大數據環(huán)境下數據中心運維模式研究

李玉坤

摘? 要：大數據時代的來臨，各種新興技術的廣泛使用，使得數據成為社會各項活動的重要元素以及驅動社會發(fā)展的新型生產資料，作為承載巨量數據交互的數據中心，面臨著巨大的壓力與挑戰(zhàn)。該文在對數據中心當前的發(fā)展現(xiàn)狀概述的基礎分析了其面臨的3個方面的問題，并給出了運維管理體系變革的一些對策與建議，希望能給相關研究人員提供參考。

關鍵詞：大數據? 新型生產資料? 數據中心? 運維模式

中圖分類號：TP308? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A文章編號：1672-3791（2020）11（a）-0015-03

Research on Operation and Maintenance Mode of Data Center under Big Data Environment

LI Yukun

（College of Computer Science， Guangdong University of Science and Technology， Dongguan， Guangdong Province， 523083? China）

Abstract： With the coming of big data era and the extensive use of various new technologies， data has become an important element of social activities and a new means of production that drives social development， data center bears huge amounts of data interaction， it's facing great challenges. Based on the analysis of the current development status of the data center， this paper analyzes three problems it faces， and puts forward some countermeasures and suggestions for the reform of operation and maintenance management system， hoping to provide some ideas for the relevant researchers.

Key Words： Big data; New means of production; Data center; Operational mode

隨著全球信息技術的飛速發(fā)展，大數據、云計算、人工智能、物聯(lián)網等各種新名詞不斷涌現(xiàn)，一個全新的信息化時代—— 大數據時代，已經到來。數據的作用愈加凸顯，成為一種關鍵的生產要素，在國家“十三五”規(guī)劃中將“實施國家大數據戰(zhàn)略，推進數據資源開放共享”放在了重要位置，大力加強對數據的存儲分析及應用，更是從國家策略層面強調了“數據無價”。

1? 大數據及數據中心的概念、特征、作用

大數據（big data），又稱巨量資料，指的是所涉及的資料量規(guī)模巨大到無法通過目前主流軟件工具在合理時間內達到擷取、管理、處理、并整理成為幫助企業(yè)經營決策更積極目的的資訊。業(yè)界對大數據的特征概括為5個V：Volume（數據量）、Variety（種類）、Value（價值）、Velocity（速度）、Veracity（真實）[1]。（1）數據量巨大：數據的采集、存儲、計算的量非常大，數據起始計量單位至少是PB。（2）數據種類繁多：包括結構化、半結構化、非結構化數據，如視頻、音頻、圖片、文字、地理位置信息、鏈接信息等，多種類型的數據需要更強的數據處理能力。（3）數據價值密度低：披沙揀金，通過強大的機器算法迅速地完成數據的價值“提純”，從海量數據中提取有效數據。（4）處理速度快：數據增長速度、處理速度快，要求高時效性，這是大數據不同于傳統(tǒng)數據挖掘的顯著特征。（5）數據真實性：數據的重要性在于對決策的支持，因此數據要準確可信賴，高質量的數據是制定成功決策的堅實基礎。

數據中心是全球協(xié)作的特定設備網絡，用來在互聯(lián)網絡基礎設施上傳遞、加速、展示、計算、存儲數據信息。一個完整的數據中心通常包含各種類型的功能區(qū)域，如主機區(qū)、服務器區(qū)、存儲區(qū)、網絡區(qū)及控制室、操作員室、測試機房、設備間、進線間、資料室、備品備件室、辦公室、會議室、休息室等。根據所有性質或服務的對象，可以分為互聯(lián)網數據中心（IDC）和企業(yè)數據中心（EDC）。IDC處理的數據規(guī)模龐大，數據類型繁雜，一般為電信業(yè)務經營者所有，面向客戶，為其提供服務器托管、租賃以及相關增值等方面全方位、專業(yè)的服務，客戶不需要自建機房、綜合布線，也無須建立專門的運維團隊。EDC處理的數據規(guī)模相對較小，數據類型較為單一，一般為企業(yè)或機構自建，主要服務于自身業(yè)務，有專門的運維團隊。

目前幾乎所有大中型機構，如政府、企業(yè)、科研機構、高校等都建立了自己的數據中心，全面管理該機構的IT系統(tǒng)。在大量數據中心的支持下，覆蓋全球的Internet和無數機構的業(yè)務才能正常運轉，各種數據中心已經成為像交通、能源一樣的經濟基礎設施。但是，數據中心在給社會生產帶來巨大效能的同時，也給人們帶來一系列嚴峻挑戰(zhàn)，主要體現(xiàn)在運維、能源消耗、成本、應變速度、安全等方面。

2? 數據中心運維模式轉變的必要性

大數據時代的來臨，促使數據中心的數量急速增長，規(guī)模愈加龐大。從早期功能簡單、架構單一的單個機房，到如今功能完備、架構復雜的多中心、大規(guī)模以及超大規(guī)模數據中心，基礎設施的規(guī)模及數量呈爆發(fā)性增長[2]，根據工信部2018年5月公布的《全國數據中心應用發(fā)展指引（2018）》數據顯示，截至2017年底，我國在用數據中心的機架總規(guī)模為166萬個，同比增長33.4%，其中大型、超大型數據中心的規(guī)模增速達到68%。規(guī)模激增的背后是一系列亟待解決的問題，現(xiàn)階段數據中心主要面臨以下3個問題。

2.1 建設成本高

一般而言，一個較為完備數據中心系統(tǒng)涵蓋屏蔽殼體、裝飾裝修、供配電及照明系統(tǒng)、UPS系統(tǒng)、空調及新風排煙系統(tǒng)、機柜及封閉冷通道系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、綜合布線系統(tǒng)、模塊化機房等[3]，數據中心的建設需要投入大量的人力、財力與物力。

2.2 運行耗能高

隨著5G、大數據、云計算等新興技術的大規(guī)模推廣應用，用戶需求正呈幾何級爆發(fā)之勢，我國數據中心的數量隨之急速攀升，相應的用電量也在急劇增加，與傳統(tǒng)能耗單元不同，數據中心需要7×24 h不間斷運行，其運行方式勢必會增加能耗。工信部2019年2月公布的數據顯示，截至2017年底，各類在用數據中心達28.5萬個，全年耗電量超過1 200億kWh，約占我國全社會用電量的2%，超過全球單座發(fā)電量最高的三峽電站當年976.05億kWh的發(fā)電量[4]。與此同時，僅經營互聯(lián)網業(yè)務的數據中心，規(guī)劃在建機架到2017年底就達107萬個。國家節(jié)能中心及中國電子節(jié)能技術協(xié)會數據中心節(jié)能技術委員會聯(lián)合發(fā)布的統(tǒng)計數據，2012—2016年，我國數據中心的年耗電量增速始終維持在12%以上，最高達16.8%[5]。而實際上由于各種原因，企業(yè)數據中心耗能很難全部統(tǒng)計進去，這意味著數據中心的實際能耗往往高于統(tǒng)計數據。高能耗不僅給機構和企業(yè)帶來了沉重負擔，也造成了全社會能源的巨大浪費。

2.3 運維管理難度大

（1）巡檢難度增加。以往萬平米以內的數據中心，人工巡檢一次2～4 h，如今中心規(guī)模動輒數十萬平米，需要更多的運維人員分布在不同的責任區(qū)，管理的難度和成本大大增加。

（2）安全風險增加。以往運維人員接觸的是低壓（低于1 000 V），現(xiàn)在供電設備、發(fā)電機、冷機都是高壓供電，電壓等級提高，維護安全要求提升。

（3）事故影響范圍廣。規(guī)模集中導致風險攀升，如2019年8月份發(fā)生的亞馬遜數據中心重大宕機事故，導致全球大面積服務和應用中斷，損失慘重，運維管理壓力超前。

（4）新興技術要求更加專業(yè)的運維人才。大數據、AI、云計算、水下數據中心、液冷服務器等新技術不斷被創(chuàng)造和應用，運維管理需要更加專業(yè)的人才。

3? 大數據環(huán)境下數據中心運維模式的改進

大數據環(huán)境下，數據中心的數據來源主要有以下幾個方面：（1）配置管理數據庫信息，它廣泛運用在多種運維場景模式，如自動化運維、智能運維等，主要存儲與管理企業(yè)IT架構所涉及的各種設備的配置信息。（2）監(jiān)控系統(tǒng)信息，主要包括電流、電壓、通信鏈路狀態(tài)、溫度、濕度等實時指標，服務器狀態(tài)信息。（3）管理流程信息，主要包括服務申請記錄、工單記錄、軟硬件設備部署信息等。（4）人員設備管理信息，主要包括視頻監(jiān)控記錄、人員出入記錄、設備出入庫管理。（5）服務支持類數據，終端用戶向運維人員尋求服務支持，會話工具上的對話數據。數據中心的數據類型復雜，數據體量巨大，運維管理模式可以從以下4個方面改進。

（1）構建3D運維管理平臺。通過構建一個“所見即所得”的平臺，將資產、容量、能源、電力、IT監(jiān)控等軟件集中呈現(xiàn)，使運維人員對當前數據中心的各種設備的運行狀態(tài)和問題所在了如指掌。

（2）部署巡檢機器人。數據中心巡檢機器人，集成視頻分析、圖像采集、數據存檔、環(huán)境探測、語音播放等功能，在對機房進行全方位監(jiān)控的同時，還可以同步采集熱成像、聲音、溫度、濕度、煙霧等信息，支持同步傳遞實時畫面，實現(xiàn)數據中心真實場景的實時可現(xiàn)，大大延伸數據中心管理人員的管理視角[6]。此外，由于機器人自身工作的穩(wěn)定性與較強的環(huán)境適應性，即使是在數據中心發(fā)生意外，且人工無法進入故障現(xiàn)場時候，它依舊可以照常工作，找出故障點與故障原因，為應急計劃的制訂提供有效信息支撐。隨著無軌化導航技術的不斷完善，加之機器人本身具有更加輕量靈活的優(yōu)勢，因此，用機器人代替人類進行一些復雜或者高危的巡檢工作將成為數據中心的應用趨勢。

（3）虛實結合—— VR助力。VR是利用電腦模擬產生一個三度空間的虛擬世界，給用戶提供關于視聽、觸覺等感官的模擬，給使用者帶來特有的沉浸式體驗，幫助人們更好地了解周圍環(huán)境，對周邊情況進行決策處理。身處三維空間帶來的視覺感受，遠高于從屏幕中獲取信息的體驗，對運維人員來說，可以從更加直觀的視角去了解數據中心房間、機柜設備的分布等信息。

（4）增強現(xiàn)實——AR運維。AR是一種將真實世界信息和虛擬世界信息“無縫”集成的新技術。它可以把原本現(xiàn)實世界中無法直接體驗到的實體信息（如機房中某一機柜設備的型號、編號、負責人等），通過技術進行呈現(xiàn)并疊加到真實物件（機柜）上，被人類感官所感知，從而達到超越現(xiàn)實的感官體驗。AR技術運維數據中心，可以做到對視線范圍內的資產了如指掌。戴上AR眼鏡，通過手勢操作，可以迅速選定想要查看的機柜，對應設備的虛擬標簽即可自動浮現(xiàn)，運維人員可查看設備的動態(tài)運行狀態(tài)。此外，AR運維模式還支持遠程監(jiān)控與協(xié)助，通過AR運維引擎調用遠程協(xié)助模塊，遠程專家可以和運維一線人員同一視角，同步看到故障現(xiàn)場現(xiàn)狀，并與一線工程師實時溝通，調取數據進行綜合分析，保障一線運維的順利進行，提升運維效率。

4? 結語

大數據時代，數據中心需要建立集中高效、性能優(yōu)質、快速響應的智能一體化運維生產管理模式，對數據中心的網絡、系統(tǒng)、設備、設施，實行集中監(jiān)控、集中IT平臺支撐、垂直專業(yè)管理、統(tǒng)一運行調度，建設智能集中監(jiān)控信息化平臺，實現(xiàn)可用性、安全性和預警控制。在保證安全穩(wěn)定運行的前提下，進一步追求“綠色化”“智能化”“高效化”，降低建設運營成本，減小運維管理難度，加快業(yè)務需求響應速度，從而更好地滿足用戶需求。

參考文獻

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