行远程监控、数据查询、维护管理。
进一步地，数据中心系统采用B/S分布式的模块化结构，软、硬件的安装与维护集中于运维中心。
进一步地，所述分布式数据中心管理包括四个模块：数据采集模块、数据处理模块、功能逻辑模块和业务展现模块，四模块配合完成对数据中心基础设施和IT设施的管理与融合。
进一步地，所述数据采集模块包括采集引擎、协议工厂、线程控制和协议编解码，采用IPMI协议、Modbus协议和Bacnet协议；数据处理模块包括有统一数据共享总线，可进行订阅发布、配置管理、存储接口和事件分析；功能逻辑模块包括有统一数据共享总线，可进行数据管理、设施监控、IT带外、IT带内Web服务和联动控制；业务展现模块设有移动终端，可进行3D展示、多凭显示和用户管理。
进一步地，所述监控设备通过箱体内设置的导轨可滑出箱体，箱体内通过滑动底板将箱体分为多层可容纳监控设备的空间，箱体内上设有监控设备支撑板，支撑板与导轨滑动连接，监控设备放置在支撑板上，支撑板带动监控设备可通过每层的导轨滑出箱体，导轨上设有监控设备限位机构，箱体上设有活动背板。
综上，本发明的上述技术方案的有益效果如下：
整合了数据中心管理系统离散的工具，降低了管理和拥有成本，实现了不同系统之间的数据关联和共享，方便了报表制作和业务预测。保证了新老数据的及时更新，实现了数据定义和管理的统一化。
通过设计的基于高可用、高可靠的方式，便于安装和从机柜取下维护，使得数据中心的零散设备的安装、固定、布线、高可用性等纳入一个统一框架之下，构建了一个高效、稳定的一种数据中心管理系统和实现方法。将数据中心基础设施和IT设施作为一个整体进行管理，实现了数据中心真正管理系统装置的模块化、预装配。基于不依赖数据中心管理系统多少，可以灵活扩展，支持分布式部署，满足场景需要。支持多种通讯协议，支持异构设备的监控管理。
监控设备走线清晰，结构分层清楚，对所述系统一种合理的结构设计。
附图说明
图1为本发明数据管理中心系统的模块示意图；
图2为本发明监控设备的安装结构示意图。
图中：
1箱体，2导轨，3滑动底板，4监控设备限位机构，5支撑板。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的特征和原理进行详细说明，所举实施例仅用于解释本发明，并非以此限定本发明的保护范围。
本发明包括分布式数据中心管理和集中监控平台两部分。
分布式数据中心管理：支持IE/手机/平板电脑浏览和控制，具有独立配置、数据处理及数据存储能力。分布式数据中心管理：可将现场设备采集层传输来的各种信息进行存储、实时处理、分析和报警输出，处理所有的报警信息、记录报警事件、并负责将控制命令发往前端设备，实现对现场设备的远程控制。
集中监控平台：具有分布式数据处理及数据存储能力；集中监控平台的监控设备内置于数据中心管理系统上设置的箱体内。集中监控平台：可将各个分布式数据中心管理采集的实时数据、告警、历史数据进行集中处理和存储，支持IE浏览和控制，具有告警管理、报表统计、图形化展示功能。
数据中心管理系统内置嵌入式一体化监控主机，通过RS485及TCP/IP通讯方式对监控对象进行管理，实时监控设备运行状态及环境参数，具备数据采集、计算分析、数据存储、告警管理、逻辑控制功能，并可通过WEB浏览方式进行远程监控、数据查询、维护管理。
数据中心系统采用B/S分布式的模块化结构，软、硬件的安装与维护集中于运维中心。
分布式数据中心管理包括四个模块：数据采集模块、数据处理模块、功能逻辑模块和业务展现模块，四模块配合完成对数据中心基础设施和IT设施的管理与融合。
1、数据采集模块的核心功能是完成数据采集
(1)数据采集框架的核心就是对被监管设备进行数据采集，这里面包括了服务器名称、型号、内存、硬盘大小等静态数据，也包括服务器节点的网口速率、网口输入流量、网口输出流量、网口管理状态、系统CPU负载、温度、电压、风扇等动态信息。其中与网络相关的数据(如网口速率、网口输入流量、网口输出流量、网口管理状态等)采用SNMP协议进行采集，与硬件参数相关的数据(如温度、电压、风扇等)采用IPMI协议进行采集。
一些数据中心基础设施的UPS和精密空调用Modus协议采集，包括供电参数、负载率或送风温度等。
楼宇部分的被监控对象一般用Bacnet协议进行数据采集，包括楼宇制冷系统冷机主机的一些运行状态和参数。
(2)所述采集引擎方法支持异构设备、多种协议、高效轮询，进而提升数据中心管理系统的数据采集效率。采集引擎对设备节点进行定期轮询，设备节点响应采集引擎的查询和控制命令，并将结果回送，这样就完成了对数据中心设备的统一监控处理。
(3)所述协议工厂方法将SNMP协议、IPMI协议及Modbus协议、Bacnet协议封装到采集模块里，根据采集节点的信道选择性的调用相关服务进行作业，系统统一为不同的监控信息分配MIB节点，远程待监测设备对象就是在MIB中标识。数据库主要存放系统的数据信息，分为数据库配置表和数据库信息表。配置表用来存放系统的配置信息，主要包括各个设备的采集节点的配置信息和采集策略引擎的配置信息等，而信息表主要用来存放被监控设备的采集结果。由于节点的采集信道有SNMP、IPMI、Bacnet及Modbus协议等，因此底层数据采集在实现的时候要能根据节点的信道种类选择性得调用相应的采集方法。
(4)线程控制
创新之处在于，预先申请好线程池并使其处于有效工作状态，当数据处理模块下发配置后，优先从申请好的线程池里取走，这样便于进行线程管理和节约线程创建的开销。
当该数据采集结束后，则注销该线程，并回归到线程池。
(5)协议编解码
首先读取数据处理模块下发配置表中的节点信息完成节点模型的初始化；
协议工厂根据节点信道不同动态装配协议，工作节点会封装相应的协议信息；
输入参数：根据节点的信道类型，动态的装配协议并将其返回；
输出参数：模型节点对象、信道对象；
返回值：该节点的协议对象；
系统将使用NetSNMP工具进行核心流程封装整合，该方法初始化SNMP协议节点，并返回结果；
确定传输协议并实例化SNMP对象；
监听SNMP消息，构造发送目标，驱动采集完成；
反之亦然。
2、数据处理模块的核心功能数据采集策略、数据存储与分析
(1)订阅发布
为了实现订阅与发布的高效运行，本发明创新二者之间的解耦方式。
信息触发者被抽象出来，称为消息发布者，用P表示。
事件接受者被抽象出来，称为消息订阅者，用S表示。
P与S之间通过S.P(即订阅器)连接。这样就实现了P与S的解耦。首先，P就把消息发送到指定的订阅器上，从始至终，它并不知道也不关心要把消息发向哪个S。S如果想接收消息，就要向订阅器进行订阅，订阅成功后，S就可以接收来自S.P的消息了，从始至终，S并不知道也不关心消息来源于哪个具体的P。同理，S还可以向S.P进行退订操作，成功退订后，S就无法接收到来自指定S.P的消息了。这样就完美的解决了P与S之间的解耦。
用这种机制可以节省管理系统的资源，比如一种采集到的消息可以共享给多个订阅者。
在数据传输机制上，支持断点续传，数据变化主动上传机制，按周期主动上传机制，上层系统主动拉取机制，拉取和推送混合上传机制。
(2)配置管理
配置管理包括了各种设备的增加、删除、修改操作。
在本方法中，把每个设备的配置抽象成信号、事件和控制进行管理。
信号是设备的一些实时状态和关键参数，比如服务器CPU的利用率，内存大小，空调的送风温度等等。
事件是设备可以产生的一些报警信号，比如UPS的市电输入掉电事件，这将会产生一条事件上报给管理系统。
控制是可以对设备进行远程操作的信号，比如服务器的远程开关机控制信号，空调的远程调节温湿度控制信号等。
还包括告警阈值配置，数据存储方式的更改，配置信息同步的方式等。
(3)存储接口
数据存储接口模块用来把数据储存在数据库之中，针对高并发场景，所述方法了设置了缓存模式，并且预留云端数据对接接口。
(4)事件分析
事件分析模块收集数据中心的告警，并分析告警所处的具体数据中心的位置，告警支持手动确认模式，减少了不必要的告警；设置了紧急、严重、一般、通知四种告警等级。
通过专家知识库进行事件的根因分析，比如市电停电了，UPS的输入会报警，整流模块会报警，蓄电池处于放电告警状态等。在对事件进行预标准化处理的基础上，可以知道这一系列告警的产生的根本原因是市电停电了。
3、功能逻辑模块的核心是实现各种逻辑功能
(1)统一共享数据总线
统一共享数据总线基础服务框架，提供系统一致性、安全性、可靠性，以及性能和扩展能力保障的基础技术手段。提供数据中心基础的集成服务与用户定制的应用服务；支持多种集成服务模式；支持服务的封装、重用、服务组合、服务调度。
统一共享数据总线提供内置的各种公用服务。例如，数据共享，日志服务等公用服务。提供多角度的系统实时监控与交易报表，提供用户定制的告警。
(2)设施监控
系统自身提供各种设备通讯接入端口，连接各种设备，例如红外，烟感、水浸、门禁、视频、空调，电源，UPS，发电机，服务器等，一旦发现异常，自动报警，发送报警通知信息并联动控制。
具体有如下内容：
动力监控：UPS、市电电量、配电开关、蓄电池组、精密配电柜、ATS/STS、电源支路电流、PDU机柜电源、防雷器、发电机等设备监控。
环境监控：空调、漏水、温湿度、空气质量、光照度、粉尘含量等监测。
安全管理：视频监控、门禁管理、入侵检测、火灾检测。
微环境监控：监控机柜内的温度湿度状态、线路状态、供电状态，保障核心设备的稳定运行，辅助分析数据中心的局部环境及能源应用情况。
(3)IT带外管理
系统通过IPMI协议进行管理，智能平台管理接口(IPMI)是一种开放标准的硬件管理接口规格，定义了嵌入式管理子系统进行通信的特定方法。IPMI信息通过基板管理控制器(BMC)(位于IPMI规格的硬件组件上)进行交流。使用低级硬件智能管理而不使用操作系统进行管理，具有两个主要优点：首先，此配置允许进行带外服务器管理；其次，操作系统不必负担传输系统状态数据的任务。
可以利用IPMI监视服务器的物理健康特征，如温度、电压、风扇工作状态、电源状态等。
(4)IT带内管理
IT带内管理包括网络设备，网络链路，服务器、操作系统，业务系统，数据库等运行参数监控。主要通过SNMP协议进行管理。
(5)联动控制
对所有设备设置报警上下限，任何设备数据超出范围，系统能够产生报警信息，并联动控制其他接入设备，例如录像、喷淋、新风机、空调等。
系统支持对消防信号与门禁系统的联动控制，当发生火灾产生消防信号时，则系统会自动把门禁系统的锁进行断电，保证人身安全。
(6)数据管理
数据管理包括当前的实时数据、当前活动告警、历史存储的数据，历史存储的告警。
数据管理模块通过数据先入库后展示的方式，保证了数据的完整性和一致性。
(7)Web服务
完全IE方式管理和浏览，使用方便。B/S架构，无须安装客户端软件，通过IE浏览器即可方便管理整个管理系统,支持IE方式增删设备和修改信号名称,告警阀值等信息，支持IE方式添加手机号码和选择所需接收的告警,支持历史数据和历史告警查询,支持历史曲线浏览,可通过IE远程在线升级，工程维护方便。
4、业务展现模块
(1)3D展示
系统可通过WEB浏览查看和管理系统，支持WEB 3D动画方式浏览，直观浏览数据中心布局，设备参数和告警信息。
1)支持数据中心3D模型现场建模，支持总览整个数据中心3D视图，支持3D视图动画旋转，以不同角度浏览数据中心布局,可全屏浏览。
2)可以通过鼠标的滚轮来放大缩小3D视图，双击或鼠标移到场景内的设备模型，可查看数据中心内被监控设备的设备参数和运行状态。
3)支持3D动画告警展示，当数据中心内有设备发生告警，设备红色闪烁方式告警提示，直观展现数据中心报警设备。
4)通过鼠标移到设备上，自动显示设备信息。
5)在3D动画浏览页面，具有告警栏，方便查看设备当前所有告警。
(2)移动终端
支持在移动手机或平板电脑设备上浏览管理监控系统。
1)通过手机/平板电脑登移动终端APP可方便浏览管理数据中心管理系统，用户无需进入数据中心管理中心，只需远程通过平板电脑或手机等移动设备登录监控系统即可实时了解和管理数据中心设备，通过网络实现远程对数据中心设备的实时监控管理，大大提高数据中心管理效率。
2)当移动终端有报警消息提醒，点击可切换进入系统查看相关设备的参数和状态，远程控制数据中心空调、消警等，满足客户随时随地管理需求。
移动终端进入系统查看相关设备的参数和状态，远程控制数据中心空调、消警等，满足随时随地管理需求。
(3)多屏显示
系统为有多屏幕显示需求的场景，提供了多屏显示的功能支持。
该功能要求另外配备一套业务台主机(含多屏显示模块)，比如：含3屏显示模块的业务台就能同时把监控的内容显示在3个屏幕上，注意这3个屏幕同时显示是不同的监控界面(比如：左边屏幕显示实时设施监控、中间屏幕用于显示告警事件管理界面、右边屏幕则显示视频监控画面)。
注：若需要更多屏幕同时显示(如：需要输出视频到屏幕墙时)，则可视需求选配3屏、4屏或8屏显示模块。
(4)用户管理
严格的用户分级和权限管理，确保系统运行安全。
管理系统具有权限分组管理功能，可以针对不同的用户赋予不同的权限组，可根据系统操作功能设置不同权限分组，也可根据系统结构进行区域分组，灵活满足各级数据中心管理员的权限管理要求，保证系统使用的安全。
系统具有超时退出权限管理，用户通过IE浏览一段时间内未操作，系统自动锁屏，重新输入密码方可操作。
平台对于各级操作人员，每人都可分配单独的账号与密码。在进行登录和进行重要操作时，会对用户进行账号和密码的验证(认证是采取密文校验，系统端不存明文密码，保证密码的安全)。
监控设备通过箱体1内设置的导轨2可滑出箱体1，
滑动底板3上设有监控设备的支撑板5，支撑板5与导轨2滑动连接，导轨上设有监控设备限位机构4，箱体上设有活动背板。
本监控箱体结构简单，制造成本低，箱体内通过滑动底板3将箱体分为多层可容纳监控设备的空间，监控设备可通过每层的导轨2滑出箱体。各个监控设备可进行独立维护，便于维护。监控设备的走线均在箱体后端，箱体上下后盖可进行分别拆卸维护，在监控设备后端有与限制支撑板和监控设备的监控设备限位机构，对监控设备进行后端限位。
箱体上设有活动背板，活动背板通过铰链可活动旋转打开。当监控设备需要在背部维护时，只需将上下端盖连接处的螺钉取下，通过铰链将上下端盖及活动背板翻开，而不必整体进行拆卸，操作性及可维护性较强。
上述实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行的描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域相关技术人员对本发明的各种变形和改进，均应扩入本发明权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (7)
1.一种数据中心管理系统，其特征在于，包括分布式数据中心管理和集中监控平台两部分；分布式数据中心管理：支持IE/手机/平板电脑浏览和控制，具有独立配置、数据处理及数据存储能力；集中监控平台：具有分布式数据处理及数据存储能力；集中监控平台的监控设备内置于数据中心管理系统上设置的箱体内。
2.根据权利要求1所述的一种数据中心管理系统，其特征在于，分布式数据中心管理：可将现场设备采集层传输来的各种信息进行存储、实时处理、分析和报警输出，处理所有的报警信息、记录报警事件、并负责将控制命令发往前端设备，实现对现场设备的远程控制；集中监控平台：可将各个分布式数据中心管理采集的实时数据、告警、历史数据进行集中处理和存储，支持IE浏览和控制，具有告警管理、报表统计、图形化展示功能。
3.根据权利要求1所述的一种数据中心管理系统，其特征在于，数据中心管理系统内置嵌入式一体化监控主机，通过RS485及TCP/IP通讯方式对监控对象进行管理，实时监控设备运行状态及环境参数，具备数据采集、计算分析、数据存储、告警管理、逻辑控制功能，并可通过WEB浏览方式进行远程监控、数据查询、维护管理。
4.根据权利要求1所述的一种数据中心管理系统，其特征在于，数据中心系统采用B/S分布式的模块化结构，软、硬件的安装与维护集中于运维中心。
5.根据权利要求1所述的一种数据中心管理系统，其特征在于，所述分布式数据中心管理包括四个模块：数据采集模块、数据处理模块、功能逻辑模块和业务展现模块，四模块配合完成对数据中心基础设施和IT设施的管理与融合。
6.根据权利要求5所述的一种数据中心管理系统，其特征在于，所述数据采集模块包括采集引擎、协议工厂、线程控制和协议编解码，采用IPMI协议、Modbus协议和Bacnet协议；数据处理模块包括有统一数据共享总线，可进行订阅发布、配置管理、存储接口和事件分析；功能逻辑模块包括有统一数据共享总线，可进行数据管理、设施监控、IT带外、IT带内Web服务和联动控制；业务展现模块设有移动终端，可进行3D展示、多凭显示和用户管理。
7.根据权利要求1所述的一种数据中心管理系统，其特征在于，所述监控设备通过箱体内设置的导轨可滑出箱体，箱体内通过滑动底板将箱体分为多层可容纳监控设备的空间，箱体内上设有监控设备支撑板，支撑板与导轨滑动连接，监控设备放置在支撑板上，支撑板带动监控设备可通过每层的导轨滑出箱体，导轨上设有监控设备限位机构，箱体上设有活动背板。
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