CN108805298A - 一种基于WebGL技术的数据中心可视化管理系统 - Google Patents
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Abstract
一种基于WebGL的数据中心可视化管理系统，包括三维可视化场景的构建系统、三维可视化场景功能演示系统和数据中心的数据查询与设备管理系统，所述的三维可视化场景的构建系统用于整个数据中心的3D场景搭建，场景包括外围设施和内部设备，所述三维可视化场景功能演示系统包括数据中心场景的交互式基本操作和功能演示，例如场景置位、信息调试、烟雾预警等，所述的数据中心的数据查询与设备管理系统包括对数据中心设备的增加、删除和移动等操作以及数据信息的展示。本发明提供的系统具有较好的适用性和迁移性，能够在浏览器客户端直接实现数据中心的展示和管理。
Description
技术领域
本发明涉及一种在客户端管理三维数据机房的技术，属于WebGL(Web GraphicsLibrary)技术的可视化以及交互领域。
背景技术
近年来随着宽带中国、人工智能、大数据、云计算等技术的发展，会产生海量的数据，相应的数据中心的规模也就会越来越大，IDC业务将引来新一轮确定性成长。根据预测，未来几年IDC行业将继续保持30％-40％的增长率。中国IDC市场规模在2011-2015年间增长4倍，占全球总规模的22％，与全球16％的年均增长率相比，中国IDC运营服务仍处于高速增长状态，根据中国IDC圈预测，到2018年中国IDC市场规模近1400亿元。伴随着数据中心规模的快速扩大，也给数据中心管理人员带来了巨大的挑战。
目前大多数的数据中心设备是在机房中进行运营和管理，数据中心的管理人员也是不间断的对线下设备进行勘察和维护，这极大的增加了管理人员的数量，造成了维护成本的大幅增加。时下的经济环境下，企业更加注重投入产出率，更加严格的控制预算和成本，因此节能环保智能化的数据中心建设也渐渐成为了发展的趋势。
发明内容
为了克服现有技术数据中心管理设备的维护成本较高的不足，本发明提出了一种基于WebGL技术的数据中心可视化管理系统，其可基于WebGL技术在客户端或Web端直接进行数据中心设备的管理和运行展示，另外可以直接观测线下数据中心的数据反馈结果以及设备运营异常情况。本系统的效果实现基于WebGL平台，使用了B/S架构。由于WebGL的内置框架可以直接调用系统底层的显卡，所以可以不安装任何插件直接在浏览器端进行三维效果的渲染和展示。随着虚拟现实技术的发展，人们对感官浸入式的体验要求越来越多，使得WebGL呈现出越来越火热的趋势。
本发明实现上述目的所采用的技术方案如下：
一种基于WebGL技术的数据中心可视化管理系统，包括三维可视化场景的构建系统、三维可视化场景功能演示系统和数据中心的数据查询与设备管理系统；其中，所述的三维可视化场景的构建系统包括：
数据中心设备构建模块，用以以数据机柜为主，使用相关的3D模型绘制工具来实现数据机柜的构建，机柜包括基本的纹理贴图、模型编号、部件选择和控制以及部件纹理；
数据中心的外围场景构建模块，包括外围墙体的搭建、地板的搭建、门窗的构造以及外部的装饰；
数据中心场景的优化模块，对复杂三维场景的优化，使三维场景在浏览器端更流畅的加载；
所述的三维可视化场景功能演示系统，用以对搭建好的三维场景的控制和交互，所述的三维可视化场景功能演示系统包括：
场景置位模块，用以将处于任何状态的场景恢复到数据中心的初始化界面；
3D场景漫游模块，用以供数据中心的管理者和使用者以第一视角的方式查看场景内任意点的运行情况；
告警模块，包括对数据中心的参数进行监控，并对异常情况进行预警，包括温度异常预警、烟雾报警和线路检测；
所述数据中心的数据查询与设备管理系统，用以对数据中心的各类信息进行查询和展示，并且对数据中心内部的机柜等设施进行集中化管理和操控，
数据显示模块，用以对后台采集到的相关数据进行展示，所述的数据显示方式是传统的图形图表的形式，或者是在3D场景的基础上以可视化效果的方式进行间接性显示；
设备异常检测模块，用以对指标异常设备进行检测，查询异常设备的编号；
设备管理模块，用以实现对数据中心的设备进行增加，删除和移动操作，实现线下机房和线上机房的设备匹配。
进一步，所述3D场景漫游模块中，3D场景漫游为用户提供查看机房内设备，设备信息及整体布局的功能，即观察模式，在观察模式下，可以对场景进行缩放，可以自由旋转、翻滚相机和移动用户视角。
再进一步，所述告警模块中，将线下机房采集到的各类异常数据推送到管理系统，数据中心平台根据这些异常数据显示不同的告警情况。
所述设备管理模块中，需要对模型库进行维护，当模型库中有不需要的设备模型时可删除，当用户需要模型库中没有的设备模型时，由开发人员制作设备模型提供给用户，然后用户可利用设备管理功能添加载本地模型文件。
所述数据显示模块中，数据信息展示会将后台采集到的信息以图形图表的形式在浏览器大屏中显示，数据信息包括机房温度、使用流量情况和日志信息。
上述的三维可视化场景的构建系统，三维可视化场景功能演示系统，数据中心的数据查询与设备管理功能系统三者共同构成了一种基于WebGL的数据中心可视化管理系统，本发明所达到的有益效果如下：
1)本发明提出的一种基于WebGL的数据中心可视化系统，使得数据中心的展示和交互在没有任何插件的情况下在浏览器端实现。另外，在线上对数据中心的管理极大的提高了机房运营的效率，减轻了运维人员的负担。
2)基于WebGL的数据机房可视化管理系统，以真实度极高的三维场景作为基础给使用人员带来和实际场景同样的浸入感，同时可以实现对三维场景的控制和交互。
3)基于WebGL的数据机房可视化管理系统，实时接收后台提交的数据，数据以可视化图形图表的或三维效果的形式进行展示，使得相关运营人员可以随时随地的观测线下机房的运营情况。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步解释，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是一种基于WebGL的数据中心可视化系统的二维框架。
图2是数据中心3D场景的搭建。
图3是设备运营查询示意图。
图4是设备管理示意图。
图5是数据展示示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式做进一步地描述。
参照图1～图5，一种基于WebGL技术的数据中心可视化管理系统，包括三维可视化场景的构建系统、三维可视化场景功能演示系统和数据中心的数据查询与设备管理系统；其中，所述的三维可视化场景的构建系统包括：
数据中心设备构建模块，用以以数据机柜为主，使用相关的3D模型绘制工具来实现数据机柜的构建，机柜包括基本的纹理贴图、模型编号、部件选择和控制以及部件纹理；
数据中心的外围场景构建模块，包括外围墙体的搭建、地板的搭建、门窗的构造以及外部的装饰；
数据中心场景的优化模块，对复杂三维场景的优化，使三维场景在浏览器端更流畅的加载；
所述的三维可视化场景功能演示系统，用以对搭建好的三维场景的控制和交互，所述的三维可视化场景功能演示系统包括：
场景置位模块，用以将处于任何状态的场景恢复到数据中心的初始化界面；
3D场景漫游模块，用以供数据中心的管理者和使用者以第一视角的方式查看场景内任意点的运行情况；
告警模块，包括对数据中心的参数进行监控，并对异常情况进行预警，包括温度异常预警、烟雾报警和线路检测；
所述数据中心的数据查询与设备管理系统，用以对数据中心的各类信息进行查询和展示，并且对数据中心内部的机柜等设施进行集中化管理和操控，
数据显示模块，用以对后台采集到的相关数据进行展示，所述的数据显示方式是传统的图形图表的形式，或者是在3D场景的基础上以可视化效果的方式进行间接性显示；
设备异常检测模块，用以对指标异常设备进行检测，查询异常设备的编号；
设备管理模块，用以实现对数据中心的设备进行增加，删除和移动操作，实现线下机房和线上机房的设备匹配。
进一步，所述3D场景漫游模块中，3D场景漫游为用户提供查看机房内设备，设备信息及整体布局的功能，即观察模式，在观察模式下，可以对场景进行缩放，可以自由旋转、翻滚相机和移动用户视角。
再进一步，所述告警模块中，将线下机房采集到的各类异常数据推送到管理系统，数据中心平台根据这些异常数据显示不同的告警情况。
所述设备管理模块中，需要对模型库进行维护，当模型库中有不需要的设备模型时可删除，当用户需要模型库中没有的设备模型时，由开发人员制作设备模型提供给用户，然后用户可利用设备管理功能添加载本地模型文件。
所述数据显示模块中，数据信息展示会将后台采集到的信息以图形图表的形式在浏览器大屏中显示，数据信息包括机房温度、使用流量情况和日志信息。
如图1所示，本发明实施例提供了一种基于WebGL的数据中心可视化管理系统。该体统包括三维可视化场景的构建系统0S2，三维可视化场景功能演示系统0S1，数据中心的数据查询与设备管理系统0S3。
所述的三维可视化场景的构建系统0S2构建方法，参考图2，包括：
第一步，通过三维模型制作工具进行数据中心设备的制作，工具包括3DMAX、Blender、Unity3D等。模型的格式没有具体的限制，优选OBJ格式，除了基本模型制作外，所需的完整模型还包括mtl格式的材质属性。
数据中心的设备制作不仅仅局限于一种类型的设备，而是根据线下机房不同型号的设备进行匹配制作。此外，机柜模型的制作过程中会根据实际的设备设施制作机柜的部件，并将其填充到设备内部。
第二步，通过WebGL编码的方式，构建基本的外围场景实例和装饰实例，这些实例包括围墙、门窗、玻璃和装饰事物等。通过WebGL将步骤一所述的模型加载到场景中。主要代码清单如下：
第三步，通过WebGL编码对场景进行渲染和坐标转换，其中所述的场景渲染包括灯光、材质渲染等。其中所述的坐标转换即将WebGL中的3D坐标转换成屏幕坐标，屏幕上点转换成webGL坐标系中的点。依据平面坐标系转换公式进行坐标转换：
x'＝(x-x0)cosθ-(y-y0)sinθ；y'＝(x-x0)sinθ+(y-y0)cosθ
其中，x0，y0表示新坐标系在原坐标系中的原点，θ表示坐标系转角，x'，y'表示新坐标系中的坐标。最后需要将这种数学语言转换成编程语言，即当鼠标点击屏幕时，通过JavaScrip获取到当前的坐标为：event.clientX和event.clientY，这个是屏幕坐标系，之后需要将它转换成标准的设备坐标系。此时的公式为：
_mouse.x＝(event.clientX/_domElement.width)*2-1
_mouse.y＝-(event.clientY/_domElement.height)*2+1
此外，三维中的顶点坐标数据都是需要有“深度”的，也就是Z值，可以使用WebGL提供的函数GLReadPixels加入。
第四步，将数据中心的3D场景进行性能优化，这种优化包括算法上的优化和业务处理上的优化。最后将场景在浏览器客户端进行加载。
所述三维可视化场景功能演示系统0S1是交互性功能模块，其通过鼠标触发事件进行功能的展示，具体实施过程如下：
数据中心场景置位功能，鼠标单击导航栏中的场景置位按钮，无论数据中心处于任何状态，它都会回到数据中心的初始化状态。
数据中心的基本操作和3D漫游场景，通过鼠标和键盘可以操控整个场景模块，例如，对场景的收缩、放大、旋转等操作。此外，双击机房的门可以进行打开和关闭的效果，同样，双击机房内部机柜门可以达到类似效果。
其中3D漫游场景是通过鼠标点击场景的任何位置都可以迅速定位到该区域并查看此处场景状况的一项功能。
烟雾预警演示功能，通过点击导航栏中的烟雾预警演示按钮，可以观察到在相应的机柜上方显示烟雾动画，每种烟雾效果的颜色可以是不一样的，不同颜色的烟雾象征不同类型的烟雾预警以及烟雾预警的等级。
其中数据中心的烟雾预警不仅仅是交互功能层次的，该部分可以根据后台采集到的数据进行相应的信息显示。
数据中心的调试信息功能，鼠标点击导航栏中的调试信息按钮可以在场景的相应区域显示数据中心场景的FPS信息，即3D场景在浏览器客户端每秒加载的帧数。该功能可以方便管理人员根据FPS信息对场景进行调整。
所述的数据中心的数据查询与设备管理系统0S3用于对数据中心内部的设备进行管理，以及实现数据中心相关的数据信息展示功能。
图1中的0S3模块中的运营情况如图3所示，该部分可以对数据中心的设备进行实时的管理，它会在设置的时间内对机房内的每个设备进行检测，检测结果会以表格的形式显示在场景内。
检测的数据参数包括正常和异常状态，如果设备参数正常表格中的状态信息用绿色标记，否则用红色标记。此外，被检测到数据异常状态的设备会在其对应的3D场景的机柜上方显示气泡告警信息。
图1中的0S3模块中的设备管理如图4所示，点击该按钮会出现三个下拉按钮。鼠标点击增加设备会弹出相应的模态框，从模态框中选择后台中的各种设备模型和材质组合，将其移动到场景的任意位置。点击删除设备和移动设备按钮，鼠标指针可作为一个选择器选择场景内的任意设备，对设备进行删除移位操作。
图1中的0S3模块中的数据显示如图5所示，点击该按钮页面会跳转到一个数据可视化大屏界面。该界面以可视化图形图表的形式显示数据中心的后台数据信息。所述的数据信息包括机房温度、流量使用情况、异常告警比例和日志等。该部分可以为数据中心的管理者和使用者提供可视化和指标化的量化数据指标，作为监控数据中心系统的一种有效形式。
上述的三维可视化场景功能演示系统的实施操作和功能模块仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡是在本发明的精神和原则范围内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种基于WebGL技术的数据中心可视化管理系统，其特征在于，所述管理系统包括三维可视化场景的构建系统、三维可视化场景功能演示系统和数据中心的数据查询与设备管理系统；
其中，所述的三维可视化场景的构建系统，用以搭建一个和线下机房相匹配的线上虚拟3D数据中心场景，所述三维可视化场景的构建系统包括：
数据中心设备构建模块，用以以数据机柜为主，使用相关的3D模型绘制工具来实现数据机柜的构建，机柜包括基本的纹理贴图、模型编号、部件选择和控制以及部件纹理；
数据中心的外围场景构建模块，包括外围墙体的搭建、地板的搭建、门窗的构造以及外部的装饰；
数据中心场景的优化模块，对复杂三维场景的优化，使三维场景在浏览器端更流畅的加载；
所述的三维可视化场景功能演示系统，用以对搭建好的三维场景的控制和交互，所述的三维可视化场景功能演示系统包括：
场景置位模块，用以将处于任何状态的场景恢复到数据中心的初始化界面；
3D场景漫游模块，用以供数据中心的管理者和使用者以第一视角的方式查看场景内任意点的运行情况；
告警模块，包括对数据中心的参数进行监控，并对异常情况进行预警，包括温度异常预警、烟雾报警和线路检测；
所述数据中心的数据查询与设备管理系统，用以对数据中心的各类信息进行查询和展示，并且对数据中心内部的机柜等设施进行集中化管理和操控，所述数据中心的数据查询与设备管理系统包括：
数据显示模块，用以对后台采集到的相关数据进行展示，所述的数据显示方式是传统的图形图表的形式，或者是在3D场景的基础上以可视化效果的方式进行间接性显示；
设备异常检测模块，用以对指标异常设备进行检测，查询异常设备的编号；
设备管理模块，用以实现对数据中心的设备进行增加，删除和移动操作，实现线下机房和线上机房的设备匹配。
2.如权利要求1所述的基于WebGL技术的数据中心可视化管理系统，其特征在于，所述3D场景漫游模块中，3D场景漫游为用户提供查看机房内设备，设备信息及整体布局的功能，即观察模式，在观察模式下，可以对场景进行缩放，可以自由旋转、翻滚相机和移动用户视角。
3.如权利要求1或2所述的基于WebGL技术的数据中心可视化管理系统，其特征在于，所述告警模块中，将线下机房采集到的各类异常数据推送到管理系统，数据中心平台根据这些异常数据显示不同的告警情况。
4.根据权利要求1或2所述的基于WebGL的数据中心可视化管理系统，其特征在于，所述设备管理模块中，需要对模型库进行维护，当模型库中有不需要的设备模型时可删除，当用户需要模型库中没有的设备模型时，由开发人员制作设备模型提供给用户，然后用户可利用设备管理功能添加载本地模型文件。
5.根据权利要求1或2所述的基于WebGL的数据中心可视化管理系统，其特征在于，所述数据显示模块中，数据信息展示会将后台采集到的信息以图形图表的形式在浏览器大屏中显示，数据信息包括机房温度、使用流量情况和日志信息。
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