數(shù)據中心一體化智能運維管理平臺建設研究

徐友恒

（新疆油田公司數(shù)據公司，新疆 克拉瑪依 834000）

0 引言

我國信息技術經過快速發(fā)展，在各行各業(yè)中有著重要應用。例如，大數(shù)據、云計算、區(qū)域鏈、人工智能和物聯(lián)網等新技術在人們生產生活中的應用越來越廣泛。這些新技術的應用極大地推動了社會發(fā)展，而在此過程中，數(shù)據中心是不可或缺的。因此，數(shù)據中心的數(shù)量越來越多，規(guī)模也越來越大。這就對數(shù)據中心的運營和機房基礎設施的運維管理提出了更高的要求。因此，提高數(shù)據中心運營水平非常重要?；诖耍疚膶?shù)據中心一體化智能運維管理平臺的建設進行了研究。

1 數(shù)據中心運維管理概述

1.1 數(shù)據中心運維管理技術概述

隨著數(shù)據中心不斷發(fā)展，其運維管理技術也在不斷發(fā)展。通過研究，其發(fā)展可以分為三個階段，分別是被動運維階段、主動運維階段和智慧運維階段，具體分析如下：①被動運維階段。在這一階段，運維管理的流程還沒有完全建立，相關技術手段還不成熟，主要通過人工現(xiàn)場巡檢的方式對數(shù)據中心機房進行檢查，通過手工對機房和設備的信息進行記錄。②主動運維階段。在這一階段，相關工作人員針對供配電、制冷、不間斷電源和空調等配備了遙測、遙控模塊，建立了集中式遠程監(jiān)控平臺以及事件、應急和變更等標準管理流程，使運維體系不斷完善，運維管理水平不斷提高，平臺化、可視化和流程化的管理也得以實現(xiàn)。當前我國數(shù)據中心的運維管理基本上處于這一階段。③智慧運維階段。在這一階段，物聯(lián)網、大數(shù)據和智能技術等的應用實現(xiàn)了人、技術、流程和數(shù)據四要素的有機融合，此階段的數(shù)據中心運維管理特點是自動化和智能化。

在實際應用中，數(shù)據中心機房的作用是非常重要的，其需要承擔很多功能，包括數(shù)據存儲、業(yè)務系統(tǒng)計算以及網絡通信等。因此，保證機房基礎設備安全、穩(wěn)定運行是非常重要的，直接影響了業(yè)務系統(tǒng)能否穩(wěn)定、持續(xù)運行。隨著大數(shù)據、物聯(lián)網和云計算等技術的快速發(fā)展和應用，數(shù)據中心的計算量、存儲量和帶寬需求都得到了明顯提升［1］。在這樣的背景下，數(shù)據中心的體量不斷增大，機房設備數(shù)量不斷增加，這加大了數(shù)據中心運維管理的難度，并對監(jiān)控巡視、故障發(fā)現(xiàn)和處置等都提出了更高的要求。此外，由于城市不斷發(fā)展、城市內的運營成本不斷提高，同時城市規(guī)劃對數(shù)據中心運行等造成限制，當前大數(shù)據中心朝著中西部地區(qū)遷移，而這些地區(qū)缺乏機房基礎設施運行維護方面的高級人才，這給數(shù)據中心的運維管理工作增加了難度。在這樣的背景下，相關工作人員通過應用智能化技術來提高運維管理的智能化、自動化水平就顯得尤為重要。此方法不僅可以提高數(shù)據源中心的運維管理效率，更好地保證其正常運行，還可以降低數(shù)據中心的運營成本。

1.2 數(shù)據中心基礎設施管理現(xiàn)狀

隨著信息化技術不斷發(fā)展以及企業(yè)的信息化建設不斷開展，數(shù)據中心基礎設施運維管理方面的疏漏也在不斷擴大，影響了信息化系統(tǒng)的正常運行，主要體現(xiàn)在以下兩個方面。①系統(tǒng)日趨復雜化，管理效率較低。由于機房對冷量和功率的需求是不斷變化的，而采用人工測量和感知的方式是無法準確了解這一變化的，這就導致不能及時根據出現(xiàn)的變化對系統(tǒng)進行調整，進而導致管理效率較低。②高密度地向電源和制冷系統(tǒng)施壓，影響其可用性。當前，數(shù)據中心普遍采用高密度能耗架，這個設施需要對電源和制冷資源進行良好配置。為了滿足其要求，運維管理人員需充分了解布局，提高容量的利用效率。面對如此復雜的形勢，單純依靠人工手段就很難做好運行維護工作。當出現(xiàn)過載的情況時，設施很難實現(xiàn)提前預警，不能很好地保證數(shù)據中心安全運行。

2 數(shù)據中心智能化運維管理的需求

數(shù)據中心智能化運維管理應滿足以下幾方面需求。①可用性要求。在機房內應有備用電力、空調設施。當電力或者空調設施出現(xiàn)故障后，備用電力、空調設施會自動運行，保證機房能夠保持正常運轉。②安全性要求。在出現(xiàn)火災等突發(fā)的安全事件后，系統(tǒng)可以對這些問題進行準確判斷，并且能夠自動報警，采取可以實行的應急措施，將安全問題造成的影響降到最低，保證機房運行安全。③經濟性要求。企業(yè)經營的最終目的是營利。因此，保證機房運行的經濟性能是非常重要的，這就需要降低能源的損耗，要求數(shù)據中心的智能運維管理系統(tǒng)能夠根據環(huán)境溫度對制冷機組的運行方式進行智能調節(jié)，根據熱點區(qū)域對出風大小進行智能調節(jié)以及對照明系統(tǒng)進行智能調節(jié)，降低能耗。④無人化要求。對智能化管理而言，需要盡可能降低人員的使用量。企業(yè)可通過機器實現(xiàn)對機房的管理，通過智能化的管理防止人為失誤造成的影響，同時降低運維管理人員的勞動強度［2］。

3 數(shù)據中心運維管理智能化技術的實現(xiàn)途徑

3.1 一體化智能運維管理平臺

一體化智能運維管理平臺集成了多種系統(tǒng)，包括監(jiān)控、巡檢、自動作業(yè)和服務管理等，其通過人工智能技術來對這些系統(tǒng)進行控制，從而實現(xiàn)對機房運行情況的分析、對故障的預警，還具有自動操縱、排除故障隱患的功能。在運行過程中，該平臺能夠將監(jiān)控系統(tǒng)、巡檢系統(tǒng)、運維服務系統(tǒng)以及自動化作業(yè)系統(tǒng)等信息收集起來，對這些信息進行集中存儲和分析，然后可通過大數(shù)據技術來分析、處理數(shù)據，對系統(tǒng)運行情況進行預判，并基于分析的結果對各系統(tǒng)的運行進行調整或者發(fā)出警報。各系統(tǒng)和運行平臺之間的關系如圖1所示。

圖1 智能運維管理平臺與機房各系統(tǒng)的關系

運維管理平臺的主要結構有管理層、通信層和設備層。其中，系統(tǒng)設備層的主要功能是實現(xiàn)設備信號的產生以及操控，而設備主要是各種傳感器、控制器以及儀器儀表等，其在工作過程中的功能是采集相關信號以及按照系統(tǒng)的指令進行系統(tǒng)操控；系統(tǒng)的中間層是通信層，主要用于統(tǒng)一不同機房設備的接口信號、通信協(xié)議和數(shù)據格式，起到信息傳遞的作用。系統(tǒng)的上層部分是管理層，這是平臺最為核心的部分，設備層收集到的機房基礎設施運行的各種信息都會被集中到管理層，并進行存儲、處理和展現(xiàn)［3］。在這一層中，相關工作人員可通過大數(shù)據技術和智能技術等對收集到的數(shù)據進行分析，并根據分析結果來判斷數(shù)據中心運行情況，采取針對性的措施進行處理。除了上述功能，平臺還具有人機交互功能，實現(xiàn)人機交互數(shù)據的分析、處理和應用，同時還支持編程建模，這樣智能平臺可以隨著智能化技術不斷發(fā)展而升級，不斷提高系統(tǒng)智能化程度。

3.2 機器學習建模與預測

以“局部熱點”事件為例，機器人通過學習建模，將引發(fā)機房內局部溫度上升的火災、空調系統(tǒng)和IT 系統(tǒng)等相關要素特征化?；谶@些信息，機器人可以判斷各參數(shù)和溫度上升之間的關系，并根據這些關系建立數(shù)學模型［4］。在實際的運行過程中，若出現(xiàn)了上述熱點事件，機器人將獲取的各要素數(shù)據與歷史數(shù)據進行比對，驗證系統(tǒng)出現(xiàn)的問題，并對事件的起因進行分析，啟動控制程序對事件進行控制。在整個控制過程中，機器人會對該熱點事件進行持續(xù)性偵察，根據實時結果來決定下一步措施，直至熱點事件消失。

3.3 智能機器人的應用

數(shù)據中心的大部分運維工作都是重復性的，包括設備的定時開關機、系統(tǒng)日志的審查和審計以及數(shù)據的備份和恢復測試等。對于這些工作中的大部分工作內容，智能機器人都可以通過遠程操作完成，這樣不僅效率更高，還可以有效降低錯誤率，提高運維工作的質量。在大型數(shù)據中心機房的運維管理工作中，巡檢的工作量比較大，比較容易出現(xiàn)漏檢問題，而通過智能機器人巡檢的方式代替人工巡檢，可以有效解決這方面的問題。智能巡檢機器人應用了很多先進技術，包括機器視覺、自動跟隨、激光雷達導航、遠紅外熱成像以及多傳感融合等?；谶@些先進技術，可以實現(xiàn)對數(shù)據機房內的設備和環(huán)境的不間斷巡檢，包括報警指示燈、溫度、噪聲、異味以及儀表讀數(shù)等［5］。一旦出現(xiàn)問題，工作人員可以迅速報警，從而實現(xiàn)故障的快速排除。

4 結語

數(shù)據中心具有非常重要的作用，做好其運維工作十分重要。智能技術的發(fā)展為提高數(shù)據中心運維工作提供了新的技術支持。通過應用智能化技術，相關工作人員可以構建出一體化智能運維平臺，從而有效提高數(shù)據中心的運維水平。通過應用這一平臺，能夠更加高效地對數(shù)據中心進行管理，保證數(shù)據中心安全、穩(wěn)定運行，同時有效降低運維成本。因此，未來一體化智能運維平臺在數(shù)據中心運維中會有越來越廣泛的應用。