DE102011107839A1 - Optoelectronic device for analyzing type and position of e.g. servers in server-rack in large datacenter, has evaluation unit for evaluating server-rack-inner area with respect to optical markers and determining position of components - Google Patents

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Abstract

The device has a camera arranged fixedly in an inner side of a server-rack (1) for optoelectronic detection of the server-rack by using an imaging two-dimensional or three-dimensional process. Optical markers (3) e.g. barcode or data-matrix-code, are provided in the server-rack. The camera is arranged downstream of a digital signal evaluation unit. The evaluation unit evaluates server-rack-inner area with respect to the markers and determines position of information technology components (2) or transmits recorded image data to another evaluation unit.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a device according to the preamble of claim 1.

Im Zuge von Wartungs- und Erweiterungsarbeiten werden in einem Server-Rack laufend Änderungen bezüglich der Belegung der Rack-Einschübe durchgeführt. Ein Server-Rack bezeichnet herbei einen Schaltschrank, der mit Komponenten der Informationstechnologie (IT-Komponenten) bestückt ist.As part of maintenance and expansion work, changes in the occupancy of the rack slots are constantly being carried out in a server rack. A server rack refers to a control cabinet that is equipped with components of information technology (IT components).

Insbesondere in großen Rechenzentren, in denen Server-Farmen zum Einsatz kommen, gewinnt die Dokumentation des physikalischen Ortes einer HW-Komponente zunehmend an Bedeutung. Zum einen muss der Tausch einzelner HW-Komponenten dokumentiert werden, zum anderen lassen sich durch die genaue Ermittlung des Ortes einer IT-Komponente gezielt Analysen zum Energieverbrauch, bzw. zur Energiekostenoptimierung erstellen.In particular, in large data centers in which server farms are used, the documentation of the physical location of a hardware component is becoming increasingly important. On the one hand, the exchange of individual hardware components must be documented; on the other hand, the exact determination of the location of an IT component can be used to create targeted analyzes of energy consumption and energy cost optimization.

Weiterhin dient eine exakte Positionsbestimmung zur Analyse freier Kapazitäten im Rechenzentrum, beispielsweise freier Höheneinheiten. Die in den Server-Racks verbauten IT-Komponenten umfassen beispielsweise Server, Router, Switches, Patch-Panels, USV-Anlagen, Tastaturen und Bildschirme.Furthermore, an exact position determination is used to analyze free capacities in the data center, for example free height units. The IT components installed in the server racks include, for example, servers, routers, switches, patch panels, UPS systems, keyboards and screens.

Zur Dokumentation der verbauten Komponenten pflegt das Servicepersonal, vorzugsweise händisch, eine Bestandsliste. In der Praxis treten jedoch im Laufe des Betriebs bedingt durch Wartungs- und Erweiterungsarbeiten Inkonsistenten bezüglich der protokollierten und den tatsächlichen im Server-Rack implementierten IT-Komponenten auf.For the documentation of the installed components, the service staff, preferably by hand, maintains an inventory list. In practice, however, due to maintenance and enhancement work, inconsistencies occur in the course of operation with respect to the logged and the actual IT components implemented in the server rack.

Um dieser Problematik zu begegnen und eine automatisierte Server-Rack-Inventur zu realisieren, wurden Lösungsansätze entwickelt, die beispielsweise auf der RFID-Technologie (Radio-Frequency Identification) basieren. Hierdurch ist eine Positionsbestimmung als auch exakte Identifizierung der mit einem RFID-Transponder ausgerüsteten Komponenten möglich. Das RFID-Lesegerät ist hierbei vorzugsweise direkt im Server-Rack verbaut und erlaubt eine dauerhafte und dynamische Rückmeldung zur Belegung des Server-Racks.In order to counter this problem and to realize an automated server rack inventory, solutions have been developed, which are based for example on the RFID technology (Radio-Frequency Identification). As a result, a position determination as well as exact identification of the equipped with an RFID transponder components is possible. The RFID reader is here preferably installed directly in the server rack and allows a permanent and dynamic feedback for occupancy of the server rack.

Ein Nachteil hierbei ist jedoch der nicht zu vernachlässigende zusätzliche HW-Aufwand (mehrere Transponder und ein Leseberät pro Schrank), welcher sich in einer signifikanten Preissteigerung des Gesamtsystems wiederspiegelt.A disadvantage here, however, is the not inconsiderable additional HW expenditure (several transponders and a Leseberät per cabinet), which is reflected in a significant increase in the price of the overall system.

Eine kostengünstigere Lösung ist die Nutzung von kodierten Elektrokontakten, die eine Zuordnung der eingeschobenen Komponenten innerhalb des Server-Racks erlauben. In einem Server-Rack mit 20 Einbauplätzen benötigt man beispielsweise mindestens 5 Kontakte pro Komponente zur eindeutigen Kodierung der Einbaulage. Eine Reduzierung der Kontaktanzahl verspricht hierbei die Übertragung eines Analogsignals zur Identifizierung (siehe WO 2009050029-A1 ) als auch eine serielle Übertragung der Kodierung.A more cost-effective solution is the use of coded electrical contacts, which allow an assignment of the inserted components within the server rack. In a server rack with 20 slots, for example, you need at least 5 contacts per component for clear coding of the mounting position. A reduction in the number of contacts promises the transmission of an analog signal for identification (see WO 2009050029-A1 ) as well as a serial transmission of the coding.

Zusätzliche Elektrokontakte führen jedoch generell zu einem erhöhten Installationsaufwand im Server-Rack, da jeder Einbauplatz verkabelt werden muss als auch zu einer potentiellen Fehlerquelle im Falle eines defekten Steckkontakts. Eine berührungslose Analyse der Server-Rack-Belegung ist also zu bevorzugen.However, additional electrical contacts generally lead to an increased installation effort in the server rack, as each slot must be wired as well as to a potential source of error in the event of a defective plug contact. A non-contact analysis of the server rack occupancy is therefore to be preferred.

Zur berührungslosen Analyse von Server-Racks sind in der Literatur eine Vielzahl von videobasierten Systemen beschrieben. Diese zielen jedoch mehrheitlich auf die Überwachung der Zugangsberechtigung oder der Diebstahlsicherung. Dies ist beispielhaft in [Park2010] beschrieben. Patent KR 100920477-B1 beschreibt alternativ eine auf RFID basierte Zugangsüberwachung zur Diebstahlsicherung. Die Überwachung von Status-Anzeigen und der Verkabelung auf der Rückseite der IT-Komponenten durch eine Kamera ist in Patent JP 2003174273-A beschrieben.For non-contact analysis of server racks, a variety of video-based systems are described in the literature. However, these are mostly aimed at monitoring access authorization or theft protection. This is exemplified in [Park2010]. patent KR 100920477-B1 alternatively describes an RFID-based access control for theft prevention. The monitoring of status indicators and the wiring on the back of the IT components by a camera is in patent JP 2003174273-A described.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine exakte, berührungslose und kostengünstige Bestimmung der im Server-Rack vorhandenen IT-Komponenten zu realisieren. Hierbei ist insbesondere die Art der Komponente, die eindeutige Identifizierung, die Lage im Server-Rack als auch die Zuordnung zu einem Server-Reck mit dem damit verbundenen Ort im Rechenzentrum von Bedeutung.The object of the invention is to realize an exact, non-contact and cost-effective determination of existing in the server rack IT components. In particular, the type of component, the unique identification, the location in the server rack and the assignment to a server bar with the associated location in the data center are of importance.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved by a device having the features of claim 1.

Eine optotelektronische Vorrichtung mit einer digitalen Signalauswerteeinheit dient hierbei zur Erfassung der in einem Server-Rack (1-(1)) installierten IT-Komponenten (1-(2)). Während der Installation der Komponenten oder als Bestandteil einer vorgelagerten Inventur, werden die Komponenten als auch das Server-Rack (1-(4)) mit einem oder mehreren optischen Markern ausgestattet (1-(3)). Dies kann beispielsweise ein Barcode, Data-Matrix-Code, QR-Code oder vergleichbares sein.An opto-electronic device with a digital signal evaluation unit serves to record the data in a server rack ( 1 - ( 1 )) installed IT components ( 1 - ( 2 )). During installation of the components or as part of an upstream inventory, the components as well as the server rack ( 1 - ( 4 )) is equipped with one or more optical markers ( 1 - ( 3 )). This can be, for example, a barcode, data matrix code, QR code or the like.

Die optoelektronische Erfassung des zu analysierenden Server-Racks erfolgt durch ein bildgebendes 2D oder 3D-Verfahren, beispielsweise durch eine Kamera. Diese Kamera wird entweder in der stationär, beispielswiese in der Innenseite des Server-Racks, verbaut oder als mobiles Gerät ausgeführt. Ein Beispiel für ein mobiles Gerät wäre ein Smartphone.The optoelectronic detection of the server rack to be analyzed takes place by means of an imaging 2D or 3D method, for example by a camera. This camera is either installed in the stationary, for example in the inside of the server rack, or installed as a mobile device. An example of a mobile device would be a smartphone.

Die aufgenommene Szene wird durch die Signalauswerteeinheit hinsichtlich abgebildeter Marker untersucht. Werden Marker detektiert, so werden diese dekodiert und mit der IT-Bestandsliste abgeglichen. Es erfolgt anschließend anhand des Bildes die Ermittlung der räumlichen Lage einer IT-Komponente, beispielsweise ein Server, im Server-Rack. Die im Server-Rack vorhandenen IT-Komponenten werden vermessen und hinsichtlich der belegten Höheneinheiten durch die Signalauswerteeinheit analysiert. Dies Ergebnis wird mit der Anzahl als auch mit den hinterlegten Informationen der detektierten und dekodierten Markern durch die Signalauswerteeinheit abgeglichen. Da in der Bestandsliste die räumliche Lage der IT-Komponenten verzeichnet ist, erfolgt eine räumliche Zuordnung neuer Komponenten in einem Server-Rack zu den im Bild sichtbaren bereits bekannten IT-Komponenten. Es ist somit nicht unbedingt notwendig, dass auch der Server-Rack einen Marker enthält, sofern zumindest eine IT-Komponente mit Marker in dem Server-Rack mit eindeutiger Position (Position des Rack und Position im Rack) in der Bestandsliste aufgeführt ist und als Referenz dienen kann. The recorded scene is examined by the signal evaluation unit with regard to imaged markers. If markers are detected, they are decoded and compared with the IT inventory. Subsequently, the image is used to determine the spatial position of an IT component, for example a server, in the server rack. The IT components in the server rack are measured and analyzed with regard to the occupied height units by the signal evaluation unit. This result is compared with the number as well as with the deposited information of the detected and decoded markers by the signal evaluation unit. Since the inventory list contains the spatial location of the IT components, a spatial assignment of new components in a server rack takes place to the already familiar IT components visible in the screen. It is therefore not essential that the server rack also contains a marker, if at least one IT component with markers is listed in the server rack with unique location (rack position and rack position) in the inventory and for reference can serve.

Die Software überprüft hierbei alle im Bild detektierten optischen Marker und bekannten Merkmale auf Konsistenz bezüglich der in der Bestandsliste abgelegten Orte der Marker als auch der Art der zugeordneten Komponenten. Wird in einem Bild beispielsweise ein Marker einer IT-Komponente detektiert, die einem abweichenden Server-Rack zugeordnet wurde, so liegt eine Inkonsistenz vor. Dies kann beispielsweise durch das unprotokollierte Austauschen einer Komponente erfolgt sein.The software checks all the optical markers and known features detected in the image for consistency with respect to the marker locations stored in the inventory as well as the type of the assigned components. If, for example, a marker of an IT component that was assigned to a different server rack is detected in an image, then there is an inconsistency. This can be done, for example, by the unprotected exchange of a component.

Wurden IT-Komponenten ohne Marker detektiert, so erfolgt beispielsweise eine Meldung an den Benutzer und eine automatisierte Aufnahme in die Bestandsliste. Detektierte IT-Komponenten, mit oder ohne Marker, werden durch Mittel der Mustererkennung einer IT-Komponenten-Kategorie zugeordnet und ebenfalls mit der Bestandsliste abgeglichen. Hierdurch lassen sich automatisiert Analysen erstellen, ob die IT-Komponenten sachgerecht, bzw. nach Wunsch des Auftraggebers, platziert wurden.If IT components without markers were detected, for example, a message to the user and an automated inclusion in the inventory list takes place. Detected IT components, with or without markers, are assigned by means of pattern recognition to an IT component category and also matched with the inventory list. In this way, automated analyzes can be made as to whether the IT components have been placed correctly or according to the wishes of the client.

Die messtechnisch exakte als auch kontextbasierte Lageerkennung und die hierdurch abgeleitete eindeutige Zuordnung der Positionen der im Server-Rack-Innenraum detektierten IT-Komponenten in Kombination mit der Analyse durch Methoden der Mustererkennung der nicht mit Markern versehenen IT-Komponenten unterscheidet die Erfindung von einer einfachen Inventur mit vorhandenen Markern wie beispielsweise Barcodes.The metrologically accurate as well as context-based position detection and the resulting unique assignment of the positions of detected in the server rack interior IT components in combination with the analysis by methods of pattern recognition of non-tagged IT components distinguishes the invention of a simple inventory with existing markers such as barcodes.

Die Signalauswerteeinheit kann ein nachgelagerter Bestandteil der Bildaufnahmeeinheit sein (Intelligente Kamera) oder die erfasste Szene an einen zentralen Server übermitteln, der die Analyse der Bilddaten übernimmt. Eine sehr kostengünstige Lösung wäre hierbei die Nutzung eines Mobiltelefons mit Kamera, Display und einer auf das Mobiltelefon angepassten Analyse-Software (Smartphone-App, siehe Liu2008 und Costa2011). Das Ergebnis der Analyse kann zusätzlich automatisiert mit weiteren Merkmalen der Umgebung verknüpft werden, um die Dokumentation der Server-Rack-Belegung zu optimieren als auch die Ergebnisse der Analyse zu plausibilisieren.The signal evaluation unit may be a downstream component of the image acquisition unit (intelligent camera) or transmit the captured scene to a central server, which performs the analysis of the image data. A very cost-effective solution here would be the use of a mobile phone with camera, display and an adapted to the mobile analysis software (smartphone app, see Liu2008 and Costa2011). In addition, the result of the analysis can be automatically linked with other features of the environment to optimize the documentation of the server rack occupancy and to make the results of the analysis plausible.

Beispiele dieser Merkmale sind: Positionsdaten der Bildaufnahme- oder Signalauswerteeinheit, beispielsweise durch GPS-Informationen, Funkzellenlokalisation, Funkortung, Laser-Triangulation innerhalb eines Gebäudes. Eine Vielzahl dieser Informationen stehen auf einem modernen Smartphone bereits zur Verfügung und können zur Plausibilitätsprüfung der Bestandsliste genutzt werden.Examples of these features are: position data of the image acquisition or signal evaluation unit, for example by GPS information, radio cell localization, radio location, laser triangulation within a building. A large amount of this information is already available on a modern smartphone and can be used to check the plausibility of the inventory.

Die auf den IT-Komponenten und im oder am Server-Rack platzierten Marker können 2D als auch 3D-Strukturen zur Kodierung aufweisen. Bei einer 2D-Markierung ist die Markierung nicht notwendigerweise im sichtbaren Wellenlängenbereich realisiert sondern kann beispielsweise auch im NIR (nahes Infrarot) erfolgen. Bei einer 3D-Markierung erfolgt die Auswertung der Marker-Kodierung ebenso wie die Mustererkennung zur Komponenten-Identifikation analog zum Vorgehen bei Markern mit 2D-Strukturen.The markers placed on the IT components and in or on the server rack can have 2D as well as 3D structures for coding. In the case of a 2D marking, the marking is not necessarily realized in the visible wavelength range but can also take place, for example, in the NIR (near infrared). In the case of a 3D marking, the evaluation of the marker coding as well as the pattern recognition for component identification are carried out analogously to the procedure for markers with 2D structures.

Durch Mittel der erweiterten Realität (augmented reality) ist zusätzlich die Möglichkeit gegeben, in eine Anzeigeeinheit des mobilen Geräts ein Live-Bild des Server-Racks mit Informationen zu den identifizierten IT-Komponenten aus der Bestandsliste oder anstehenden Service-Aufgaben zu überlagern. Dies ist beispielsweise aus dem Bereich Medizintechnik dem Stand der Technik zuzuordnen, siehe Patent US 2011153341-A1 .Augmented reality means that the possibility additionally exists of superimposing a live image of the server rack in a display unit of the mobile device with information on the identified IT components from the inventory list or pending service tasks. This is, for example, from the field of medical technology assigned to the prior art, see patent US 2011153341-A1 ,

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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  • US 2011153341 A1 [0022] US 2011153341 A1 [0022]

Claims (1)

Optoelektronische Vorrichtung zur Analyse der Art als auch der Lage einzelner IT-Komponenten in einem Server-Rack, dadurch gekennzeichnet, dass 2. die Art der IT-Komponenten beispielsweise Server, Switches, Patchpanels oder Monitore umfassen kann. 3. die optoelektronische Erfassung des zu analysierenden Server-Racks durch ein 2D als auch 3D bildgebendes Verfahren erfolgt, beispielsweise durch eine Kamera. 4. die optoelektronische Erfassung des zu analysierenden Server-Racks im sichtbaren als auch im nicht sichtbaren Wellenlängenbereich erfolgen kann. 5. die IT-Komponenten als auch der Server-Rack mit einem oder mehreren 2D oder 3D-Markern ausgestattet werden; dadurch gekennzeichnet, dass 6. proprietäre Marker oder Standard Marker verwendet werden, beispielsweise ein Barcode, Data-Matrix-Code, QR-Code oder vergleichbares. 7. Der bildgebende Sensor zur Datenaufnahme kann mobil als auch stationär positioniert sein; dadurch gekennzeichnet, dass 8. bei einer stationären Positionierung die Montage des Bildsensors im Server-Rack als auch in der nahen Umgebung außerhalb des Racks erfolgen kann. 9. Der Datenaufnahmeeinheit ist eine digitale Signalauswerteeinheit nachgelagert; dadurch gekennzeichnet, dass 10. die digitale Signalauswerteeinheit den durch den bildgebenden Sensor erfassten Server-Rack-Innenraum direkt hinsichtlich sichtbarer Marker untersucht, diese dekodiert und die exakte Lage der IT-Komponenten ermittelt, oder die aufgenommenen Bilddaten zur Analyse an eine übergeordnete Auswerteeinheit übermittelt. 11. Die Zuordnung einer IT-Komponente zu einem physikalischen Ort erfolgt durch eine messtechnische Ermittlung der Lage der Komponente im Server-Rack als auch durch einen Abgleich mit der Lage der im Bild bekannten Komponenten und kontextbasierter Verknüpfung weiterer Merkmale; dadurch gekennzeichnet, dass 12. diese Merkmale Positionsdaten (beispielsweise GPS, Funkzellenlokalisation, Funkortung, Laser-Triangulation) umfassen kann. 13. diese Merkmale durch eine Mustererkennung bezüglich der Art der IT-Komponente, Größe der Komponente, Farbe, Form, Funktion, Hersteller, und weiterer aussagekräftiger 2D/3D Eigenschaften gewonnen und analysiert werden. 14. Eine Bestandsliste verwaltet die Merkmale und Orte der IT-Komponenten und dient als Basis zur Plausibilitätsprüfung und zur räumlichen Zuordnung neuer Komponenten.Opto-electronic device for analyzing the type and location of individual IT components in a server rack, characterized in that 2. the type of IT components may include, for example, servers, switches, patch panels or monitors. 3. the opto-electronic detection of the server rack to be analyzed by a 2D and 3D imaging method, for example by a camera. 4. The opto-electronic detection of the server rack to be analyzed can be done in the visible as well as in the non-visible wavelength range. 5. the IT components as well as the server rack are equipped with one or more 2D or 3D markers; characterized in that 6. proprietary markers or standard markers are used, for example a barcode, data matrix code, QR code or the like. 7. The imaging sensor for data acquisition may be mobile as well as stationary; characterized in that 8 can be done in a stationary positioning the mounting of the image sensor in the server rack as well as in the immediate vicinity outside the rack. 9. The data acquisition unit is downstream of a digital signal evaluation unit; characterized in that the digital signal evaluation unit 10 examines the server rack interior detected by the imaging sensor directly with respect to visible markers, decodes them and determines the exact position of the IT components, or transmits the recorded image data for analysis to a higher-level evaluation unit. 11. The assignment of an IT component to a physical location is performed by a metrological determination of the position of the component in the server rack as well as by a comparison with the location of the components known in the image and context-based linking of further features; characterized in that said features may include position data (eg, GPS, cell location, radiolocation, laser triangulation). 13. These features are obtained and analyzed by pattern recognition regarding the nature of the IT component, component size, color, shape, function, manufacturer, and other meaningful 2D / 3D properties. 14. An inventory list manages the characteristics and locations of the IT components and serves as the basis for the plausibility check and the spatial assignment of new components.
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