基于復雜組織體架構方法的企業數據中心總體設計

劉彬 梁建交

中國商用飛機有限責任公司 航空工業信息技術中心（金航數碼）

基于復雜組織體架構方法的企業數據中心總體設計

劉彬 梁建交

中國商用飛機有限責任公司 航空工業信息技術中心（金航數碼）

本文提出在工業企業數據中心建設過程中，引入復雜組織體架構（Enterprise Architecture，EA）方法，從業務、應用、數據、技術四個方面對數據中心架構進行定義，提出了工業企業數據中心頂層參考架構。采用復雜組織體架構方法，可以將企業戰略、運營和管控需求與數據中心的業務定位、軟硬件環境進行很好地匹配，保證數據中心運營和數據資源管理能夠很好地支撐企業運營發展。

復雜組織體架構 數據中心 數據中心總體設計

1 引言

“數據中心”一直以來被認為是一組硬件設備及容納這些硬件的建筑物，例如：維基百科針對數據中心給出的定義是“一整套復雜的設施，它不僅僅包括計算機系統和其它與之配套的設備（例如通信和存儲系統），還包含冗余的數據通信連接、環境控制設備、監控設備以及各種安全裝置”。谷歌在其發布的《The Datacenter as a Computer》一書中，將數據中心解釋為“多功能的建筑物，能容納多個服務器以及通信設備。這些設備被放置在一起是因為它們具有相同的對環境的要求以及物理安全上的需求，并且這樣放置便于維護”，而“并不僅僅是一些服務器的集合”。隨著企業數據資源作為新型資產越來越受到重視以及大數據與數據分析技術的發展和普及，人們對數據中心的理解也在發生變化，逐漸從關注硬件環境建設到關注數據資源本身的管理。本人認為，在DT時代這個大背景下，數據中心建設應聚焦數據資源管理，將數據中心理解為：是企業數據資源和對數據資源進行集成、共享、分析的標準、流程、工具及所依托的軟件、硬件和物理、組織環境的集合。數據中心既是一個技術體系，也是一個組織體（Enterprise）。數據中心是企業數據資源開發利用的重要的載體，其相關技術應用近些年來重新燃起了許多企業的熱情。

但是，由于數據中心一直以來主要沿用數據倉庫（Data Warehouse，DW）、 商 務 智 能（Business Intelligence，BI）等技術及相關工程經驗，缺乏始于業務終于業務的成體系的設計和實施方法論，很多企業的數據中心還主要聚焦于數據分析與展示，價值存在很大的局限性，失去了數據中心的許多意義。而復雜組織體架構（Enterprise Architecture，EA）正是解決從戰略到業務再到IT的一套科學方法，被國際上眾多組織（企業組織和政府等非盈利性組織）所采用。EA最早可以追溯到20世紀80年代中期，由當時還在IBM工作的John Zachman首先提出了“信息系統架構框架”的概念。1996年美國的Clinger-Cohen 法案導致了術語“IT架構”（ITA），ITA現在被解釋為IT企業架構（EA）。經過近二十年的發展，EA相關理論日益成熟，IBM、美國聯邦政府、波音、空客、羅羅都基于EA思想在構建和管理自己的IT系統。在中國，EA也被中國航空工業集團、中國航天科工集團、華為、用友、金蝶等工業企業集團、軟件廠商所采用。中國航空工業集團公司提出了以復雜組織體架構方法應對組織與管理的復雜性，通過與國際開放組TOG開展廣泛合作，系統地導入架構方法論和知識體系，已經將EA方法運用到企業戰略分析、業務和組織架構設計、IT架構設計、數據中心建設和企業治理等方方面面，“十二五”期間取得了明顯的應用成效。

2 數據中心設計方法

數據中心是一個企業（復雜組織體）的有機組成部分，一個現代化的企業數據中心具備復雜組織體的所有特征。因此，數據中心架構設計可以參考國際上最主流的架構方法TOGAF-ADM（如圖1）。在這個方法框架基礎上，通過修改或擴展，以及在每個階段中融入特定的方法論和技巧（如：業務九要素法、信息資源規劃IRP，甚至DoDAF等）來適應數據中心架構設計的需要。TOGAF-ADM將一個復雜組織體架構的開發過程劃分為A-H八個階段，ADM中的需求管理是一個連續的階段，它確保通過適當的治理流程來處理任何需求變更并反映在所有其他階段中。

圖1 數據中心設計方法框架

2.1 預備階段

本階段重點需要掌握數據中心關鍵利益攸關者的核心關注，選擇架構開發的方法，以及建立架構開發方法與其他相關管理框架(如：項目管理方法、軟件開發方法、運行管理方法等)之間的關系，明確數據中心架構設計的原則，在組織內部對數據中心形成高層次的一致共識。

2.2 階段A：架構愿景

本階段重點是完成立項，并識別利益攸關者，了解他們對數據中心的關注焦點和業務需求。提出數據中心規劃設計與建設、運行的基本原則，明確數據中心建設范圍和目標，評價數據中心建設所需要的基礎條件，識別風險，制訂相關措施等。

2.3 階段B：業務架構

本階段重點是完成數據中心或數據管理的業務現狀，如：數據管理組織、流程和相關制度，以及企業內部各部門在數據管理與信息資源開發利用方面的協作關系。參照國際標準和國內外數據管理與數據中心管理的先進經驗，對未來數據中心的業務架構進行定義和描述，重點是組織、流程和業務功能，及配套的標準規范。

2.4 階段C：信息系統架構

本階段重點是完成數據集成交換、數據管理和數據分析等相關應用的現狀，結合業務需求，對未來數據中心信息系統進行架構、功能設計，對未來數據中心的數據存儲、數據分析所涉及的數據架構（如：數據緩沖區、數據倉庫、數據集市等）進行設計。描述信息系統如何實現業務架構和架構愿景，關鍵利益攸關者數據架構視圖、應用架構視圖。

2.5 階段D：技術架構

本階段重點完成數據中心軟硬件平臺的架構設計，包括數據中心所涉及的技術譜系、技術標準及服務器、存儲設備、安全設備、信息安全體系、軟件部署與集成技術架構等。同時，要描述技術組件與應用系統的關系。

2.6 階段E：機會和解決方案

本階段重點根據數據中心目標架構與現狀（架構）的差距分析，制定實施策略，對推進數據中心建設的風險和準備度進行確認，識別主要的工作包并將這些工作包分組，以便開展項目組合。本階段也需要判斷是否要開發過渡的架構，以指導分步實施。

2.7 階段F：遷移規劃

本階段重點是對數據中心建設相關工作的優先級進行評估，制訂詳細的實施計劃，確保數據中心建設項目與其他相關工作的協調，同時，確保數據中心建設項目和相關工作取得關鍵利益攸關者的理解。本階段對數據中心架構進行最終確認。

2.8 階段G：實施治理

本階段重點是實施已經明確的數據中心項目，包括識別相關資源和技能、軟硬件的選型、解決方案開發與部署，對項目進度、質量和風險進行管理，開展業務和IT試運行等，本階段的目的是通過實施治理確保規劃的數據中心架構的實現。

2.9 階段H：架構變更管理

本階段的工作是保證數據中心具有能迅速演進以響應技術和業務環境變化的柔性。通過對業務需求、數據中心運行進行監控，識別架構變更、解決方案變更的機會，并對變更（如：軟硬件升級）進行管理。

2.10需求管理

需求管理結穿數據中心架構開發的始終，在數據中心架構開發各階段，都應識別各種需求，包括功能性需求、非功能性需求。數據中心的各類需求應進行統一管理。

3 數據中心總體架構

參照復雜組織體架構框架，企業數據中心架構可以從業務架構、應用架構、數據架構和技術架構等四個方面來定義和描述，如下圖所示：

圖2 數據中心總體架構

3.1 業務架構

企業數據中心的業務架構組成要素包括：組織、人員、流程、績效、標準規范等。數據中心建設過程中，應建立和優化數據中心組織，配置數據管理、分析人員，建立支撐數據中心運行和數據服務的流程、績效衡量指標體系和相關的標準規范。企業數據中心自身的管理包括對數據資產的管理，如：數據標準化、數據交換與集成、數據治理等，還包括對數據中心軟硬件環境的運行管理和數據中心的人財物等綜合管理。數據中心對外提供的服務包括：數據存儲服務（結構化數據存儲、大數據存儲）、數據共享服務和數據分析服務，數據分析服務又可以分為報表服務、聯機分析處理、數據挖掘等。

3.2 應用架構

企業數據中心的應用架構描述了支撐數據中心內外部業務的核心應用組成及其關系。核心應用可以分為四類：一是數據交換系統（如：ETL、ESB），主要功能包括異構信息系統的數據集成、抽取、清洗、轉換，并加載到數據倉庫。二是數據存儲系統，主要實現對各種類型數據的集中存儲。第三是數據治理系統，主要實現對元數據的管理、對主數據和業務數據質量的控制和數據模型的管理。第四是數據分析系統，主要是用于滿足不同人員對數據的分析需求，提供報表分析、即席查詢、多維數據分析和數據挖掘等。

3.3 數據架構

企業數據可以分為元數據、主數據、業務數據和主題分析數據。元數據是描述數據的數據，主要描述數據對象的結構、數據倉庫中有關數據源定義和轉化規則；主數據是指需在企業全局保持一致的核心業務實體的數據，同時也是在企業范圍內需要共享的數據；業務數據是指為完成業務處理而產生的事務性數據，是業務活動的描述，更新頻繁且快速增長；主題分析數據是指按照業務邏輯結構對各業務數據進行識別和運算，根據業務需求統一定義和組織的相關數據，由業務數據按照分析需要抽取后按主題存儲。數據中心數據架構定義了數據分類、數據模型、數據存儲的方式與結構（包括：數據緩沖區、數據倉庫、數據集市、大數據存儲區等）和各類數據的標準。

3.4 技術架構

數據中心的技術架構由技術平臺、基礎設施、標準體系和安全體系組成。技術平臺指數據中心應用系統的開發和運行平臺、數據集成與展示平臺、數據庫系統等。基礎設施包括機房、服務器、存儲設備和基礎軟件（如：操作系統、郵件系統等）等。標準體系指企業的信息化標準體系，定義了信息化技術、應用、管理等的規范化要求。安全體系定義了確保數據安全所需要的技術、流程、制度等。

4 數據中心實施路線

通過對數據中心目標架構和現狀架構之間的差距分析來識別和定義路線圖組件或工作包，這些組件或工作包通常可以作為獨立的項目來組織實施。典型的路線圖組件包括：數據中心現狀調研與診斷、數據中心總體規劃、數據中心架構設計、數據模型設計與驗證、數據治理體系設計與構建、數據中心物理環境建設、數據中心IT運行環境建設、數據交換平臺建設、數據管理平臺建設、數據分析平臺建設、特定專題的數據分析應用、數據中心運行維護等。

企業數據中心建設可以劃分為三個發展階段：數據中心設計與平臺驗證、數據中心深化建設和數據中心優化應用，如圖3所示。第一階段重點完成數據中心總體規劃、架構設計和初步的軟硬件環境建設，通過選擇試點單位、試點業務驗證相關技術和設計方案的可行性。第二階段重點在橫縱兩個方向上深化建設，橫向擴大試點單位、試點業務的范圍，縱向擴展數據資源開發利用的深度，如：數據鉆取、數據挖掘、大數據實時分析等。第三階段重點是優化，包括運行環境的優化、應用系統的優化、數據模型的優化、數據中心業務架構的優化等。

圖3 數據中心實施路線

當然，由于企業各級人員對數據的需求是變化的，數據中心建設主體工程雖然呈現一定的階段性，可以依托特定的項目來完成，但從數據中心的運行和數據資源開發利用角度來看，數據中心建設實際上是一個持續工程，其價值往往需要依賴于數據中心的日常運行管理，因此，數據中心治理是整個數據中心建設的核心。

5 結語

在企業數據中心建設過程中，引入架構思想，采用復雜組織體架構方法開展數據中心架構設計與治理，有助于將數據中心資產與企業發展戰略、運營管理目標進行很好地對接，使數據資源管理能夠動態滿足管理與決策的需求，實現數據中心價值最大化。

[1]TOGAF標準9.1版，The Open GroupA著，張新國等譯，2017年1月第1版

[2]中國航空工業集團統一IT架構要求V2.0，2016年

[3]中國商用飛機有限責任公司十三五信息化規劃，2017年

[4]https：//baike.baidu.com/item/%E6%95%B0%E6%8D%AE%E4%B8%AD%E5%BF%83/967340?fr=aladdin