張愛(ài)卿，張文利，張雋軒

（中通服咨詢?cè)O(shè)計(jì)研究院有限公司，江蘇 南京 210019）

0 引 言

數(shù)據(jù)中心是為集中式電子信息設(shè)備提供運(yùn)行環(huán)境的建筑場(chǎng)所，可以是一棟或幾棟建筑物，也可以是一棟建筑物的一部分，包括主機(jī)房、輔助區(qū)、支持區(qū)以及行政管理區(qū)等。本文主要論述對(duì)象為大型數(shù)據(jù)中心（使用面積2 000～10 000 m2）和超大型數(shù)據(jù)中心（使用面積大于10 000 m2）[1]。數(shù)據(jù)中心運(yùn)維管理主要對(duì)數(shù)據(jù)中心場(chǎng)地基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行日常運(yùn)行和維護(hù)，確保各項(xiàng)基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)安全穩(wěn)定的運(yùn)行。運(yùn)維管理包括制定運(yùn)維制度和計(jì)劃、執(zhí)行運(yùn)維計(jì)劃以及響應(yīng)場(chǎng)地基礎(chǔ)設(shè)施故障與突發(fā)事件等緊急情況[2]。數(shù)據(jù)中心綜合監(jiān)控系統(tǒng)又稱運(yùn)維監(jiān)控系統(tǒng)，主要指對(duì)數(shù)據(jù)中心內(nèi)基礎(chǔ)設(shè)施的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行集中監(jiān)測(cè)、控制以及管理的計(jì)算機(jī)集成系統(tǒng)[3]。數(shù)據(jù)中心運(yùn)維監(jiān)控系統(tǒng)或基礎(chǔ)設(shè)施管理系統(tǒng)需配套網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，以下簡(jiǎn)稱運(yùn)維網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

通常數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施監(jiān)控管理系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的規(guī)劃與實(shí)施在工程設(shè)計(jì)施工階段完成，歸屬于數(shù)據(jù)中心建設(shè)部門。數(shù)據(jù)中心運(yùn)維管理是項(xiàng)目竣工投產(chǎn)運(yùn)營(yíng)階段的主要工作重點(diǎn)，歸屬于數(shù)據(jù)中心運(yùn)維部門，分析數(shù)據(jù)中心運(yùn)維網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)離不開(kāi)數(shù)據(jù)中心建設(shè)需求和運(yùn)維管理需求。從不同用戶的使用需求出發(fā)，結(jié)合大量數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)實(shí)施經(jīng)驗(yàn)，探討典型的數(shù)據(jù)中心運(yùn)維網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)模型。

1 數(shù)據(jù)中心運(yùn)維監(jiān)控系統(tǒng)

數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施直接影響著數(shù)據(jù)中心安全、高效、穩(wěn)定的運(yùn)行，如何維護(hù)好機(jī)房、及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱患和排除故障、降低管理成本、提高運(yùn)維效率以及控制機(jī)房能耗是數(shù)據(jù)中心運(yùn)維管理的重點(diǎn)[4]。為了實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)，需要快速發(fā)現(xiàn)并定位問(wèn)題，通過(guò)規(guī)范的運(yùn)維管理體系快速處理問(wèn)題。此外，還需要融合各個(gè)信息孤島，在統(tǒng)一監(jiān)控平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)所有系統(tǒng)的監(jiān)控、報(bào)警等工作?；谶\(yùn)維工作的復(fù)雜性，數(shù)據(jù)中心用戶需要高效協(xié)調(diào)并管理好各個(gè)系統(tǒng)設(shè)備的服務(wù)團(tuán)隊(duì)，通過(guò)體系化的服務(wù)保障數(shù)據(jù)中心的穩(wěn)定運(yùn)行。

針對(duì)以上數(shù)據(jù)中心運(yùn)維管理所面臨的問(wèn)題，采用數(shù)據(jù)中心監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行監(jiān)控和管理。目前，數(shù)據(jù)中心運(yùn)維監(jiān)控系統(tǒng)表現(xiàn)形式多樣化，既有大型互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)自行研發(fā)的智維平臺(tái)、數(shù)字孿生平臺(tái)，也有各大運(yùn)維管理系統(tǒng)廠商的動(dòng)環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)、數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施管控平臺(tái)等。

數(shù)據(jù)中心運(yùn)維監(jiān)控系統(tǒng)是對(duì)數(shù)據(jù)中心內(nèi)基礎(chǔ)設(shè)施的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行集中監(jiān)測(cè)、控制和管理的計(jì)算機(jī)集成系統(tǒng)，是由硬件和軟件結(jié)合形成的復(fù)雜化系統(tǒng)。運(yùn)維監(jiān)控系統(tǒng)管理的對(duì)象是數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施，還包括第三方專業(yè)子系統(tǒng)的集成，以達(dá)到一體化監(jiān)控的目的。運(yùn)維監(jiān)控系統(tǒng)也應(yīng)具備與第三方集成平臺(tái)集成的功能，按實(shí)際使用需求將數(shù)據(jù)上傳至上級(jí)平臺(tái)或用戶指定平臺(tái)[5]。運(yùn)維監(jiān)控系統(tǒng)管理及集成內(nèi)容包括高低壓變配電系統(tǒng)、自控系統(tǒng)、綜合安防系統(tǒng)、新風(fēng)系統(tǒng)、智能照明系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、供水系統(tǒng)以及運(yùn)維機(jī)器人系統(tǒng)等[6]。運(yùn)維監(jiān)控系統(tǒng)各個(gè)子系統(tǒng)均能向上提供軟件接口，通過(guò)接口模塊將各個(gè)子系統(tǒng)采集到數(shù)據(jù)進(jìn)行協(xié)議和信息模型轉(zhuǎn)換，將事件、告警、資源等信息轉(zhuǎn)換成集成管理系統(tǒng)可識(shí)別的統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型。

2 數(shù)據(jù)中心運(yùn)維網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

數(shù)據(jù)中心運(yùn)維網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的連接內(nèi)容主要包括前端傳感器、采集設(shè)備、嵌入式服務(wù)器、管理服務(wù)器、展示設(shè)備以及智能軟件接口等，是數(shù)據(jù)中心運(yùn)維監(jiān)控系統(tǒng)的重要組成部分，為云運(yùn)維、云管理的逐步實(shí)施提供必要的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)條件[7-9]。終端用戶對(duì)數(shù)據(jù)中心運(yùn)維監(jiān)控管理的要求決定了數(shù)據(jù)中心運(yùn)維監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方式，數(shù)據(jù)中心運(yùn)維網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)也隨之呈現(xiàn)多樣化差異。

2.1 系統(tǒng)架構(gòu)

數(shù)據(jù)中心運(yùn)維網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)應(yīng)獨(dú)立設(shè)置，與辦公網(wǎng)、公共網(wǎng)等實(shí)現(xiàn)物理隔離。數(shù)據(jù)中心運(yùn)維網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)一般采用3層網(wǎng)絡(luò)，以南北流向的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)滿足基礎(chǔ)設(shè)施監(jiān)控系統(tǒng)縱貫式大流量傳輸需求，分為核心層、匯聚層、接入層。此外，也可以采用兩層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，分為核心層和接入層[10]。運(yùn)維網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)核心層與匯聚層應(yīng)使用萬(wàn)兆交換機(jī)，接入層可以使用千兆交換機(jī)。交換機(jī)下聯(lián)口預(yù)留20%左右的冗余量，供系統(tǒng)后期擴(kuò)展使用。超大型數(shù)據(jù)中心運(yùn)維網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)應(yīng)采用整體冗余設(shè)計(jì)，部分大型或中小型數(shù)據(jù)中心可以在匯聚層以上采取冗余設(shè)計(jì)，接入層采用單鏈路設(shè)計(jì)。

2.2 運(yùn)維網(wǎng)絡(luò)差異化分析

數(shù)據(jù)中心服務(wù)商可分為基礎(chǔ)電信運(yùn)營(yíng)商、云計(jì)算廠商以及第三方服務(wù)商等。數(shù)據(jù)中心從所有權(quán)方面可簡(jiǎn)單分為自用型數(shù)據(jù)中心和租用型數(shù)據(jù)中心，以云計(jì)算廠商為例，自建自用型數(shù)據(jù)中心與租用型數(shù)據(jù)中心通常采用不同的標(biāo)準(zhǔn)。數(shù)據(jù)中心企業(yè)用戶可分為云計(jì)算廠商、互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)、政府機(jī)構(gòu)、金融企業(yè)以及其他類型企業(yè)等。不同的服務(wù)商和終端用戶對(duì)數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)、運(yùn)維監(jiān)控系統(tǒng)、運(yùn)維網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的要求均不同，各企業(yè)針對(duì)數(shù)據(jù)中心運(yùn)維管理系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)均有自己的標(biāo)準(zhǔn)。一般情況下，終端用戶的要求同步?jīng)Q定了運(yùn)維網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的架構(gòu)，同時(shí)運(yùn)維網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)內(nèi)部還有多種子系統(tǒng)組網(wǎng)方式。

2.3 運(yùn)維網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)分析

運(yùn)維監(jiān)控系統(tǒng)所集成的各子系統(tǒng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的需求不同，同時(shí)數(shù)據(jù)中心建設(shè)管理模式不同，在實(shí)施過(guò)程中通常會(huì)將運(yùn)維網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)再次劃分為不同的網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)設(shè)備彼此不共用。運(yùn)維網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)一般可以分為綜合安防網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)、自控網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)以及其他網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)等，網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)可根據(jù)項(xiàng)目特性和實(shí)際需求靈活調(diào)整。

視頻監(jiān)控子系統(tǒng)前端網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)數(shù)量眾多，對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)性能、總帶寬等要求比其他子系統(tǒng)要高得多。視頻數(shù)據(jù)流由很多的幀組成，其中存在部分瞬間突發(fā)數(shù)據(jù)，這種情況就需要交換機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)的波動(dòng)進(jìn)行緩沖和整流處理。如果視頻監(jiān)控子系統(tǒng)與其他子系統(tǒng)共同組網(wǎng)，在網(wǎng)絡(luò)總帶寬有限的情況下可能會(huì)造成其他系統(tǒng)數(shù)據(jù)流卡頓，宜單獨(dú)組網(wǎng)。

自控網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)的采集周期、存儲(chǔ)速度、刷新時(shí)間、數(shù)據(jù)容量以及系統(tǒng)控制響應(yīng)時(shí)間等性能有著更高的要求，不宜與其他系統(tǒng)共用前端網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，同時(shí)應(yīng)采用冗余設(shè)計(jì)。

2.4 運(yùn)維網(wǎng)絡(luò)典型架構(gòu)

結(jié)合以往數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)實(shí)施經(jīng)驗(yàn)，運(yùn)維網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)主要有以下幾種架構(gòu)。

（1）運(yùn)維網(wǎng)絡(luò)模型1。采用3層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，整體采用冗余設(shè)計(jì)。安防系統(tǒng)與自控系統(tǒng)在匯聚層以下單獨(dú)組網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)核心交換機(jī)共用。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)架構(gòu)適用性強(qiáng)，能夠滿足絕大部分運(yùn)營(yíng)商、互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)、政府機(jī)構(gòu)等地網(wǎng)絡(luò)需求，可以在終端用戶未確定時(shí)采用。數(shù)據(jù)中心運(yùn)維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)1拓?fù)淙鐖D1所示。

（2）運(yùn)維網(wǎng)絡(luò)模型2。采用3層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，整體采用冗余設(shè)計(jì)。安防系統(tǒng)與自控系統(tǒng)共用核心及匯聚交換機(jī)，核心及匯聚交換機(jī)性能不足時(shí)，運(yùn)維監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)刷新時(shí)間、響應(yīng)時(shí)間等參數(shù)可能無(wú)法滿足客戶需求，嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)堵塞等現(xiàn)象。此網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)架構(gòu)可用于大型或中型數(shù)據(jù)中心，超大型數(shù)據(jù)中心不建議采用。數(shù)據(jù)中心運(yùn)維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)2拓?fù)淙鐖D2所示。

（3）運(yùn)維網(wǎng)絡(luò)模型3。在運(yùn)維網(wǎng)絡(luò)模型1的基礎(chǔ)上，動(dòng)環(huán)系統(tǒng)與暖通監(jiān)控系統(tǒng)分別配置冗余的匯聚交換機(jī)，運(yùn)維監(jiān)控子系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)更穩(wěn)定，但投資成本和對(duì)弱電核心機(jī)房空間要求增加，適用于特定的云計(jì)算客戶。數(shù)據(jù)中心運(yùn)維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)3拓?fù)淙鐖D3所示。

（4）運(yùn)維網(wǎng)絡(luò)模型4。在運(yùn)維網(wǎng)絡(luò)模型2的基礎(chǔ)上，增加冗余的管控中控匯聚交換機(jī)，適用于高度模塊化或配置單元管控系統(tǒng)的定制型數(shù)據(jù)中心和特定的云計(jì)算客戶。數(shù)據(jù)中心運(yùn)維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)4拓?fù)淙鐖D4所示。

（5）運(yùn)維網(wǎng)絡(luò)模型5。采用兩層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，整體采用冗余設(shè)計(jì)，數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施管理系統(tǒng)平臺(tái)、門禁系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)單獨(dú)組網(wǎng)。此網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)架構(gòu)對(duì)大部分?jǐn)?shù)據(jù)中心具備一定的參考價(jià)值，適用于特定的云計(jì)算客戶。數(shù)據(jù)中心運(yùn)維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)5拓?fù)淙鐖D5所示。

（6）運(yùn)維網(wǎng)絡(luò)模型6。采用兩層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，僅暖通監(jiān)控子系統(tǒng)采用冗余設(shè)計(jì)。安防系統(tǒng)、動(dòng)環(huán)系統(tǒng)、蓄電池監(jiān)控系統(tǒng)單獨(dú)組網(wǎng)，未采用冗余設(shè)計(jì)，容易形成單點(diǎn)故障。整體網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)投資少，但僅適用于特定的第三方服務(wù)商。數(shù)據(jù)中心運(yùn)維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)6拓?fù)淙鐖D6所示。

3 結(jié) 論

運(yùn)維網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)受客戶需求、系統(tǒng)投資、基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)以及建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)等因素影響，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)呈現(xiàn)差異化。結(jié)合影響數(shù)據(jù)中心運(yùn)維網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的因素，搜集整理各數(shù)據(jù)中心集成商與終端用戶對(duì)于運(yùn)維監(jiān)控系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的要求，針對(duì)運(yùn)維網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行研究、歸納、整理，并形成典型網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)模型，有助于數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的快速部署，使數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)更貼合運(yùn)維監(jiān)控系統(tǒng)的需求。針對(duì)數(shù)據(jù)中心終端用戶的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)需求進(jìn)行研究，在終端用戶未確定時(shí)選擇適用范圍廣的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)架構(gòu)，同時(shí)針對(duì)有合作意向的客戶類別選擇相應(yīng)的數(shù)據(jù)中心運(yùn)維網(wǎng)絡(luò)模型，減少因網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)實(shí)施錯(cuò)誤造成的投資浪費(fèi)，加快數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)規(guī)劃建設(shè)進(jìn)程。