某IDC數據中心智能佈線系統案例簡析

前言

2014年，全球IDC市場增加速度略有上升，總體市場規模達到327.9億美圓，增速爲15.3%。其增加速度的主要拉動力來自於亞太，IT企業、互聯網企業和電信企業在數據中心方面的投資加大推進了總體市場的發展。2014年中國IDC市場增加迅速，市場規模達到372.2億元人民幣，增速達41.8%，互聯網市場的剛性需求拉動IDC快速增加。在過去六年，中國IDC市場複合增加率達到38.6%。IDC市場快速增加對管理維護提出了更高的要求，本文結合某IDC託管數據中心佈線系統介紹下羅森伯格Pyxis智能基礎設施管理系統的方案應用。

 

一，IDC數據中心綜合佈線系統總體規劃特色

IDC(Internet Data Center)即互聯網數據中心，IDC主機託管主要應用範圍是網站發佈、虛擬主機和電子商務等。它是伴隨着互聯網不斷髮展的需求而迅速發展起來的，IDC不只是數據存儲的中心，並且是數據流通的中心，它應該出如今Internet網絡中數據交換最集中的地方。IDC是伴隨着人們對主機託管和虛擬主機服務提出了更高要求的情況而產生的，是Internet企業分工更加細化的產物。

IDC市場快速增加的同時，面對更多的挑戰和要求，公有云憑藉快速部署、易擴展性和低廉的價格對中小客戶的吸引力愈來愈大，其增加速度達到傳統IDC託管業務的2倍，傳統IDC託管市場正面臨着史無前例的挑戰；客戶對安全性和可用性的要求也隨着雲計算的發展而逐漸提高，爲減小傳統數據中心宕機所形成的巨大風險，建設分佈式數據中心，經過統一的平臺進行集中化管理也是IDC數據中心發展的趨勢。

綜合佈線系統做爲數據傳輸的物理通道，其重要性不言而喻。在規劃和設計時，必須充分考慮IDC的應用需求和發展趨勢，保障現有系統的穩定可靠性的同時，兼顧從此的擴展升級。傳統IDC數據中心綜合佈線系統通常主要考慮如下幾點：

可靠性高：數據中心的穩定性和安全性是最重要的，任何業務的中斷都會形成重大的經濟損失及嚴重的社會影響。系統架構應在數據中心標準TIA-942-A的規劃要求下，採用更高等級的佈線方案，包括產品的性能，安裝的工藝，防火阻燃能力等。

擴展性高：隨着互聯網衆多新技術和應用的層出不窮，服務器的裝機量快速增加，帶寬的要求愈來愈高。佈線系統設計時必須考慮部分冗餘，同時佈線產品具有必定的擴展功能。

利用率高：機櫃密度不斷的提升，單機櫃支持服務器數量大幅提高，佈線系統在採用高密度方案的同時，如何充分的利用空閒冗餘鏈路，經過及時切換端口，最大可能的提高數據傳輸通道的負載能力，已是IT運維管理能力的重要體現之一。

即時性高：IDC託管業務繁多，不一樣等級的客戶數量衆多，平常運維的主要工做爲工單任務和告警處理，佈線系統物理鏈路及其對應端口必須被快速的查找並定位，才能及時有效的保障鏈路的及時通信和數據傳輸。

傳統的佈線系統已經沒法有效全面的知足高級別的IDC數據中心新的運維需求，於是，高效率的智能佈線管理系統將被愈來愈多的引入了IDC綜合佈線系統解決方案。智能佈線管理系統由軟件和硬件組成，在不改變佈線結構的狀況下，經過有源模塊監測跳線的實時鏈接狀態，從而改善了運維管理的效率，下降了人力維護的成本和時間，及時有效的保障業務應用的快速實現。

 

二，  某IDC數據中心智能佈線管理整體方案

某IDC託管數據中心採用ANSI&TIA-942 Tier4的標準設計建造，集DC，Telehuose，DR,NOC,SOC等服務於一體的新一代複合型數據中心；獨門獨院，6層建築，抗震7級，總面積13000平方米，其中5層和6層爲辦公區，1層（含動力區）到4層爲生產區，約1500機櫃；電力SLA承諾可達99.995%；專業（非外包）運營人員超過百人，支持同城異地災備，具備完善的安全管理體系。憑藉超過十五年的運營經驗，多次得到年度最佳數據中心運維服務商。

該項目設計之初採用的爲非智能普通佈線系統，隨着項目基建逐步完成以及客戶的入駐意向洽談中提出更高的服務要求，運營方意識到傳統的人工管理維護模式效率低下，爲了提高服務等級和品牌效應，提升管理效率，節省運營成本，運營方決定變動數據中心佈線系統的設計，採用智能佈線系統，使用電子配線架，代替傳統普通非智能配線架，配合智能佈線系統軟件，實現對基礎物理佈線的監測，從而彌補了網絡OSI七層模型監控管理的最後一塊短板—物理層的監控。藉助電子化的軟件平臺和配線架端口LED燈，維護人員能夠快速根據提示信息，縮小物理故障範圍，減小故障排除時間，提升總體維護效率，幫助維護人員從傳統繁瑣耗時的人工操做中解脫出來。

該項目在地下1層和1層設置兩個運營商接入數據中心，兩接入數據中心採用96芯萬兆OM3光纜互連，1層到4層共7個弱電數據中心，兩接入數據中心到每個弱電數據中心分別配置48芯萬兆OM3光纜，每一個樓層的弱電數據中心到其對應列頭櫃配置1600芯光纜和800根銅纜，列頭處採用交叉互連的方式，而後經過水平佈線到客戶機櫃，平均每一個客戶機櫃配置8芯光纜和4根銅纜。不考慮後期擴容，目前接入數據中心到弱電數據中心爲768芯光纜（含互連），弱電數據中心到列頭櫃的主幹爲11200芯光纜，5600根銅纜，列頭櫃到客戶機櫃一樣爲11200芯光纜，5600根銅纜。從接入數據中心到列頭櫃主要爲運營方負責維護，客戶機櫃主要由客戶本身負責維護，或者與運營方共同維護。

IDC託管數據中心對物理鏈路維護的重點在於新增物理鏈路和鏈路故障排除。經過分配原有空閒鏈路，鏈接跳線完成工單任務，同時經過切換鏈路和插拔跳線進行告警排除。整條鏈路通道由運營方和客戶分段維護，所以很容易形成維護時溝通困難，甚至責任區分，大大增長了故障排除時間。所以，爲了提高總體的維護服務質量，下降故障風險和人力成本，充分考慮投資回報率的狀況下，從如下3個方面進行了選型評估，最終該項目決定採用羅森伯格智能佈線系統。

三，適用於IDC數據中心智能佈線架構

1，電子配線架的佈線架構

電子配線架的佈線架構主要有兩種：單配架架構和雙配架架構。單配型採用電子配線架代替原普通配線架，主要爲端口型電子配線架，配線架數量不變，而後經過跳線鏈接到交換機。平常維護操做的主要對象爲交換機端口到電配端口的跳線。鏈接時，跳線必須先跳接交換機端口，而後再跳接電配端口，可是，電配系統只能經過電配端口的觸發感應到這一端鏈接，另外一端交換機端口確認連通必須軟件即時經過SNMP協議從交換機的MIB獲取到交換機端口的狀態由Down變爲Up，端口獲取到終端設備MAC。交換機要求具有SNMP功能並打開，容許電配軟件對MIB信息進行讀取，於是管理上也存在必定的風險。若是同時有多條鏈路連通，很容易引發誤判。拔除或變動跳線時，一樣必須先拔除電配端，再拔除交換機端。一旦鏈路中斷，非線纜自己連通質量問題，如先拔除交換機端跳線，交換機端口損壞，終端服務器宕機，或服務器端跳線拔除，軟件沒法識別並幫助維護人員縮小故障範圍。

 

 

雙配架結構在單電子配線架的基礎上，增長一個電子配線架映射交換機，該電子配線架和交換機之間經過非智能跳線鏈接，雙配架結構將平常操做維護的對象由交換機端口到配架端口變動爲配架端口到配架端口，即時檢測跳線兩端的連通狀況。

這樣，正常的跳線插拔操做均可以實現監測，避免單配架結構只能監測一端的狀況，從總體上提升了管理的可靠性和效率性，真正實現維護操做的電子化管理。

2，電子配線架的檢測技術

電子配線架的檢測技術有不少種，不一樣廠家的技術和鏈接架構均有不一樣，主要分爲端口型和鏈路型兩大類。端口型又分爲端口感應型（如電子微開關，紅外感應）和端口識別型（如RFID，CPID）；鏈路型主要分爲九針鏈路型和十針鏈路型。

端口感應型主要依靠配線架端口對跳線接頭的物理感來判斷跳線的插拔狀況，經過觸發的方式進行檢測。優勢是結構簡單，成本相對較低，可以使用普通8芯跳線。缺點是容易形成誤判，把其餘類型的跳線甚至其餘物體（如手指，水晶頭等）誤判爲實際所需跳線上報給軟件平臺；因只檢測端口，即只能檢測跳線的兩端接頭，沒法檢測跳線自己線纜，插拔操做時必須按兩端一一對應插拔，不然同時插入兩根跳線的同一端，會被誤判爲同一根跳線的兩端。跳接關係在最初創建數據庫的時候必須正確的進行物理跳線，不然一旦出錯後期很難查得出來。

端口識別型主要經過配線架端口的讀取器，跳線安裝時，讀取預置在跳線兩端接頭上的芯片信息來創建跳線的跳接關係。優勢是信息存儲量大，能夠自定義端口和鏈路以及跳線的相關基本信息。缺點是成本相對較高，需在跳線端頭上加裝芯片一樣只能檢測跳線的兩端接頭，沒法檢測跳線自己線纜，插拔操做時必須按兩端一一對應插拔，不然同時插入兩根跳線的同一端，會被誤判爲同一根跳線的兩端。

鏈路型主要採用9針或10針的模塊和跳線，經過額外的Pin針造成檢測迴路，經過迴路將檢測信號傳遞給掃描模塊，而後上報給軟件平臺。鏈路型最大優點是實時的在線監測，經過數據庫對比檢測的方式，不管何種狀況下的插拔鏈接，都可以自動識別並進行相應的告警。同時能夠批量進行跳線的跳接操做，全部的操做經過LED燈指引，不用擔憂跳錯端口。批量跳接時，便可以先下任務，再進行物理跳接，也能夠先批量進行物理跳接，而後再經過軟件告警平臺進行確認，消除告警確認鏈接。另外對智能跳線自己也有必定的檢測功能，一旦跳線受外力斷裂，同時影響到檢測迴路，即時產生告警。

另外，9針鏈路型和10針鏈路型不但在結構上存在區別，同時電配的掃描方式也不一樣。9針跳線採用非標準RJ45水晶頭，增長了額外的檢測探針；10針跳線採用標準RJ45水晶頭，在標準8針的兩側0Pin和9Pin的位置增長用於檢測的2根探針，相應的RJ45模塊也增長了2針。9針鏈路型系統採用單片機串行掃描方式，針對配線架採用逐一掃描的方式，掃描週期較長，通常至少幾分鐘；10針鏈路型系統採用芯片方式的並行掃描方式，支持24路同時掃描，掃描週期較短，幾秒鐘便可完成。

 

3，電子配線架的部署方式

電子配線架的部署方式分爲串行和並行兩大類。

串行方式就是常說的菊花鏈式的總線結構，有源監控設備通常採用單片機的處理方式，經過串口線將數量不等的電子配線架一個一個串接起來。這樣的鏈接方式結構比較簡單，減小了有源控制設備的數量，可是可靠性具備必定的風險，一旦任一節點出現故障都會影響後續電子配線架的鏈接通信。同時，電子配線架的供電需求增長，通常3~4個電子配線架就須要增長一個額外的電源模塊。在信號進行輪詢處理時，只能經過菊花鏈式逐一對單個電子配線架進行掃描，整個掃描週期可能須要幾分鐘才能完成。

 

並行方式採用的樹型拓撲結構，有源監控設備採用芯片的處理方式，提供12或24個管理口分別管理12或24個電子配線架，全部電子配線架的信號處理採用併發的鏈接方式，這樣的方式可靠性較高，一旦發生故障，影響的範圍較小。通常一個輪詢週期可能只須要幾秒鐘便可完成，同時有源監控設備對電子配線架提供PoE供電，減小了電源模塊的使用。有源監控設備經過IP接入管理網絡，方便管理和維護，減小了交換機端口和IP資源的浪費。若是不採用有源監控設備，全部的電子配線架都須要分配一個IP地址，經過交換機端口才能被識別，對總體網絡的管理帶來了額外負擔。

四，某IDC數據中心羅森伯格智能佈線管理產品方案

羅森伯格的第二代智能佈線管理系統Pyxis-II，包含監控主機，管理單元，光/銅電子配線架，光/銅智能跳線和OMC佈線管理軟件。Pyxis-II仍然採用十針鏈路技術的雙配架結構，相比Pyxis-I,硬件上額外增長了監控主機，同時軟件上也進行了優化升級。

 

針對本案例，Pyxis­-II 智能佈線管理系統部署架構以下:

●監控主機通常部署在MDA或HDA配線櫃內，就近監控管理單元。經過前置的LAN口，配置IP後接入用戶管理網絡，將監控數據上報給OMC佈線軟件，同時將軟件的工單任務下發到管理單元。一臺監控主機能夠監測24臺管理單元，若是網絡端口數量超過單臺監控主機的管理端口數，能夠根據須要增長主機，OMC佈線管理軟件能夠對多臺主機合併管理，軟硬件設計可使用戶實現不限規模按需擴展的須要。本案例中實際使用2臺監控主機，用於管理40臺管理單元。部分鏈路後期根據客戶需求另行增長，所以相應的監控主機，管理單元，電子配線架也會在後期陸續添加。

●管理單元主要部署在HDA配線櫃內，監測本配線櫃或鄰近HDA配線櫃內的電子配線架。管理單元自帶LCD顯示屏和按鍵，可在現場進行鏈路查看以及相關操做。一臺管理單元能夠監控24個電子配線架。本案例中目前使用管理40臺管理單元，分佈在20個HDA配線櫃，用於監控600+的光/銅電子配線架。

●光/銅電子配線架部署在MDA或HDA配線櫃內，採用雙配架結構，代替原普通單配線架。銅電子配線架包含24個十針的RJ45模塊和有源掃描模塊，RJ45模塊能夠單獨拆卸，有源掃描模塊經過管理單元進行PoE供電，自帶24個LED指示燈。光電子配線架含3個24芯的LC接口模塊組，能夠實現1HU72芯，同時知足熔接式和預鏈接式兩種方案；自帶理線器，一樣經過PoE供電。監控主機，管理單元和電子配線架之間均經過普通RJ45跳線進行鏈接通信，無須其餘接口的鏈接線。

●光/銅智能跳線比普通跳線多了2針，用於監控跳線和端口的連通性。智能跳線可自定義長度和顏色，出廠時均通過性能測試，具備惟一的SN號。智能跳線數量可根據實際使用鏈路數量進行配置。

●OMC佈線管理軟件只需配置一套便可知足多用戶登錄，同時能夠分別授予不一樣的權限。多部門多用戶同時登錄維護時，能夠分別進行查看，工單任務等操做。OMC佈線管理軟件採用圖形化的機櫃界面，全部的設備包含普通配線架，有源設備等均可以經過模板圖形化顯示在軟件界面內。自帶數據庫備份工具，能夠經過郵件或消息將告警和日誌發送給網管或推送給統一的告警平臺。OMC佈線管理軟件不按期進行優化升級，針對IDC數據中心維護特色，增長了跳線編號的添加和查詢功能，針對一些特殊功能提供定製化的開發服務。

 

憑藉多年來IDC託管數據中心提供的優質解決方案，羅森伯格智能佈線系統得到中國數據中心產業聯盟頒發「2013-2015年度數據中心優秀產品和解決方案」獎項。對於IDC數據中心而言，因爲採用多種租用與託管的方式，IT基礎設施的管理與維護相比傳統EDC來講將更加複雜，而做爲託管的IDC數據中心的穩定性與事故處理效率是衡量客戶滿意度的重要因素，因此引入適合的智能佈線智能佈線系統，有助於極大的提高IDC的管理與維護效率，提高數據中心總體運維