CN108401035A - 一种基于mdc的综合监控装置以及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于MDC的综合监控装置以及方法，所述装置包括：安装框体(1)、上盖(2)、监控主机主板(3)、多网口控制器主板(4)、风扇(5)、USB接口1(6)、HDMI高清接口(7)、RJ45网口1(8)、Console调试接口(9)、LCD液晶显示面板(10)和电源模块(11)。本发明基于高可用、高可靠的方式，构建了一个高效、稳定的综合监控装置，解决了当前数据中心监控系统安装复杂以及美观度低、软件不统一以及成本高的问题，且很好的解决了设备安装、配电、线缆固定以及设备位置选择等诸多问题，实现了数据中心综合监控装置的模块化和预装配。

Description

一种基于MDC的综合监控装置以及方法

技术领域

本发明涉及数据中心技术领域，特别是一种基于MDC的综合监控装置以及方法。

背景技术

MDC(Module Data Center,模块化数据中心)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等。

传统的管理系统主要以动环监控为主，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。其缺点是由于采用分离式，硬件相互分离，安装需要考虑位置问题，且设备零散，部署后美观度差；另外，软件不统一，无法和基于MDC的综合监控系统统一；由于需要单独的采集设备，无法利用基于MDC的综合监控采集设备的资源，成本高；由于设备主要以单一设备采集监控功能为主，智能化程度不高。

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。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，因此需要能够监控大规模、分布式、跨地域的虚拟资源与物理资源的统一监控系统。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于MDC的综合监控装置以及方法，旨在解决当前数据中心监控系统安装复杂以及美观度低、软件不统一以及成本高的问题，实现了数据中心综合监控装置的模块化和预装配。

为达到上述技术目的，本发明提供了一种基于MDC的综合监控装置，包括：

安装框体(1)、上盖(2)、监控主机主板(3)、多网口控制器主板(4)、风扇(5)、USB接口1(6)、HDMI高清接口(7)、RJ45网口1(8)、Console调试接口(9)、LCD液晶显示面板(10)和电源模块(11)；

所述监控主机主板包括核心板(3.1)、DI和DO电路接口(3.2)、USB接口2(3.3)、RJ45网口2(3.4)、RS485串口(3.5)、引出接口(3.6)、RJ45网口3(3.7)、LCD液晶显示接口(3.8)和监控主机主板与多网口控制器的连接接口(3.9)；

所述多网口控制器主板包括4个网口扩展接口(4.1)和电源接口(4.2)。

优选地，所述电源模块为220V AC转12V DC电源模块。

本发明还提供了一种基于MDC的综合监控方法，包括以下步骤：

S1、对被监管设备进行数据采集；

S2、对采集的数据进行存储和分析；

S3、针对采集的数据设置告警逻辑模式进行告警；

S4、通过WEB浏览数据中心布局、设备参数和告警信息。

优选地，所述数据采集包括采集服务器名称、型号、内存、硬盘大小、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、供电参数、负载率、送风温度、楼宇制冷系统状态和参数、网络设备日志以及操作系统日志数据。

优选地，所述服务器节点的网口速率、网口输入流量、网口输出流量、网口管理状态数据的采集采用SNMP协议；所述温度、电压、风扇数据的采集采用IPMI协议；所述供电参数、负载率、送风温度数据的采集采用Modus协议；所述楼宇制冷系统状态和参数数据的采集采用Bacnet协议；所述网络设备日志以及操作系统日志数据的采集采用SYSLOG协议。

优选地，所述步骤S2包括订阅发布、配置管理、设置存储接口和事件分析。

优选地，所述订阅发布的解耦方式具体为：

消息发布者与消息订阅者之间通过订阅器连接，消息发布者把消息发送至指定的订阅器上；消息订阅者如果接收消息，要向订阅器进行订阅，订阅成功后，消息订阅者可以接收来自订阅器的消息；消息订阅者还可以向订阅器进行退订。

优选地，所述步骤S3包括统一共享数据总线、设施监控、流量分析、统一预警、联动控制、数据管理和web服务。

优选地，所述设施监控包括：动力监控、环境监控、安全管理、微环境监控、服务器监控、存储监控和虚拟化监控。

优选地，所述步骤S4包括3D展示、移动终端显示、多屏显示以及用户管理。

发明内容中提供的效果仅仅是实施例的效果，而不是发明所有的全部效果，上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：

与现有技术相比，本发明基于高可用、高可靠的方式，设计了一种基于MDC的综合监控装置，有助于数据中心的监控设备进行机架式安装，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、布线以及高可用性等纳入一个统一框架之下，构建了一个高效、稳定的综合监控装置，解决当前数据中心监控系统安装复杂以及美观度低、软件不统一以及成本高的问题，且很好的解决了设备安装、配电、线缆固定以及设备位置选择等诸多问题，实现了数据中心综合监控装置的模块化和预装配。

附图说明

图1为本发明实施例中所提供的一种基于MDC的综合监控装置结构示意图；

图2为本发明实施例中所提供的一种基于MDC的综合监控方法流程图。

具体实施方式

为了能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本发明省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本发明。

下面结合附图对本发明实施例所提供的一种基于MDC的综合监控装置以及方法进行详细说明。

如图1所示，本发明实施例公开了一种基于MDC的综合监控装置，包括：

安装框体(1)、上盖(2)、监控主机主板(3)、多网口控制器主板(4)、风扇(5)、USB接口1(6)、HDMI高清接口(7)、RJ45网口1(8)、Console调试接口(9)、LCD液晶显示面板(10)和电源模块(11)；

所述监控主机主板包括核心板(3.1)、DI和DO电路接口(3.2)、USB接口2(3.3)、RJ45网口2(3.4)、RS485串口(3.5)、引出接口(3.6)、RJ45网口3(3.7)、LCD液晶显示接口(3.8)和监控主机主板与多网口控制器的连接接口(3.9)；

所述多网口控制器主板包括4个网口扩展接口(4.1)和电源接口(4.2)。

所述网口扩展接口用于物理网络隔离时网络的互联互通。

所述电源接口用于给所述多网口控制器供电。

所述电源模块为220V AC转12V DC电源模块，功率120W。

综合监控主机接入MDC内所有被采集的设备和采集环境量的传感器，例如：服务器、存储、交换机、网络专线(DDN、VPN)、精密空调、油机、开关电源、供电系统、温湿度传感器、电量变送器、烟雾传感器、水浸传感器以及门禁等。

所述监控主机内嵌Linux操作系统，采用ARM处理器Cortex-M4和嵌入式Linux操作系统，能实现数据底端的处理和分析，主动上送监控中心，节省传输带宽，集成双门网络型门禁系统，适用于MDC模块化数据中心。采用多时钟域方法，降低系统功耗，根据具体需要对时钟的频率进行调整，在需要较小的吞吐量的部分，采用较小时钟的频率，降低系统的功耗。对于暂时不使用的外设，如LCD模块，可以直接关闭，等需要的时候再次开启，这样进一步降低了系统的功耗，同时也不影响系统的功能。监控主机采用1.62V工作电压，当外设的电压发生变化时，不会影响应用程序的运行，所有的外设都将继续工作，当降低到接近极限值时，系统会及时存储重要的信息，然后安全关机。

所述监控主机针对通信网口，采用自带网络隔离变压器的RJ45插座，它将网络隔离变压器集成在了RJ45插座中，因此连接布线将更加简单。将自带网络隔离变压器的RJ45插座的数字电源与模拟电源以及数字地与模拟地之间分别加入了一个氧铁体(FerriteBead)磁珠，从而将数字电源(地)与模拟电源(地)分开，这样可以有效滤除高频干扰，提高电路的稳定可靠性。此外，在电源与地之间加入了一个10μF/16V的电解电容作为滤波电容能够滤除直流电源中不需要的交流成分，使直流电更加平滑，而电源之间并接的0.1μF的小容量电容则能够有效滤除一些不必要的高频交流成分。这些方法能够有效提高综合监控主机系统可靠性。

所述监控主机采用DMA控制器和事件系统。DMA控制器可以在传输数据过程中，无需CPU的情况下，进行数据转移，此时CPU可以进入休眠状态或者完成其他任务的处理，以节省电力；事件系统让外设通过智能化管理而将数据直接传递到其他外设中。专用路由网络可用来传输数据，并且完全不必依赖CPU。DMA控制器与事件系统，可缩短转移数据的时间并延长休眠模式的时间，从而让处理器发挥更好的作用。

被监控设备的电压、电流采样值，因负载变化和滤波器特性等客观因素导致电压电流值上叠加有纹波，引发采样值有正常的波动，若采用简单的单门限法(过高，过低方法)进行设置，容易在工作门限附近产生错误告警信息。本发明中的监控主机采用具备延迟特性的双门限法进行该类告警门限设置，从而避免正常纹波特性产生的误告警。

本发明实施例基于高可用、高可靠的方式，设计了一种基于MDC的综合监控装置，有助于数据中心的监控设备进行机架式安装，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、布线以及高可用性等纳入一个统一框架之下，构建了一个高效、稳定的综合监控装置，解决当前数据中心监控系统安装复杂以及美观度低、软件不统一以及成本高的问题，且很好的解决了设备安装、配电、线缆固定以及设备位置选择等诸多问题，实现了数据中心综合监控装置的模块化和预装配。

如图2所示，本发明实施例还公开了一种基于MDC的综合监控方法，包括以下步骤：

S1、对被监管设备进行数据采集；

数据采集框架的核心就是对被监管设备进行数据采集，所述数据包括服务器名称、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。

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。

通过SYSLOG协议接收和储存被监控的网络设备、操作系统的日志，并提供日志查询和管理功能，可以根据：时间、源IP、日志内容、等级、关键字等字段进行检索，快速发现和定位存在的设备和服务器安全事件，设置指定关键字日志监控预警。支持设置日志告警通知策略，将包含指定关键字的日志信息发送给指定管理员。支持设置报表策略，将包含不同关键字(如error，warning，failed等)的日志进行分类，形成日志分类库，并根据分类库对日志进行分析汇总，形成分类日志报表。

将SNMP协议、IPMI协议及Modbus协议、Bacnet协议、Syslog协议等封装到采集模块里，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、Syslog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。

S2、对采集的数据进行存储和分析；

该步骤包括订阅发布、配置管理、设置存储接口、事件分析。

a.订阅发布

为实现订阅与发布的高效运行，本发明重新定义二者的解耦方式。

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，从而完成P与S之间的解耦。

采用此种方式可节省管理系统的资源，例如将采集到的消息共享给多个订阅者。

b.配置管理

配置管理包括了各种设备的增加、删除、修改操作。

将每个设备配置抽象成信号、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。

另外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。

c.设置存储接口

将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。

d.事件分析

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，例如市电停电，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。

S3、针对采集的数据设置告警逻辑模式进行告警；

该步骤包括统一共享数据总线、设施监控、流量分析、统一预警、联动控制、数据管理和web服务。

a.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。

b.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；

服务器监控：风扇转速、机箱内部和CPU温度、电源电压、电源开关、CMOS电池容量、CPU、磁盘、内存、RAID卡等硬件状态。远程开机或重启服务器。定时关机或重启服务器；

存储监控：存储设备温度、风扇等硬件状态；LUN、CIFS等状态；物理磁盘状态等；

虚拟化监控：可以对VMware、Citrix Xen进行深入的监控，通过直接的可视化界面展示，包括CPU利用率、存储可用空间、内存利用率、网络流量、服务器的健康状况监视等。

c.流量分析

通过Netflow、Sflow、抓包分析等手段进行IP和应用流量统计，可帮助数据中心管理人员发现网络中占有带宽最多的TOPN用户及应用，进行故障诊断、带宽容量规划决策，例如可设置当有IP流量超过阀值时进行实时报警。

d.统一预警

支持对多个物理隔离网络的环境进行统一的监控和预警。在完全满足物理隔离要求的前提下，通过分布式部署的方式，在各网络上部署独立系统，并且监控数据可实时通过安全隔离设备，统一传送到中心系统，在中心系统上对多个物理网络的监控结果进行统一展示。

e.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。

f.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。

g.web服务

采用完全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。

S4、通过WEB浏览数据中心布局、设备参数和告警信息。

该步骤包括3D展示、移动终端显示、多屏显示以及用户管理。

a.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。

b.移动终端显示

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可方便浏览管理基于MDC的综合监控，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。

c.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)。

d.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)。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于MDC的综合监控装置，其特征在于，包括：

安装框体(1)、上盖(2)、监控主机主板(3)、多网口控制器主板(4)、风扇(5)、USB接口1(6)、HDMI高清接口(7)、RJ45网口1(8)、Console调试接口(9)、LCD液晶显示面板(10)和电源模块(11)；

所述监控主机主板包括核心板(3.1)、DI和DO电路接口(3.2)、USB接口2(3.3)、RJ45网口2(3.4)、RS485串口(3.5)、引出接口(3.6)、RJ45网口3(3.7)、LCD液晶显示接口(3.8)和监控主机主板与多网口控制器的连接接口(3.9)；

所述多网口控制器主板包括4个网口扩展接口(4.1)和电源接口(4.2)。

2.根据权利要求1所述的一种基于MDC的综合监控装置，其特征在于，所述电源模块为220V AC转12V DC电源模块。

3.一种基于MDC的综合监控方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、对被监管设备进行数据采集；

S2、对采集的数据进行存储和分析；

S3、针对采集的数据设置告警逻辑模式进行告警；

S4、通过WEB浏览数据中心布局、设备参数和告警信息。

4.根据权利要求3所述的一种基于MDC的综合监控方法，其特征在于，所述数据采集包括采集服务器名称、型号、内存、硬盘大小、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、供电参数、负载率、送风温度、楼宇制冷系统状态和参数、网络设备日志以及操作系统日志数据。

5.根据权利要求4所述的一种基于MDC的综合监控方法，其特征在于，所述服务器节点的网口速率、网口输入流量、网口输出流量、网口管理状态数据的采集采用SNMP协议；所述温度、电压、风扇数据的采集采用IPMI协议；所述供电参数、负载率、送风温度数据的采集采用Modus协议；所述楼宇制冷系统状态和参数数据的采集采用Bacnet协议；所述网络设备日志以及操作系统日志数据的采集采用SYSLOG协议。

6.根据权利要求3所述的一种基于MDC的综合监控方法，其特征在于，所述步骤S2包括订阅发布、配置管理、设置存储接口和事件分析。

7.根据权利要求6所述的一种基于MDC的综合监控方法，其特征在于，所述订阅发布的解耦方式具体为：

消息发布者与消息订阅者之间通过订阅器连接，消息发布者把消息发送至指定的订阅器上；消息订阅者如果接收消息，要向订阅器进行订阅，订阅成功后，消息订阅者可以接收来自订阅器的消息；消息订阅者还可以向订阅器进行退订。

8.根据权利要求3所述的一种基于MDC的综合监控方法，其特征在于，所述步骤S3包括统一共享数据总线、设施监控、流量分析、统一预警、联动控制、数据管理和web服务。

9.根据权利要求8所述的一种基于MDC的综合监控方法，其特征在于，所述设施监控包括：动力监控、环境监控、安全管理、微环境监控、服务器监控、存储监控和虚拟化监控。

10.根据权利要求3所述的一种基于MDC的综合监控方法，其特征在于，所述步骤S4包括3D展示、移动终端显示、多屏显示以及用户管理。