CN115225502A - 一种基于sdn架构的数据中心数字化映射dcim系统 - Google Patents

一种基于sdn架构的数据中心数字化映射dcim系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于SDN架构的数据中心数字化映射DCIM系统，属于DCIM系统技术领域，包括3D数字化映射管理模块、运营运维模块、SDN模块，所述SDN模块包括网络拓扑视图模块、链路宽带利用率检测模块和节能算法模块，所述运营运维模块包括运营模块、运维模块，所述运营模块用于进行资产管理、容量管理和能效管理工作，所述运维模块用于进行设备监控、设备报警及用户权限管理工作。本发明通过设置的3D数字化映射管理模块、运营运维模块、SDN模块，实现数据中心所有关联系统协调统一管理，对数据中心集中监控、智能管理、事故处置、模型预测等目标进行管理，并不断优化代码、架构及应用平台，实现数据中心的可视化管理，提升数据中心运维能力，实现节能减排。

Description

一种基于SDN架构的数据中心数字化映射DCIM系统
技术领域
本发明涉及DCIM系统技术领域，具体涉及一种基于SDN架构的数据中心数字化映射DCIM系统。
背景技术
近年来，随着信息化建设的不断推进，服务上云已成主流趋势。为满足数量激增的云上服务需求，大量数据中心正在布局实施建设。数据中心是一个组件种类繁多、数目庞大且组件间联系密切的精密系统，不仅包括了一组服务器集合，还搭配了相应的网络设备以及空调、水冷和电源等基础设施。
但现阶段数据中心运营实际存在如下问题：一方面，传统网络管理部署非常麻烦，如：网络厂商杂、设备类型多、设备数量多、命令不一致；另一方面，网络设备协同工作要求高，如：网络发生变动如何进行交互、流量暴涨拓扑膨胀，分布式网络架构等瓶颈问题逐渐凸显。经研究发现,目前存在的主要问题是各厂家的DCIM系统解决方案都不开源且极少与新型数据中心采用的SDN构架相结合，无法做到对SDN网络资源的感知和调配。所以构建一套DCIM系统并与SDN构架进行整合成为新型数据中心管理人员的迫切需求，为此，提出一种基于SDN架构的数据中心数字化映射DCIM系统。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于：如何实现数据中心所有关联系统协调统一管理，对数据中心集中监控、智能管理、事故处置、模型预测等目标进行管理，提供了一种基于SDN架构的数据中心数字化映射DCIM系统。
本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的，本发明包括：3D数字化映射管理模块、运营运维模块、SDN模块；
所述3D数字化映射管理模块，用于构建容量模型，以数据中心实际场景为原型，通过三维建模的方式，以3D可视化的方式展示各个区域的容量信息；并通过对资产设备的虚拟仿真建模，建立3D展示模型；同时形成资产基本台账与配置信息；
所述运营运维模块，用于对数据中心的IT设备和基础设备进行数据录入、操作人员的交互式管理，通过对数据中心各项能效的监控与汇总，综合梳理机房能耗数据，通过图形化与报表方式展示数据中心能耗分析；
所述SDN模块，用于构建网络拓扑视图，同时对链路宽带利用率进行检测，并执行节能策略。
更进一步地，所述数据中心的基础设备包括动力监控设备、环境监控设备、机柜监控设备、机柜门禁监控设备，所述动力监控设备包括油机监测组件、变压器监测组件、配电柜监测组件、蓄电池组监测组件、UPS监测组件；所述油机监测组件用于对油机运行状态进行监测，所述变压器监测组件用于对变压器运行状态进行监测，所述配电柜监测组件用于对配电柜的实时状态进行监测；所述蓄电池组监测组件用于对蓄电池组的工作状态进行监测，所述UPS监测组件用于对UPS的运行状态进行监测；所述环境监控设备包括温湿度传感器、气体传感器、漏水/漏油监测器，所述温湿度传感器用于检测每个机柜、服务器、交换机的实时温湿度数据和数据中心的各个区域的实时温湿度数据，所述气体传感器用于检测数据中心的各个区域的实时气体数据；所述漏水/漏油监测器用于实时检测存在漏水或漏油风险位置的漏水或漏油情况；所述机柜监控设备用于监测机柜内设备的运行状态；所述机柜门禁监控设备用于对各机柜门禁中的门锁和开关状态进行实时监测。
更进一步地，所述数据中心还包括多个子系统，分别为红外入侵子系统，门禁子系统、视频子系统、消防子系统、环境调控子系统；所述红外入侵子系统用于对数据中心各个区域的入侵情况进行实时监测，所述门禁子系统用于通过门禁控制器与所述机柜门禁监控设备通信连接，实时获取各机柜门禁中的门锁和开关状态数据，所述视频子系统用于通过摄像头对数据中心各个区域进行视频监控，所述环境调控子系统用于通过加湿器、空调、通风扇对数据中心各个区域的环境参数进行调控。
更进一步地，所述数据中心的IT设备包括服务器、存储器，所述服务器包括动环服务器与综合管理服务器，所述存储器用于存储各类设备产生的数据，所述动力监控设备、环境监控设备、机柜监控设备、机柜门禁监控设备均通过嵌入式主机与动环服务器通信连接；所述红外入侵子系统，门禁子系统、视频子系统、消防子系统、环境调控子系统均通过局域网与综合管理服务器、管理终端、WEB远程终端通信连接。
更进一步地，所述运营运维模块包括运营模块、运维模块，所述运营模块用于进行资产管理、容量管理和能效管理工作，所述运维模块用于进行设备监控、设备报警及用户权限管理工作。
更进一步地，所述SDN模块包括网络拓扑视图模块、链路宽带利用率检测模块和节能算法模块，其中，所述网络拓扑视图模块用于获取数据中心的SDN网络的拓扑信息，与SDN控制器建立联系，获取状态信息并解析显示，进而构建网络拓扑视图；所述链路宽带利用率检测模块用于对链路宽带利用率进行检测并将检测得到的数据发送至节能算法模块中，所述节能算法模块根据当前系统中的流量负载进行决策，通过重路由方法使低流量节点进入休眠状态，只保留部分节点提供服务。
更进一步地，所述节能算法模块基于Q学习的能量有效路由算法实现。
更进一步地，选用基于java开发的Floodlight为SDN控制器。
本发明相比现有技术具有以下优点：通过设置的3D数字化映射管理模块、运营运维模块、SDN模块，实现数据中心所有关联系统协调统一管理，对数据中心集中监控、智能管理、事故处置、模型预测等目标进行管理，并不断优化代码、架构及应用平台，实现数据中心的可视化管理，提升数据中心运维能力，实现节能减排，值得被推广使用。
附图说明
图1是本发明实施例中基于SDN架构的数据中心数字化映射DCIM系统的结构示意图；
图2是本发明实施例中基于SDN架构的数据中心数字化映射DCIM系统的逻辑分层架构示意图。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
如图1-2所示，本实施例提供一种技术方案：一种基于SDN架构的数据中心数字化映射DCIM系统，包括：3D数字化映射管理模块、运营运维模块、SDN模块；
在本实施例中，所述3D数字化映射管理模块，用于综合U空间、供电、制冷、承重、网口等因素构建容量模型，以数据中心实际场景为原型，通过三维建模的方式，以3D可视化的方式展示各个区域的容量信息，实现容量查询、容量展示及使用计划等信息的管理；通过对资产设备的虚拟仿真建模，包括机柜、服务器、交换机等设备，建立3D展示模型；同时建立资产配置管理，形成资产基本台账与配置信息，结合RFID技术，动态读取与更新所有进出机房的设备台账，自动更新设备方位；结合U位定位标签，实现设备上架位置规划、设备实时定位查询、设备移动实时更新、设备非法移动告警等，完善机房资产管理；
在本实施例中，所述运营运维模块用于对数据中心的IT设备和基础设备进行数据录入、操作人员的交互式管理以及各种后处理，通过对数据中心各项能效的监控与汇总，综合梳理机房能耗数据，通过图形化与报表等方式展示数据中心能耗分析，包括机房能耗总量视图等，直观展现机房重要能耗指标、机房用电量统计、UPS负载、各项具体用电量统计、单位机房面积用能统计分析等，协助数据中心清晰了解机房能耗消耗和能耗分布情况，为后期机房节能及降低PUE提供依据；
在本实施例中，所述SDN模块用于构建网络拓扑视图、对链路宽带利用率进行检测、并执行节能策略，降低数据中心的能耗。
在本实施例中，所述数据中心的基础设备包括动力监控设备、环境监控设备、机柜监控设备、机柜门禁监控设备，所述动力监控设备包括油机监测组件、变压器监测组件、配电柜监测组件、蓄电池组监测组件、UPS监测组件；所述油机监测组件用于对油机运行状态进行监测，所述变压器监测组件用于对变压器运行状态进行监测，所述配电柜监测组件用于对配电柜的实时状态进行监测；所述蓄电池组监测组件用于对蓄电池组的工作状态进行监测，所述UPS监测组件用于对UPS的运行状态进行监测；所述环境监控设备包括温湿度传感器、气体传感器、漏水/漏油监测器，所述温湿度传感器采用分布式安装方式，每个机柜、服务器、交换机上均安装一个，同时在数据中心的各个区域均安装一个，用于检测每个机柜、服务器、交换机的实时温湿度数据和数据中心的各个区域的实时温湿度数据，所述气体传感器安装在数据中心的各个区域，用于检测数据中心的各个区域的实时气体数据；所述漏水/漏油监测器安装在数据中心存在漏水或漏油风险的位置，用于实时检测上述位置的漏水或漏油情况；所述机柜监控设备用于监测机柜内设备的运行状态；所述机柜门禁监控设备用于对各机柜门禁中的门锁和开关状态进行实时监测。
在本实施例中，所述数据中心还包括多个子系统，分别为红外入侵子系统，门禁子系统、视频子系统、消防子系统、环境调控子系统；所述红外入侵子系统用于对数据中心各个区域的入侵情况进行实时监测，所述门禁子系统用于通过门禁控制器与所述机柜门禁监控设备通信连接，实时获取各机柜门禁中的门锁和开关状态数据，所述视频子系统用于通过摄像头对数据中心各个区域进行视频监控，所述环境调控子系统用于通过加湿器、空调、通风扇对数据中心各个区域的环境参数进行调控。
在本实施例中，所述数据中心的IT设备(属于资产设备的一部分)包括服务器、存储器等，所述服务器包括动环服务器与综合管理服务器，所述存储器用于存储各类设备产生的数据，所述动力监控设备、环境监控设备、机柜监控设备、机柜门禁监控设备均通过嵌入式主机与动环服务器通信连接，所述动环服务器的数量有两个，一个主动环服务器，另一个为备用动环服务器，在主动环服务器出现故障时，启用备用动环服务器(备用动环服务器时刻处于运行状态)；所述红外入侵子系统，门禁子系统、视频子系统、消防子系统、环境调控子系统均通过局域网与综合管理服务器、管理终端、WEB远程终端通信连接。
在本实施例中，所述综合管理服务器与数据中心的报警设备、运营运维模块连接；所述数据中心的报警设备的报警方式为声光报警、邮件报警、电话报警、短信报警、打印报表报警。
在本实施例中，所述运营运维模块包括运营模块、运维模块，所述运营模块用于进行资产管理、容量管理和能效管理工作，所述运维模块用于进行设备监控、设备报警及用户权限管理工作。
在本实施例中，所述SDN模块包括网络拓扑视图模块、链路宽带利用率检测模块和节能算法模块，其中，所述网络拓扑视图模块用于获取数据中心的SD N网络的拓扑信息，与SDN控制器建立联系，获取状态信息并解析显示，进而构建网络拓扑视图；所述链路宽带利用率检测模块用于对链路宽带利用率进行检测并将检测得到的数据发送至节能算法模块中，所述节能算法模块根据当前系统中的流量负载进行决策，通过重路由方法使大量低流量节点进入休眠状态，只保留少数节点提供服务，从而达到降低网络能耗的目的。通过本系统对数据中心的流量进行实时监控，将收集到的信息返回给SDN控制器，经节能算法模块处理后，下发流表安排重路由路径并关闭节点，实现节能策略，降低数据中心的能耗。
在本实施例中，所述节能算法模块基于Q学习的能量有效路由算法实现，Q学习是一种基于值评估的强化学习算法，算法的核心是通过在某一个时刻的状态，采取动作获得收益，环境根据智能体的动作反馈收益，获取相应的汇报值。算法的主要思想是将状态和和动作构建成不停迭代更新的Q表来存储Q值，然后根据Q值来选取能够获得最大后裔的动作。
在本实施例中，选用基于java开发的Floodlight为SDN控制器。
在本实施例中，本系统通过采用浏览器/服务器模式的Web设计构架，遵循前后端分离的设计规范，用业务逻辑、数据和界面显示分离的方法组织代码；选用SpringBoot为后端开发框架，使用其loC特性，通过Spring容器管理ja vaBean对象和对象间关系的维护使用其AOP特性，将业务流程中日志等通用功能分离出来单独编写代码：使用其声明式事务特性，以注解和配置的方式完成对事务的支持。选用MyBatis为持久层框架，以编写XML文件的方式取代了繁琐重复的手动JDBC代码编写工作。系统设计使用关系型数据库，遵循关系型数据库三范式的设计原则来创建数据库表，表中所有字段的数据类型均遵循MySQ L数据库的类型标准。
综上所述，上述实施例的基于SDN架构的数据中心数字化映射DCIM系统，通过设置的3D数字化映射管理模块、运营运维模块、SDN模块，实现数据中心所有关联系统协调统一管理，对数据中心集中监控、智能管理、事故处置、模型预测等目标进行管理，并不断优化代码、架构及应用平台，实现数据中心的可视化管理，提升数据中心运维能力，实现节能减排，值得被推广使用。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (8)

1.一种基于SDN架构的数据中心数字化映射DCIM系统，其特征在于，包括：3D数字化映射管理模块、运营运维模块、SDN模块；
所述3D数字化映射管理模块，用于构建容量模型，以数据中心实际场景为原型，通过三维建模的方式，以3D可视化的方式展示各个区域的容量信息；并通过对资产设备的虚拟仿真建模，建立3D展示模型；同时形成资产基本台账与配置信息；
所述运营运维模块，用于对数据中心的IT设备和基础设备进行数据录入、操作人员的交互式管理，通过对数据中心各项能效的监控与汇总，综合梳理机房能耗数据，通过图形化与报表方式展示数据中心能耗分析；
所述SDN模块，用于构建网络拓扑视图，同时对链路宽带利用率进行检测，并执行节能策略。
2.根据权利要求1所述的一种基于SDN架构的数据中心数字化映射DCIM系统，其特征在于：所述运营运维模块包括运营模块、运维模块，所述运营模块用于进行资产管理、容量管理和能效管理工作，所述运维模块用于进行设备监控、设备报警及用户权限管理工作。
3.根据权利要求2所述的一种基于SDN架构的数据中心数字化映射DCIM系统，其特征在于：所述SDN模块包括网络拓扑视图模块、链路宽带利用率检测模块和节能算法模块，其中，所述网络拓扑视图模块用于获取数据中心的SDN网络的拓扑信息，与SDN控制器建立联系，获取状态信息并解析显示，进而构建网络拓扑视图；所述链路宽带利用率检测模块用于对链路宽带利用率进行检测并将检测得到的数据发送至节能算法模块中，所述节能算法模块根据当前系统中的流量负载进行决策，通过重路由方法使低流量节点进入休眠状态，只保留部分节点提供服务。
4.根据权利要求3所述的一种基于SDN架构的数据中心数字化映射DCIM系统，其特征在于：所述节能算法模块基于Q学习的能量有效路由算法实现。
5.根据权利要求3所述的一种基于SDN架构的数据中心数字化映射DCIM系统，其特征在于：选用基于java开发的Floodlight为SDN控制器。
6.根据权利要求5所述的一种基于SDN架构的数据中心数字化映射DCIM系统，其特征在于：所述数据中心的基础设备包括动力监控设备、环境监控设备、机柜监控设备、机柜门禁监控设备，所述动力监控设备包括油机监测组件、变压器监测组件、配电柜监测组件、蓄电池组监测组件、UPS监测组件；所述油机监测组件用于对油机运行状态进行监测，所述变压器监测组件用于对变压器运行状态进行监测，所述配电柜监测组件用于对配电柜的实时状态进行监测；所述蓄电池组监测组件用于对蓄电池组的工作状态进行监测，所述UPS监测组件用于对UPS的运行状态进行监测；所述环境监控设备包括温湿度传感器、气体传感器、漏水/漏油监测器，所述温湿度传感器用于检测每个机柜、服务器、交换机的实时温湿度数据和数据中心的各个区域的实时温湿度数据，所述气体传感器用于检测数据中心的各个区域的实时气体数据；所述漏水/漏油监测器用于实时检测存在漏水或漏油风险位置的漏水或漏油情况；所述机柜监控设备用于监测机柜内设备的运行状态；所述机柜门禁监控设备用于对各机柜门禁中的门锁和开关状态进行实时监测。
7.根据权利要求6所述的一种基于SDN架构的数据中心数字化映射DCIM系统，其特征在于：所述数据中心还包括多个子系统，分别为红外入侵子系统，门禁子系统、视频子系统、消防子系统、环境调控子系统；所述红外入侵子系统用于对数据中心各个区域的入侵情况进行实时监测，所述门禁子系统用于通过门禁控制器与所述机柜门禁监控设备通信连接，实时获取各机柜门禁中的门锁和开关状态数据，所述视频子系统用于通过摄像头对数据中心各个区域进行视频监控，所述环境调控子系统用于通过加湿器、空调、通风扇对数据中心各个区域的环境参数进行调控。
8.根据权利要求7所述的一种基于SDN架构的数据中心数字化映射DCIM系统，其特征在于：所述数据中心的IT设备包括服务器、存储器，所述服务器包括动环服务器与综合管理服务器，所述存储器用于存储各类设备产生的数据，所述动力监控设备、环境监控设备、机柜监控设备、机柜门禁监控设备均通过嵌入式主机与动环服务器通信连接；所述红外入侵子系统，门禁子系统、视频子系统、消防子系统、环境调控子系统均通过局域网与综合管理服务器、管理终端、WEB远程终端通信连接。
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