數(shù)據(jù)中心建設(shè)與運(yùn)維關(guān)鍵技術(shù)研究

鮑利民 王巖 肖偉 劉海波

摘要：本文介紹了數(shù)據(jù)中心的概念、特點(diǎn)及運(yùn)維管理需求，分析了BIM技術(shù)的特點(diǎn)、優(yōu)勢和在數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)建設(shè)運(yùn)維中的作用。闡述了ITIL規(guī)范在數(shù)據(jù)中心IT服務(wù)管理中的指導(dǎo)作用，提出數(shù)據(jù)中心應(yīng)該采用先進(jìn)成熟的技術(shù)，提高建設(shè)運(yùn)維管理水平。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)中心;BIM技術(shù);ITIL規(guī)范;研究

隨著我國信息化改革的不斷深入，各行業(yè)向信息化轉(zhuǎn)變的步伐越來越快，級數(shù)級增長的作戰(zhàn)數(shù)據(jù)需求不斷推動(dòng)數(shù)據(jù)中心建設(shè)向更大規(guī)模、更高層次發(fā)展。數(shù)據(jù)中心的建設(shè)運(yùn)維是一項(xiàng)龐大的系統(tǒng)工程，具有保障系統(tǒng)多、設(shè)備類型多、發(fā)展速度快、運(yùn)維管理難、標(biāo)準(zhǔn)要求高等特點(diǎn)，對運(yùn)維管理團(tuán)隊(duì)的綜合保障能力提出很高的要求。在編制有限，人才培養(yǎng)周期長的前提下，如何充分利用先進(jìn)的建設(shè)運(yùn)維技術(shù)，降低運(yùn)維難度，提高管理質(zhì)效，保障各類系統(tǒng)的高可用性，是運(yùn)維管理團(tuán)隊(duì)需要面對的問題。

一、數(shù)據(jù)中心概述

（一）數(shù)據(jù)中心概念

數(shù)據(jù)中心（Data Center）是為集中放置的電子信息設(shè)備提供運(yùn)行環(huán)境的建筑場所，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)和行政管理區(qū)等。數(shù)據(jù)中心是以數(shù)據(jù)加工處理為主要目的，通過網(wǎng)絡(luò)向用戶提供信息服務(wù)的場所，包括硬件和軟件，硬件是指數(shù)據(jù)中心的基礎(chǔ)支撐系統(tǒng)和IT設(shè)備等，軟件是指數(shù)據(jù)中心所安裝的程序和提供的服務(wù)。

（二）數(shù)據(jù)中心的特點(diǎn)

1、專業(yè)系統(tǒng)多。數(shù)據(jù)中心對建設(shè)結(jié)構(gòu)有特殊要求，一般需要獨(dú)立建設(shè)和運(yùn)維，是具有物理承載、基礎(chǔ)支撐、信息服務(wù)三大功能的龐大綜合體。物理承載包括建筑結(jié)構(gòu)、電氣安裝、電力配送、裝飾裝修、供給排水、消防控制、安防警戒等一般建筑具備的專業(yè)系統(tǒng)?；A(chǔ)支撐包括不間斷電源、精密空調(diào)、氣體消防、機(jī)柜支持、綜合布線等為信息服務(wù)設(shè)備提供基礎(chǔ)環(huán)境的系統(tǒng)。信息服務(wù)包括通信網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算資源、存儲(chǔ)備份、數(shù)據(jù)交換、安全加密等與數(shù)據(jù)加工處理流程相關(guān)的系統(tǒng)和設(shè)備，涉及20多個(gè)相對獨(dú)立的專業(yè)門類。

2、標(biāo)準(zhǔn)要求高。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)《數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50174-2017），數(shù)據(jù)中心按使用性質(zhì)和系統(tǒng)中斷對社會(huì)造成的影響分為A、B、C三級。數(shù)據(jù)中心是各類信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)支撐環(huán)境，直接為信息的采集分類、加工處理、綜合運(yùn)行服務(wù)，對生產(chǎn)生活影響深遠(yuǎn)。因此，數(shù)據(jù)中心在規(guī)劃設(shè)計(jì)、施工建設(shè)、運(yùn)維管理各階段應(yīng)采用高標(biāo)準(zhǔn)，充分考慮容錯(cuò)機(jī)制，減少設(shè)備故障對信息系統(tǒng)造成的影響，提高系統(tǒng)的可靠性和可用性。

3、維護(hù)管理難。數(shù)據(jù)中心建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)高、應(yīng)用需求高、技術(shù)體制復(fù)雜，對數(shù)據(jù)中心運(yùn)維管理團(tuán)隊(duì)綜合保障能力提出更高的要求。同時(shí)，在當(dāng)前階段，各數(shù)據(jù)中心的運(yùn)維力量編制不足，人員短缺，力量薄弱，手段單一、工作強(qiáng)度大等因素，必然導(dǎo)致運(yùn)維管理水平的整體偏低。要充分吸取先進(jìn)的運(yùn)維管理經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)，在數(shù)據(jù)中心規(guī)劃建設(shè)階段同步設(shè)計(jì)運(yùn)維管理系統(tǒng)，是解決上述難題的有效途徑。

（三）數(shù)據(jù)中心發(fā)展方向

隨著科技的不斷進(jìn)步，新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，數(shù)據(jù)中心在建設(shè)理念、運(yùn)維標(biāo)準(zhǔn)和智能運(yùn)用等方面都有新的方向。新一代數(shù)據(jù)中心需要具備模塊擴(kuò)展、動(dòng)態(tài)部署、綜合運(yùn)維、綠色節(jié)能等特點(diǎn)，使數(shù)據(jù)中心朝模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化、虛擬化、智能化方向不斷發(fā)展。

（四）數(shù)據(jù)中心關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用

近年來，數(shù)據(jù)中心在規(guī)劃建設(shè)、基礎(chǔ)運(yùn)維、服務(wù)管理各階段出現(xiàn)一些新的關(guān)鍵技術(shù)，如BIM技術(shù)、ITIL規(guī)范、虛擬化、云計(jì)算等。這些技術(shù)在數(shù)據(jù)中心建設(shè)運(yùn)維中的應(yīng)用，縮短了建設(shè)周期，降低了運(yùn)維難度，提高了綜合效率。數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)建設(shè)應(yīng)著眼未來發(fā)展需求，緊跟技術(shù)發(fā)展方向，充分利用先進(jìn)成熟技術(shù)成果，不斷提高運(yùn)維管理水平，保證各類信息系統(tǒng)高效運(yùn)行。

二、BIM技術(shù)

BIM技術(shù)是多個(gè)行業(yè)的工作流程、工作方法的一次重大變革，近年來廣泛應(yīng)用于建筑工程領(lǐng)域。BIM把工程項(xiàng)目所有專業(yè)的信息整合到一個(gè)三維建筑模型中，在設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維管理過程中起到信息共享，綜合統(tǒng)籌的作用。

（一）BIM技術(shù)介紹

BIM（Building Information Modeling）建筑信息模型是以建筑工程項(xiàng)目的各項(xiàng)相關(guān)信息數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)，建立起三維的建筑模型，通過數(shù)字信息仿真模擬建筑物所具有的真實(shí)信息，具有信息完備性、信息關(guān)聯(lián)性、信息一致性、專業(yè)協(xié)調(diào)性、過程模擬性、流程優(yōu)化性及可視、可出圖等特點(diǎn)，是數(shù)字信息的集成應(yīng)用，應(yīng)用于建筑的設(shè)計(jì)、建造、管理各個(gè)階段。

（二）BIM技術(shù)的優(yōu)勢

1、立體視圖。BIM以建筑三維模型為基礎(chǔ)，各部件和設(shè)備標(biāo)注屬性，可根據(jù)用戶的需求隨時(shí)變換視角深入細(xì)致的觀察各個(gè)細(xì)節(jié)，通過直觀、清晰、連續(xù)的沉浸式視圖加快相關(guān)方對方案的理解和把握。

2、專業(yè)協(xié)同。數(shù)據(jù)中心建設(shè)專業(yè)多、分工細(xì)、相互關(guān)聯(lián)、相互影響，任何失誤都可能造成連鎖反應(yīng)，影響工程進(jìn)度和運(yùn)維效率。BIM可在設(shè)計(jì)階段對各專業(yè)的碰撞問題進(jìn)行協(xié)調(diào)，生成協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)，指導(dǎo)各專業(yè)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，避免沖突發(fā)生。

3、階段模擬。模擬可以貫穿于建設(shè)全生命周期的各個(gè)階段。在設(shè)計(jì)階段，BIM可以對設(shè)計(jì)方案進(jìn)行模擬，如：節(jié)能減排模擬、日照采光模擬、熱能傳導(dǎo)模擬等。在施工階段可以進(jìn)行4D模擬，既在立體三維模型的基礎(chǔ)上加上時(shí)間因素，模擬施工過程，從而優(yōu)化工期，控制成本。運(yùn)維階段可以模擬災(zāi)難事故等緊急情況的應(yīng)急方案，如地震逃生模擬和消防疏散模擬等。

4、方案優(yōu)化。方案受信息、復(fù)雜程度和時(shí)間三種因素的制約。沒有準(zhǔn)確的信息，做不出合理的優(yōu)化結(jié)果。BIM模型提供了建筑物內(nèi)所有專業(yè)的數(shù)據(jù)信息，包括建筑信息、資源信息、規(guī)則信息等，豐富的信息為方案優(yōu)化打下基礎(chǔ)。BIM利用內(nèi)嵌工具組件提供了對復(fù)雜項(xiàng)目進(jìn)行優(yōu)化的途徑。

5、出圖靈活。BIM模型不僅能繪制常規(guī)的建筑設(shè)計(jì)圖紙及構(gòu)件加工的圖紙，還能通過對建筑物進(jìn)行可視化展示、協(xié)調(diào)、模擬、優(yōu)化，并出具各專業(yè)圖紙及深化圖紙，使工程表達(dá)更加詳細(xì)。

（三）BIM技術(shù)在數(shù)據(jù)中心建設(shè)運(yùn)維中的作用

1、空間規(guī)劃管理。空間管理主要應(yīng)用在機(jī)架、布線、照明、消防等各系統(tǒng)和設(shè)備空間定位。獲取各系統(tǒng)和設(shè)備空間位置信息，把原來編號(hào)或者文字表示變成三維圖形位置，直觀形象且方便查找。

2、設(shè)備設(shè)施管理。數(shù)據(jù)中心內(nèi)的各類設(shè)備在BIM中都以三維立體模型方式呈現(xiàn)，設(shè)備的屬性同樣以浮動(dòng)標(biāo)簽的形式標(biāo)注于模型中。三維模型與設(shè)備的實(shí)地布局完全對應(yīng)。運(yùn)維管理人員通過后臺(tái)操作即可實(shí)現(xiàn)對在線設(shè)備實(shí)施清點(diǎn)盤查、狀態(tài)檢查、運(yùn)程控制等功能。

3、應(yīng)急預(yù)案管理。BIM技術(shù)可以基于時(shí)間軸模擬事故響應(yīng)的全過程，驗(yàn)證應(yīng)急方案的可行性。例如：模擬數(shù)據(jù)中心電源系統(tǒng)發(fā)生火災(zāi)，通過模型計(jì)算系統(tǒng)自動(dòng)生成火災(zāi)影響的范圍和程度，為制定應(yīng)急響應(yīng)方案提供依據(jù)，同時(shí)也可以驗(yàn)證應(yīng)急方案的存在的問題，以便及時(shí)修正完善。

4、隱蔽工程管理。在數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)建設(shè)階段，大量的橋架管網(wǎng)和布線被墻體或裝修材料遮擋，工程結(jié)束后很難檢查驗(yàn)證，出現(xiàn)問題也很難定位排查?；贐IM技術(shù)的運(yùn)維可以管理復(fù)雜的管網(wǎng)和布線，通過三維視圖方式在圖上直接獲得相對位置關(guān)系，便于管網(wǎng)維護(hù)檢修等。

5、能源管理。BIM結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，使能源管理更加方便快捷。通過安裝具有傳感功能的電表、水表等，可以實(shí)現(xiàn)建筑能耗數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集、傳輸、匯總等功能，實(shí)時(shí)分析能耗分布規(guī)律，有針對性的做好調(diào)控，達(dá)到節(jié)能減排的目的。

6、模擬仿真。BIM系統(tǒng)具有建筑結(jié)構(gòu)、設(shè)備設(shè)施、管道線路、動(dòng)力負(fù)荷、熱力圖普等所有數(shù)據(jù)，為系統(tǒng)的模擬仿真創(chuàng)造了條件。如通過分析設(shè)備用電、日照傳導(dǎo)、人體熱輻、照明發(fā)熱等熱源對空調(diào)制冷系統(tǒng)的影響，能更精確計(jì)算空調(diào)的輸出功率、設(shè)備布局、氣流組織、溫度控制等，使制冷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)維護(hù)更科學(xué)合理。

7、碰撞檢查。利用BIM三維技術(shù)，在數(shù)據(jù)處理中心設(shè)計(jì)階段通過模擬計(jì)算進(jìn)行碰撞檢查，解決管線設(shè)備安裝空間關(guān)系沖突，減少在施工中可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤，優(yōu)化管線排布方案、增加機(jī)房凈空等。

三、ITIL規(guī)范

ITIL即IT基礎(chǔ)架構(gòu)庫，由英國計(jì)算機(jī)和電信局制定，主要適用于IT服務(wù)管理（ITSM）。ITIL為IT服務(wù)管理提供了一個(gè)客觀、嚴(yán)謹(jǐn)、可量化的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。ITSM確立了以戰(zhàn)略目標(biāo)和業(yè)務(wù)需求為出發(fā)點(diǎn)，以管理流程為導(dǎo)向，提出了一套對數(shù)據(jù)處理中心IT系統(tǒng)的規(guī)劃、研發(fā)、實(shí)施和運(yùn)維進(jìn)行有效管理的高質(zhì)量IT服務(wù)管理方法，其目的是提高數(shù)據(jù)中心IT服務(wù)提供與支持的智能化、規(guī)范化水平。

（一）ITIL的架構(gòu)

ITIL的包括26個(gè)流程，使用五個(gè)主要書面指導(dǎo)文件，分別論述了IT服務(wù)的服務(wù)戰(zhàn)略、服務(wù)設(shè)計(jì)、服務(wù)轉(zhuǎn)換、服務(wù)運(yùn)營和服務(wù)的持續(xù)改進(jìn)。

1、服務(wù)戰(zhàn)略。提供了基于市場驅(qū)動(dòng)模型的IT服務(wù)方法。它描述了一系列的管理流程，可以幫助企業(yè)根據(jù)財(cái)務(wù)效益原則作出更精準(zhǔn)的決策。

2、服務(wù)設(shè)計(jì)。解釋了IT服務(wù)對較大的業(yè)務(wù)怎樣產(chǎn)生影響。它涵蓋了IT服務(wù)的設(shè)計(jì)實(shí)例和技術(shù)服務(wù)的交付，以及服務(wù)管理工具，ITIL服務(wù)支持流程，還有支撐服務(wù)的供應(yīng)鏈。具體的管理業(yè)務(wù)內(nèi)容包括服務(wù)水平、可用性、容量和安全管理。

3、服務(wù)轉(zhuǎn)換。將業(yè)務(wù)需求轉(zhuǎn)化為實(shí)際IT服務(wù)的過程。ITIL服務(wù)管理約定你必須以項(xiàng)目管理的模式完成這些轉(zhuǎn)換過程，同時(shí)，服務(wù)轉(zhuǎn)換指導(dǎo)文件也說明了應(yīng)該如何完成業(yè)務(wù)環(huán)境下的變更管理。服務(wù)轉(zhuǎn)換包括變更管理、資產(chǎn)和配置管理、軟件發(fā)布或部署管理，服務(wù)測試等。

4、服務(wù)運(yùn)營。幫助數(shù)據(jù)處理中心運(yùn)維團(tuán)隊(duì)向用戶交付所需的服務(wù)水平，這也是IT在整個(gè)ITIL生命周期中真正創(chuàng)造價(jià)值的部分。ITIL服務(wù)運(yùn)維人員接受的培訓(xùn)包括如何處理日常事務(wù)和事故、回應(yīng)請求、管理問題、維護(hù)安全性。

5、服務(wù)的持續(xù)改進(jìn)。協(xié)助數(shù)據(jù)處理中心運(yùn)維團(tuán)隊(duì)確定需要服務(wù)變更的節(jié)點(diǎn)，配合業(yè)務(wù)需求的變化持續(xù)調(diào)整服務(wù)，掌控全局，考核變更的成效。涉及到考核節(jié)點(diǎn)的定義和考核數(shù)據(jù)的收集、處理和分析。當(dāng)需要改進(jìn)時(shí)，運(yùn)維管理團(tuán)隊(duì)會(huì)執(zhí)行變更流程，通過前面的考核數(shù)據(jù)評估成效，并依此推廣到更多標(biāo)準(zhǔn)化的變更。

（二）ITIL的服務(wù)支持流程

1、事件管理。在不影響業(yè)務(wù)的情況下盡快恢復(fù)服務(wù)，從而保證最佳的效率和服務(wù)的可持續(xù)性。事件管理流程的建立包括事件分類，確定事件的優(yōu)先級和建立事件的升級機(jī)制。

2、問題管理。指通過調(diào)查和分析數(shù)據(jù)處理中心IT基礎(chǔ)架構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)、查明事故產(chǎn)生的潛在原因，并制定解決事故的方案和防止事故再次發(fā)生的措施，將由于問題和事故對業(yè)務(wù)產(chǎn)生的負(fù)面影響減小到最低的服務(wù)管理流程。與事故管理強(qiáng)調(diào)事故恢復(fù)的速度不同，問題管理強(qiáng)調(diào)的是找出事故產(chǎn)生的根源，從而制定恰當(dāng)?shù)慕鉀Q方案或防止其再次發(fā)生的預(yù)防措施。

3、配置管理。識(shí)別和確認(rèn)系統(tǒng)的配置項(xiàng)，記錄和報(bào)告配置項(xiàng)狀態(tài)和變更請求，檢驗(yàn)配置項(xiàng)的正確性和完整性等活動(dòng)構(gòu)成的過程，其目的是提供IT基礎(chǔ)架構(gòu)的邏輯模型，支持其它服務(wù)管理流程特別是變更管理和發(fā)布管理的運(yùn)作。

4、變更管理。為在最短的中斷時(shí)間內(nèi)完成基礎(chǔ)架構(gòu)或服務(wù)的任一方面的變更而對其進(jìn)行控制的服務(wù)管理流程。變更管理的目標(biāo)是確保在變更實(shí)施過程中使用標(biāo)準(zhǔn)的方法和步驟，盡快地實(shí)施變更，以將由變更所導(dǎo)致的業(yè)務(wù)中斷對業(yè)務(wù)的影響減小到最低。

5、發(fā)布管理。對經(jīng)過測試后導(dǎo)入實(shí)際應(yīng)用的新增或修改后的配置項(xiàng)進(jìn)行分發(fā)和宣傳的管理流程。發(fā)布管理以前又稱為軟件控制與分發(fā)，它由變更管理流程控制。

（三）ITIL運(yùn)維管理系統(tǒng)

基于ITIL架構(gòu)的ITSM軟件是IT服務(wù)運(yùn)維管理的具體工具，集成了事件管理、問題管理、變更管理、資產(chǎn)管理、IT項(xiàng)目管理、知識(shí)庫、合同管理等功能模塊。提供靈活的流程和表單設(shè)計(jì)工具，可以根據(jù)自身特點(diǎn)定制各種業(yè)務(wù)流程，從而徹底改變數(shù)據(jù)處理中心錯(cuò)綜無序的IT服務(wù)現(xiàn)狀，提高運(yùn)維管理團(tuán)隊(duì)的生產(chǎn)效率，改善用戶的滿意度。

四、結(jié)束語

當(dāng)前，我國各行業(yè)數(shù)據(jù)中心建設(shè)正處于高峰期，運(yùn)維管理團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)該參與到數(shù)據(jù)中心規(guī)劃設(shè)計(jì)、技術(shù)論證、施工建設(shè)、維護(hù)管理的全過程，在工程實(shí)踐中不斷培養(yǎng)人才、鍛煉隊(duì)伍。同時(shí)，運(yùn)維管理團(tuán)隊(duì)也應(yīng)該站在全局的高度，積極學(xué)習(xí)掌握先進(jìn)的運(yùn)維管理理念和技術(shù)，擇優(yōu)提出智能化運(yùn)維手段的建設(shè)需求，為提高數(shù)據(jù)中心智能化運(yùn)維管理水平打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)規(guī)范[M].北京：中國計(jì)劃出版社，2017：2

[2]張廣明，陳冰，張彥和.數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計(jì)與建設(shè)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2012：4-5

[3]陸澤榮，葉雄進(jìn).BIM快速標(biāo)準(zhǔn)化建模[M].北京：電子工業(yè)出版社，2012：4-5

[4]王靜，尚晉，劉辰.BIM與施工管理[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2018：137

[5]王前，劉通，梁敏.ITIL2011服務(wù)管理與案例資產(chǎn)詳解[M].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)出版社，2015：67