智能化平台与模块数据中心的设计与应用.pdf

信息记录材料 2023 年 7 月 第 24 卷第 7 期智能化平台与模块数据中心的设计与应用周 颀(华电青岛发电公司 山东 青岛 266000)【摘摘要要】随着业务的发展,数据中心的问题与日俱增,业务的不断调整和改变让数据中心总体架构面临极大的压力。有限的物理空间让数据中心扩展性和灵活性有所限制,虚拟化的欠缺让数据中心资源调配能力有限,复杂多变的异构环境让数据中心管理效率变得低下。这些问题与挑战促使数据中心管理者迫切需要对数据中心从建设到管理进行整合和升级,这一趋势也导致数据中心在建设和管理方面存在更高的需求。探讨了智能化平台与模块数据中心的设计和应用,分析了当前的发展趋势,并提出设计思路和实现方案,以期为数据中心的建设和管理提供有益的参考。【关关键键词词】数数据据中中心心;智智能能运运维维;业业务务系系统统【中中图图分分类类号号】TP279 【文文献献标标识识码码】A 【文文章章编编号号】1009-5624(2023)07-0208-030 引言随着信息技术的不断发展和普及,数据中心已经成为现代社会中不可或缺的基础设施。数据中心承担着存储、处理和传输海量数据的任务,是各类业务和系统运转的重要基础。然而,随着业务的不断增加和变化,数据中心的问题和挑战也越来越明显。数据中心所面临的压力和挑战包括但不限于空间和能源的限制、复杂的异构环境、管理效率低下等。为了应对这些问题和挑战,数据中心管理者需要不断进行创新和升级,采用新的技术和方案来提高数据中心的可靠性、灵活性和管理效率1。智能化平台和模块化数据中心是当前数据中心建设和管理的热点和趋势,其设计和应用具有重要的意义和价值。1 国内外研究现状关于智能化平台与模块数据中心的设计与应用已经有了一定的进展和成果,在国内外,智能化平台与模块化数据中心设计和应用已经成为数据中心领域的热点研究方向。国内外已经开始重视智能化平台与模块化数据中心的设计和应用,提出了一系列的研究成果和实践案例。虽然在智能化平台和模块化数据中心的设计与应用方面已经积累了大量的经验和成果,但是仍然存在一些挑战和问题需要进一步研究和解决。未来,这一领域还有很大的发展空间和挑战,需要工程科技人员不断探索和创新。在国外,模块化数据中心和智能化平台已经被广泛应用,得到了较好的发展和推广。例如,Google、Facebook、Amazon 等互联网巨头都已经采用了模块化数据中心的建设和管理方案,并通过智能化平台提高了数据中心的效率和可靠性2。此外,国外的一些研究机构也开展了相关研究,提出了一系列的设计和实现方案,如 Open ComputeProject、Green Grid、TIA-942 等。同时,在欧洲、亚洲等地区也有很多企业和研究机构在智能化平台和模块化数据中心方面进行了深入的研究和实践3。在国内,随着互联网的发展和大数据的兴起,智能化平台和模块化数据中心也引起了越来越多的关注和研究。各大厂商和研究机构纷纷推出了相关的产品和解决方案,涉及硬件设施、软件系统、智能化管理等多个方面。在学术界,也有众多学者对智能化平台和模块化数据中心进行了深入的研究和探讨,涉及架构设计、性能优化、管理策略等多个方面4。目前,国内的一些大型互联网企业也已经开始采用模块化数据中心和智能化平台的方案,如阿里巴巴、腾讯、华为等。此外,国内的一些研究机构和高校也积极开展了相关研究,如中国电子科技集团公司、中国科学院计算技术研究所等提出了一些有益的建议和思路5。2 设计原则和实践依据2.1 总体设计原则智能化平台建设过程中,遵循以下原则:(1)先进性原则。构建运维的管理体系应具有一定的先进性和前瞻性,既能够满足当前运行管理的需要,同时又能够满足未来 35 年时间内运维管理工作的需要,为网络和信息系统提供有效的安全服务保障。(2)整体性原则。从宏观角度出发,系统建设整个厂区的运维管理体系,从组织体系、规范体系、技术体系建立全面有效的运行保障体系。(3)实用性原则。系统需要尽可能简洁,同时,系统需要具备良好的可管理性,使管理员可以轻松地对其进行监控、维护和管理。数据中心是业务系统的核心,因此系统的可靠性和高可用性至关重要。系统需要具备足够的冗余和备份机制,以确保在发生故障时可以快速恢复。(4)标准性原则。系统需要遵循行业标准和规范,以确保系统能够与其他系统及组件进行互操作。系统需要具备足够的可重用性和可移植性,以便在不同的平台和环境中进行部署和运行。这意味着系统需要采用标准接口和协议,标准化的组件和模块,以确保系统的互操作性和可扩展性。2.2 微模块机房微模块机房由高集成一体化系统、供配电系统、制冷系统、监控系统和综合布线系统组成。在工厂完成调试,可实现现场快速组装。(1)简单。模块化可以不用安装静电地板,节省装修成本 10%;基于资产容量全自动化的基础设施信息采集,大幅降低运维成本;实现了信息处理智能化,系统直接提供用户802信息记录材料 2023 年 7 月 第 24 卷第 7 期最佳建议。采用模块化设计方案,从设计到部署相对简单。(2)高效。单个模块是标准化产品,在工厂完成调试,现场快速组装,机房品质不受施工质量影响;产品化安装,实施高效,13 个月即可完成;一个平板提供全部运维信息,统一的运维管理平台,降低运维成本;最大程度减少容量碎片,机柜利用率提升到 90%。(3)节能。采用变频列间空调,近距离精确制冷,配合冷热空气隔离,提高能效,年均 PUE 可达 1.35,相比传统机房节能 25%以上;每个模块配置智能管理系统,实现基础设施和 IT 设备共同节能。(4)安全可靠。支持 A 级标准或更高标准设计,比如采用双路市电+模块化 UPS+模块化制冷方案,确保实际运行安全可靠;模块内供配电,制冷系统可根据项目需求进行冗余规划和设计;基础设施管理平台可实现实时可用性等级显示;提供现场值守和远程监控值守服务双重保障。(5)完善的基础设施监控与管理。可通过多种传感器,实现对微模块各种组件与机房环境的不间断监控;监控系统支持 Web 访问,轻松实现远程监控和管理各功能模块。监控系统很方便实现与上层管理系统的连接和接入,便于整个机房进行维护管理。基础设施管理全面支持实时在线资产管理、容量管理、能效管理和可用性管理。3 研究内容和业务应用3.1 智能化运维平台智能化运维平台的总体框架如图 1 所示。图 1 智能化运维平台示意图 (1)数据源层。数据源层为 IT 运维管理平台提供数据来源。数据源类型包括网络设备、主机、数据库、中间件、应用服务等。(2)数据采集层。根据“就近采集”的原则,本次项目建议采用分布式采集的方式获取 IT 基础设施的运行数据。即集中部署一套 IT 运维管理平台软件(安装应用及数据库服务),用于汇聚、处理、展现分采集机上传的网络监控数据。(3)数据处理层。主要负责把采集到的原始数据,按照系统使用的功能模块,对数据进行存储、处理,并供展现层调用。事件集中处理功能包括,事件归一化处理、事件压缩与过滤、事件相关性分析。(4)展现应用层。对于 IT 运维管理平台系统所有功能模块通过 portal 技术进行集中展示。并且为用户运维人员提供统一的运维入口。无论是网络运维人员,主机运维人员还是应用运维人员,都可以通过统一门户来使用权限范围内的系统功能。(5)平台特点。统一界面,个性运维,系统采用 Portal技术,将监控、流程等各专业系统中的有效信息进行综合管理和集中展现,并实现单点登录。能够为每个不同角色提供不同的功能模块,为每个用户分配不同的展现内容,实现个性化运维,集中式跨平台监控4。支持对国内外主流网络系统、操作系统、数据库、中间件平台、应用系统的监控,支持分布式的数据采集,支持通过统一的数据接口进行数据转换,并提供集中的数据管理功能。(6)平台基本功能。包括:故障管理,配置管理,性能管理,网络设备管理,服务器监控管理,存储监控管理,数据库监控管理,中间件监控管理,Web 与应用监控管理,虚拟化监控管理,告警监控管理与转发处理,综合监控管理,综合报表管理。3.2 模块数据中心架构模块数据中心采用模块化的设计思想,将数据中心按照模块化的方式进行划分,每个模块可以独立运行,方便扩容和维护。模块数据中心包括计算模块、存储模块、网络模块、供电模块和环境控制模块等组成部分,每个模块都具有独立的功能,如图 2 所示。模块数据中心架构具有可靠性高、灵活性强、能耗低等优点。同时,模块数据中心可以根据业务需求进行快速扩容和灵活部署,同时提供了高度可定制化的服务。实现模块数据中心的方式主要有两种,一种是通过模块化的硬902信息记录材料 2023 年 7 月 第 24 卷第 7 期件设计实现,另一种是通过软件定义的方式实现。通过软件定义的方式可以进一步提高模块数据中心的灵活性和可定制化程度。模块数据中心适用于需要快速部署和高可靠性的业务场景,如云计算、物联网等。图 2 模块数据中心架构此外,密闭冷通道是模块数据中心架构中重要的一部分,两者密切相关,共同构成了现代化、高效、可靠的数据中心设计方案。它采用密闭的空间和专门的冷通道,将冷气送至服务器的前部,并在散热器后部形成热空气的流回路,从而降低了数据中心的能耗和运行成本。而模块数据中心则是采用模块化的设计思想,将数据中心按照模块化的方式进行划分,每个模块可以独立运行,方便扩容和维护。在模块数据中心的架构中,密闭冷通道的设计可以作为一个独立的模块,与计算模块、存储模块、网络模块、供电模块和环境控制模块等组成部分一样,构成整个模块化的数据中心。采用密闭冷通道的设计方案可以有效地降低数据中心的能耗和运行成本,同时也提高了数据中心的可靠性和可维护性。机房有精密空调,通过机房的精密空调来实现对密闭通道内设备的散热要求,具体如图 3 所示。图 3 密闭冷通道结构示意图3.3 模块化机房的优势模块化机房优势明显。模块化机房可以根据实际需要快速地进行扩展或缩小。当业务需求增加时,可以通过增加模块的数量来满足需求。同时,由于每个模块都是独立的单元,因此可以轻松地进行改变和调整,而不会对整个数据中心造成影响,具有较高的灵活性和可扩展性。模块化机房通常采用标准化设计,因此可以大大减少设计和安装的时间和成本。在运营和维护方面,每个模块都是独立的单元,可以单独进行维护和升级,不会影响整个数据中心的运营,具有简单性和易维护性。由于模块化机房采用了先进的设计和技术,可以有效地降低能耗和碳排放。同时,模块化机房也可以根据需要进行精确的能源管理,从而实现节能环保的目标。模块化机房可以采用冗余设计和容错技术,从而提高整个数据中心的可靠性和安全性。不会因为一个模块的故障影响整个数据中心的运营。4 设计预期目标根据企业实际需求,建设标准化、可推广的模块化数据中心,实现以下目标:(1)缩短建设周期短;(2)节能减排大大降低了能耗,节约运营成本,低碳环保;(3)全密闭运行,有效降低噪音;(4)智能管理本地采集、云端汇总、交互式告警模式,36524 无间断智能监测,真正实现无人值守;多渠道推送,基于 Web、微信等多平台,远程实时监控、统一管理,第一时间排除故障,解决问题,大大提高了运维效率和系统的稳定安全性6。在此基础上,建设一套对平台服务器、服务软件模块、数字视频设备、监控摄像头、图像质量进行定时巡检诊断、故障记录、告警、统计分析、故障旁路、设备和软件模块整合于一体的智能化运维管理系统,实现以下目标:(1)预知故障,即在故障发生之前发现故障;(2)实时告知,即在第一时间将故障情况通知相关的管理人员;(3)有效处理,即在预定的时间处理故障,若未及时处理将采取升级措施;实现“第一时间发现问题”“第一时间通知相关人员”“第一时间处理问题”7。5 结语模块化数据中心的建设与应用已成为企业信息化建设的方向和趋势,在建设过程中结合企业实际情况进行规划设计,同时运用现代信息技术加强数据中心投入运营后的实时监视和管理的课题,具有较强的现实意义,值得我们进一步的探索和总结。【参考文献】1 徐丹,张玉彬,赵奕华,等.数据挖掘技术下医院项目施工过程结算模块设计J.电子设计工程,2023,31(6):19-24.2 江敏.构建企业级数据共享平台 助力智能化管理J.中国建设信息化,2023(4):46-47.3 李晓蕊,李金山,李健一.一种 PowerPC 数据处理模块设计J.电脑编程技巧与维护,2023(2):69-71.4 于磊,刘红卫,陆欣.智能模块化数据中心机房J.数字化用户,2019,25(35):87,89.5 俞柏锋.一体化智能化公共数据平台:为数字化改革集智赋能J.宁波通讯,2021,564(21):30-31.6 黄拓晓.空管系统模块化数据中心机房建设分析J.中国新通 信,2019,21(16):58.DOI:10.3969/j.issn.1673-4866.2019.16.049.7 韩俊林,刘彬彬,杨翔,等.中小型数据中心模块化设计方法J.长江信息通信,2022,35(6):111-114.DOI:10.3969/j.issn.1673-1131.2022.06.035.作者简介:周颀(1973),男,山东青岛,硕士,高级工程师,研究方向:电力行业信息化建设及信息安全。012