李玉坤

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

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù)? 新型生產(chǎn)資料? 數(shù)據(jù)中心? 運(yùn)維模式

中圖分類號：TP308? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)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(shù)的飛速發(fā)展，大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等各種新名詞不斷涌現(xiàn)，一個全新的信息化時代—— 大數(shù)據(jù)時代，已經(jīng)到來。數(shù)據(jù)的作用愈加凸顯，成為一種關(guān)鍵的生產(chǎn)要素，在國家“十三五”規(guī)劃中將“實施國家大數(shù)據(jù)戰(zhàn)略，推進(jìn)數(shù)據(jù)資源開放共享”放在了重要位置，大力加強(qiáng)對數(shù)據(jù)的存儲分析及應(yīng)用，更是從國家策略層面強(qiáng)調(diào)了“數(shù)據(jù)無價”。

1? 大數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)中心的概念、特征、作用

大數(shù)據(jù)（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(nèi)達(dá)到擷取、管理、處理、并整理成為幫助企業(yè)經(jīng)營決策更積極目的的資訊。業(yè)界對大數(shù)據(jù)的特征概括為5個V：Volume（數(shù)據(jù)量）、Variety（種類）、Value（價值）、Velocity（速度）、Veracity（真實）[1]。（1）數(shù)據(jù)量巨大：數(shù)據(jù)的采集、存儲、計算的量非常大，數(shù)據(jù)起始計量單位至少是PB。（2）數(shù)據(jù)種類繁多：包括結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化、非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，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(shù)據(jù)需要更強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力。（3）數(shù)據(jù)價值密度低：披沙揀金，通過強(qiáng)大的機(jī)器算法迅速地完成數(shù)據(jù)的價值“提純”，從海量數(shù)據(jù)中提取有效數(shù)據(jù)。（4）處理速度快：數(shù)據(jù)增長速度、處理速度快，要求高時效性，這是大數(shù)據(jù)不同于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)挖掘的顯著特征。（5）數(shù)據(jù)真實性：數(shù)據(jù)的重要性在于對決策的支持，因此數(shù)據(jù)要準(zhǔn)確可信賴，高質(zhì)量的數(shù)據(jù)是制定成功決策的堅實基礎(chǔ)。

數(shù)據(jù)中心是全球協(xié)作的特定設(shè)備網(wǎng)絡(luò)，用來在互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施上傳遞、加速、展示、計算、存儲數(shù)據(jù)信息。一個完整的數(shù)據(jù)中心通常包含各種類型的功能區(qū)域，如主機(jī)區(qū)、服務(wù)器區(qū)、存儲區(qū)、網(wǎng)絡(luò)區(qū)及控制室、操作員室、測試機(jī)房、設(shè)備間、進(jìn)線間、資料室、備品備件室、辦公室、會議室、休息室等。根據(jù)所有性質(zhì)或服務(wù)的對象，可以分為互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心（IDC）和企業(yè)數(shù)據(jù)中心（EDC）。IDC處理的數(shù)據(jù)規(guī)模龐大，數(shù)據(jù)類型繁雜，一般為電信業(yè)務(wù)經(jīng)營者所有，面向客戶，為其提供服務(wù)器托管、租賃以及相關(guān)增值等方面全方位、專業(yè)的服務(wù)，客戶不需要自建機(jī)房、綜合布線，也無須建立專門的運(yùn)維團(tuán)隊。EDC處理的數(shù)據(jù)規(guī)模相對較小，數(shù)據(jù)類型較為單一，一般為企業(yè)或機(jī)構(gòu)自建，主要服務(wù)于自身業(yè)務(wù)，有專門的運(yùn)維團(tuán)隊。

目前幾乎所有大中型機(jī)構(gòu)，如政府、企業(yè)、科研機(jī)構(gòu)、高校等都建立了自己的數(shù)據(jù)中心，全面管理該機(jī)構(gòu)的IT系統(tǒng)。在大量數(shù)據(jù)中心的支持下，覆蓋全球的Internet和無數(shù)機(jī)構(gòu)的業(yè)務(wù)才能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，各種數(shù)據(jù)中心已經(jīng)成為像交通、能源一樣的經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)設(shè)施。但是，數(shù)據(jù)中心在給社會生產(chǎn)帶來巨大效能的同時，也給人們帶來一系列嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，主要體現(xiàn)在運(yùn)維、能源消耗、成本、應(yīng)變速度、安全等方面。

2? 數(shù)據(jù)中心運(yùn)維模式轉(zhuǎn)變的必要性

大數(shù)據(jù)時代的來臨，促使數(shù)據(jù)中心的數(shù)量急速增長，規(guī)模愈加龐大。從早期功能簡單、架構(gòu)單一的單個機(jī)房，到如今功能完備、架構(gòu)復(fù)雜的多中心、大規(guī)模以及超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心，基礎(chǔ)設(shè)施的規(guī)模及數(shù)量呈爆發(fā)性增長[2]，根據(jù)工信部2018年5月公布的《全國數(shù)據(jù)中心應(yīng)用發(fā)展指引（2018）》數(shù)據(jù)顯示，截至2017年底，我國在用數(shù)據(jù)中心的機(jī)架總規(guī)模為166萬個，同比增長33.4%，其中大型、超大型數(shù)據(jù)中心的規(guī)模增速達(dá)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(shù)據(jù)中心主要面臨以下3個問題。

2.1 建設(shè)成本高

一般而言，一個較為完備數(shù)據(jù)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(diào)及新風(fēng)排煙系統(tǒng)、機(jī)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(jī)房等[3]，數(shù)據(jù)中心的建設(shè)需要投入大量的人力、財力與物力。

2.2 運(yùn)行耗能高

隨著5G、大數(shù)據(jù)、云計算等新興技術(shù)的大規(guī)模推廣應(yīng)用，用戶需求正呈幾何級爆發(fā)之勢，我國數(shù)據(jù)中心的數(shù)量隨之急速攀升，相應(yīng)的用電量也在急劇增加，與傳統(tǒng)能耗單元不同，數(shù)據(jù)中心需要7×24 h不間斷運(yùn)行，其運(yùn)行方式勢必會增加能耗。工信部2019年2月公布的數(shù)據(jù)顯示，截至2017年底，各類在用數(shù)據(jù)中心達(dá)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(dāng)年976.05億kWh的發(fā)電量[4]。與此同時，僅經(jīng)營互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)中心，規(guī)劃在建機(jī)架到2017年底就達(dá)107萬個。國家節(jié)能中心及中國電子節(jié)能技術(shù)協(xié)會數(shù)據(jù)中心節(jié)能技術(shù)委員會聯(lián)合發(fā)布的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2012—2016年，我國數(shù)據(jù)中心的年耗電量增速始終維持在12%以上，最高達(dá)16.8%[5]。而實際上由于各種原因，企業(yè)數(shù)據(jù)中心耗能很難全部統(tǒng)計進(jìn)去，這意味著數(shù)據(jù)中心的實際能耗往往高于統(tǒng)計數(shù)據(jù)。高能耗不僅給機(jī)構(gòu)和企業(yè)帶來了沉重負(fù)擔(dān)，也造成了全社會能源的巨大浪費(fèi)。

2.3 運(yùn)維管理難度大

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

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

（3）事故影響范圍廣。規(guī)模集中導(dǎo)致風(fēng)險攀升，如2019年8月份發(fā)生的亞馬遜數(shù)據(jù)中心重大宕機(jī)事故，導(dǎo)致全球大面積服務(wù)和應(yīng)用中斷，損失慘重，運(yùn)維管理壓力超前。

（4）新興技術(shù)要求更加專業(yè)的運(yùn)維人才。大數(shù)據(jù)、AI、云計算、水下數(shù)據(jù)中心、液冷服務(wù)器等新技術(shù)不斷被創(chuàng)造和應(yīng)用，運(yùn)維管理需要更加專業(yè)的人才。

3? 大數(shù)據(jù)環(huán)境下數(shù)據(jù)中心運(yùn)維模式的改進(jìn)

大數(shù)據(jù)環(huán)境下，數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)來源主要有以下幾個方面：（1）配置管理數(shù)據(jù)庫信息，它廣泛運(yùn)用在多種運(yùn)維場景模式，如自動化運(yùn)維、智能運(yùn)維等，主要存儲與管理企業(yè)IT架構(gòu)所涉及的各種設(shè)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(biāo)，服務(wù)器狀態(tài)信息。（3）管理流程信息，主要包括服務(wù)申請記錄、工單記錄、軟硬件設(shè)備部署信息等。（4）人員設(shè)備管理信息，主要包括視頻監(jiān)控記錄、人員出入記錄、設(shè)備出入庫管理。（5）服務(wù)支持類數(shù)據(jù)，終端用戶向運(yùn)維人員尋求服務(wù)支持，會話工具上的對話數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)類型復(fù)雜，數(shù)據(jù)體量巨大，運(yùn)維管理模式可以從以下4個方面改進(jìn)。

（1）構(gòu)建3D運(yùn)維管理平臺。通過構(gòu)建一個“所見即所得”的平臺，將資產(chǎn)、容量、能源、電力、IT監(jiān)控等軟件集中呈現(xiàn)，使運(yùn)維人員對當(dāng)前數(shù)據(jù)中心的各種設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和問題所在了如指掌。

（2）部署巡檢機(jī)器人。數(shù)據(jù)中心巡檢機(jī)器人，集成視頻分析、圖像采集、數(shù)據(jù)存檔、環(huán)境探測、語音播放等功能，在對機(jī)房進(jìn)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(shù)據(jù)中心真實場景的實時可現(xiàn)，大大延伸數(shù)據(jù)中心管理人員的管理視角[6]。此外，由于機(jī)器人自身工作的穩(wěn)定性與較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)性，即使是在數(shù)據(jù)中心發(fā)生意外，且人工無法進(jìn)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(yīng)急計劃的制訂提供有效信息支撐。隨著無軌化導(dǎo)航技術(shù)的不斷完善，加之機(jī)器人本身具有更加輕量靈活的優(yōu)勢，因此，用機(jī)器人代替人類進(jìn)行一些復(fù)雜或者高危的巡檢工作將成為數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用趨勢。

（3）虛實結(jié)合—— VR助力。VR是利用電腦模擬產(chǎn)生一個三度空間的虛擬世界，給用戶提供關(guān)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(jìn)行決策處理。身處三維空間帶來的視覺感受，遠(yuǎn)高于從屏幕中獲取信息的體驗，對運(yùn)維人員來說，可以從更加直觀的視角去了解數(shù)據(jù)中心房間、機(jī)柜設(shè)備的分布等信息。

（4）增強(qiáng)現(xiàn)實——AR運(yùn)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(shù)。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(jī)房中某一機(jī)柜設(shè)備的型號、編號、負(fù)責(zé)人等），通過技術(shù)進(jìn)行呈現(xiàn)并疊加到真實物件（機(jī)柜）上，被人類感官所感知，從而達(dá)到超越現(xiàn)實的感官體驗。AR技術(shù)運(yùn)維數(shù)據(jù)中心，可以做到對視線范圍內(nèi)的資產(chǎn)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(jī)柜，對應(yīng)設(shè)備的虛擬標(biāo)簽即可自動浮現(xiàn)，運(yùn)維人員可查看設(shè)備的動態(tài)運(yùn)行狀態(tài)。此外，AR運(yùn)維模式還支持遠(yuǎn)程監(jiān)控與協(xié)助，通過AR運(yùn)維引擎調(diào)用遠(yuǎn)程協(xié)助模塊，遠(yuǎn)程專家可以和運(yùn)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(diào)取數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，保障一線運(yùn)維的順利進(jìn)行，提升運(yùn)維效率。

4? 結(jié)語

大數(shù)據(jù)時代，數(shù)據(jù)中心需要建立集中高效、性能優(yōu)質(zhì)、快速響應(yīng)的智能一體化運(yùn)維生產(chǎn)管理模式，對數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)、設(shè)備、設(shè)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(yùn)行調(diào)度，建設(shè)智能集中監(jiān)控信息化平臺，實現(xiàn)可用性、安全性和預(yù)警控制。在保證安全穩(wěn)定運(yùn)行的前提下，進(jìn)一步追求“綠色化”“智能化”“高效化”，降低建設(shè)運(yùn)營成本，減小運(yùn)維管理難度，加快業(yè)務(wù)需求響應(yīng)速度，從而更好地滿足用戶需求。

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