（计算机应用技术专业论文）互联网数据中心idc机房综合管理系统的研究.pdf

硕士论文互联网数据中心( 1 d c ) 机房综合管理系统的研究 摘要 w 铆嘞占 作为i d c 的运营商最终能否有足够的发展空问、提供物理安全管理措施、提供2 4 7 的 网络流量采集、主机状况监控、系统管理、动力环境管理等服务将直接关系到i d c 的核 心竞争力。通过现有的人工管理手段已经远远不能满足i d c 运营商的需求。本课题根据 该种需求提出了i d c 的机房综合管理系统。该管理系统分为两个子系统： 第一个子系统主要研究了如何提高空问的利用率及机房的物理安全，提出了采用控制切 换系统的方案。 第二个综合管理软件子系统采用了层次化、模块化、对象化的方式构建了一个i d c 的软 件平台i d cm a n a g e ，主要研究j ，如何将业务管理、机房管理、计费信息、流量采集、 性能分析等功能集成到一个完整系统，从而对整个数据中心的业务开展和机房运行进行有 效的管理，提高管理效率和服务质量。本课题中重点对网络通信、s n m p 采集系统、流量 采集系统、用户界面进行了阐述。 这两个子系统在实际的应用中可以进行有机的集合。对i d c 运营商具有现实的意义。 关键字：1 d c 、k v m 、网络通信、面向对象、s n m p 、流量采集 硕士论文 互联网数据中心( 1 0 c ) 机房综合管理系统的研究 a b s t r a c t r e s e a r c hi nt h ei n t e g r a t e dm a n a g e m e n t s y s t e m o fi n t e m e td a t ac e n t e r i ti sv i t a lc o m p e t i t i v ef a c t o rw h e t h e rd oi d cc a r r i e rh a se n o u g h p h y s i c a lr o o m 、s a f e m a n a g e m e n t 、n e t w o r k f l o w s u r v e yi n2 4 + 7 、s u r v e y o f h o s t ss t a t u s 、s y s t e mm a n a g e m e n ta n d d y n a m i c a le n v i r o n m e n tm a n a g e m e n te t c 。a n di th a sb e c o m eu n p r a c t i c a lf o ri d cc a r r i e rm a n a g e t h es y s t e m m a n u a l l y 。s ow e h a v e d e v e l o p e dac o m p r e h e n s i v em a n a g e m e n ts y s t e mo f i d cw h i c h c a nb ed i v i d e di n t ot w o s u b s y s t e m 。 t h ef i r s tp a r ti sd e s i g n e df o rs a v i n gs p a c ea n d e n h a n c i n g t h es a f e t yo f c o m p u t e rr o o m ，i tg i v e t h es o l u t i o no f u s i n g m u l t i c o m p u t e rs w i t c h i n gs y s t e m 。 t h es e c o n d p a r ti sa s u i to fs o f t w a r ef o ri n t e g r a t e dm a n a g e m e n t 。t h i ss o f t w a r eu s e h i e r a r c h i c a l ，m o d u l a t e da n do b j e c t o r i e n t e dw a y st ob u i l dap l a t f o r mo f i d c 一一i d cm a n a g e 。 w ef o c u s e dh o wt oi n t e g r a t es o m ef u n c t i o n si n t ot h i sc o m p r e h e n s i v es y s t e m ，s u c ha ss e r v i c e m a n a g e m e n t 、c o m p u t e r r o o m m a n a g e m e n t 、b i l l i n g 、f l o wp i c k u p 、a n dp e r f o r m a n c ea n a l y s i s 。 s ot h a tw ec a nt a k ea ne f f e c t i v ec o n t r o lo n m a n a g e m e n tq u a l i t y 、s e r v i c eq u a l i t y 。 t h et w os u b s y s t e mc a nb ei n t e g r a t e d p e r f e c t l y ，w h i c hh a si m p o r t a n tr e a l i s t i cs e n s ef o ri d c c a r r i e r 。 p r i m a r yk e y s ：l d c 、n e t w o r kc o m m u n i c a t i o n 、o b j e c t o r i e n t a t i o n 、s n m p 、k v m 、f l o w p i c k u p 2 硕士论文 互联网数据中心( 1 0 c ) 机房综合管理系统的研究 第1 章引言 互联网数据中心( i n t e m e t d a t a c e n t e r ) i d c 市场竞争日趋激烈。作为i d c 的运营商都 面临着如何降低i d c 的运营成本、提高机房的利用率、保证机房安全、提供完整的网络 管理、安全检测、流量检测、设备状态监控、业务管理等问题。这些问题已经成为i d c 运营成败的关键点之一。根据i d c 运营商在运行过程中的需求，本课题主要研究如何建 设一个i d c 的综合管理系统去降低i d c 的运营成本、提高i d c 运营商的运营质量。为了 便于后面的描述，本文首先对i d c 作一个简要概述。 1 1i d c 的基本概念 互联网数据中一i i , ( i n t e m e t d a t a c e n t e r ) 简称i d c ，它并不是一个新名词，在大型主机时 代就己出现( 当时称为d a t ac e n t e r 数据中一i i , ) 。但它比传统的数据中一t l , 有着更深层次的内 涵，它是伴随着因特网不断发展的需求而发展起来的，为企业和各类网站提供专业化的服 务器托管、空间租用、网络批发带宽甚至a s p 、e r p 等业务。 互联网数据中心( i n t e m e td a t ac e n t e r ) 适时而生并在i n t e m e t 时代拓展出一个新的发展 空间，而且j 下在逐渐形成产业。国外有分析家认为互联网数据服务中- i i , 将是互联网走向真 正应用的丌始，是互联网经济的新起点。仅仅几年前在美国的互联网接入业务中还只占次 要地位的服务器托管业务，如今在全球互联网经济的推动下，已得到了长足的发展。服务 器托管业务构成了信息技术时代和基于互联网的新经济时代最基础也是最关键的行业。据 y a n k e e 的统计报告显示1 9 9 9 年美国的服务器托管市场收益为4 4 亿美元，预计到2 0 0 3 年， i j j 服务器托管发展的i d c 市场收益将会达到3 4 1 亿美元。行内人士预计，中国的1 d c 业 务收入在未来三年内，将以3 0 0 的速度增长，i d c 业务由“萌芽”生长期快速步入了“发 展成熟”期。 互联网数据中一t l , i d c 是数据流通的中心，它出现在i n t e r n e t 巨大的网络中数据交换最集 中的地方。互联网数据中一1 1 , i d c 应具备十分丰富的带宽资源、安全可靠的机房设施、高 水平的网络管理和十分完备的增值服务。随着互联网络的发展，i t 业的未来就是服务业， 而i d ci f 是适应了这样的发展方向。基于数据中心模式的服务体系必将对社会的经济结 构产生影响。 一般来讲，i d c 数据中心是网络资源和网络应用、技术、管理、人力的有机整合，并非 简单的叠加，所以涉足这一领域必须具备足够的能力，并不象经营i c p 、1 s p 那样简单。 它以若干个高品质机房或整座数据中心楼为其物理环境，而且对温度、湿度、安全、管理 部有严格的要求，内部的网络与多个骨干网高速联接，拥有丰富的网络资源，其主要业务 硕士论文 互联网数据中心( i d c ) 机房综合管理系统的研究 就是向企业、公司出租带宽和存储空间及各种增殖业务，并提供有品质保证的服务的系统 总称。 1 2 i d c 的用户类型及需求 根据当前数据中心的用户类别，及市场发展状况分析，当前互联网数据中心的用户主要 有：大型站点；i c p 和一些小型i s p ；在网络上开展各种电子商务应用的企业；上网的媒 体；a s p ：虚拟主机服务商；系统集成商：虚拟i d c ；这几类企业发展的速度就决定i d c 市场的发展潜力。 基于位于北京的两家数据中心服务商的初步统计，它们的客户中，互联网络公司( i c p ， 小型i s p ) 占4 7 ；开展互联网应用的企业( 目前以i t 企业为主) 占据2 5 的份额；媒 体占据9 的份额。i d c 的大量客户群从长远看将是企业，而企业目前都在作各种方式上 网的尝试。 随着数据中心业务的增长，客户数量的增长，客户需求也变得多种多样。其中典型的需 求如下： a 、中小企业一步上网。随着企业上网工程的进一步实旌，希望建立网站的企业越来越 多，但大部分又没有专业人员，如何帮助它们尽快建立站点、丌展应用，可以提供虚拟主 机和主机租用服务；但又如何维护成百上千台设备和维护不同的软件系统变了数据中心必 须面对的难题。 b 、大型客户对可靠性的要求。对中大型网站、电子商务网站、应用互联网的企业来说， 它们对数据中心可靠性的要求非常高，意外的中断故障将给它们带来巨大的损失。如果美 国e - - b a y 公司的网站停顿2 4 小时的直接收入损失将高达3 9 0 0 万美元。故可靠性也就成 为它们对数据中心选择时要考虑的重要问题。除了要求设备冗余配置外；还要求有良好的 后台管理系统。 c 、b 2 b 。b 2 c 快速交易的需求。随着电子商务的开展，s s l 及x m l 应用越来越广，如 何减轻主站点服务器的负载，保证电子商务交易的顺利达成。这就要求数据中心提供相应 的 乜子商务加速服务并给出现有设备的运行状况的报表分析。 d 、关键业务的网络资源保证。对于大型网站、电子商务网站、应用互联网的企业来说， 其核心业务、关键应用及数据大部分放在数据中心内。为保证这些关键应用的丌展，数据 中心必须对4 7 层的应用进行有效管理并进行多种统计分析。 硕士论文 互联网数据中心( i d c ) 机房综合管理系统的研究 1 3 i d c 中业务的分类 i d c 业务可分为基本业务服务及增值业务服务。 1 3 1i d c 提供的基本服务 基本服务主要有d n s 域名服务、机房空间出租服务、主机托管服务( c o - - l o c a t i o n ) 、虚 拟主机服务和主机租用服务。这些服务都是数据中心最初发展阶段所提供的服务，它们的 特点是技术实现简单，管理、维护也相对简单。但是，它们对数据中心客户提供的服务层 次相对较低，不能满足大量的企业开展电子商务以及将它们的应用系统外包给数据中心服 务提供商的需求，并且带给数据中心服务提供商的利益也相对较少。 d n s 域名服务：d n s 域名服务主要面向中小企业，用于配合虚拟主机、主机租用服务 等，由数据中心服务提供商代为申请、注册用户域名。 机房空间出租服务：机房空间出租服务主要针对大的i s p 用户和企业用户。通常这类用 户拥有足够的资金和技术力量，它们往往自带服务器、网络等硬件设备并进行设备的配置、 管理和维护，通常只需要数据中心服务商提供机房空间、电源和i n t e m e t 骨干互联带宽等 电信资源即可。 l - 机托管服务：主机托管服务通常针对较大的i c p 用户和企业用户。这些用户由较强的 技术实力，并且愿意自行建设、管理和维护应用系统。此类用户般自带服务器，通常需 要数据中心服务提供商提供交换机端口。针对此类用户，数据中心服务提供商通常只是提 供机架空间、电源和i n t e r n e t 接入。 虚拟主机服务：虚拟主机服务主要面对中小企业用户。它是由数个用户共享一台应用 服务器的所有资源，例如c p u 、内存、硬盘和网络带宽等。数据中心服务提供商可以提 供包含域名、电子邮箱、w e b 在内的全套企业上网服务。 主机租用服务：主机租用服务主要面向企业用户。与虚拟主机服务不同，它是由一个 用户独享一台应用服务器的所有资源，例如c p u 、内存、硬盘和网络带宽等。数据中心 对此类用户提供除了机房空问、电源和i n t e m e t 带宽之外，还提供已经预装了应用软件 和操作系统的服务器。 1 3 2 i d c 提供的增殖业务服务 增值业务服务是在数据中心基本服务的基础上，应数据中心客户多样化、深层次化服 务需求和企业电子商务应用的逐渐深入的形势而出现的。它的特点是实现难度较大，侗 硕士论文 互联网数据中心( 1 0 c ) 机房综台管理系统的研究 同时由于对用户提供的服务、管理深化，从而给数据中心服务提供商带来更多的利益， 并且往往为数据中心服务提供商拓展用户起到市场宣传的作用，以吸引新的客户。 电子商务主机租用服务：电子商务主机租用服务主要面向中小企业用户，这些用户通 常没有足够的技术力量和资金来自行建设、管理和维护电子商务网站。它是针对企业用 户虚拟主机和主机租用服务之上的一种更高层次的服务，从而给数据中心服务提供商带 柬更高的利益。 v p n 安全加密服务：v p n 安全加密服务主要针对数据中心的主机托管用户、主机租用 用户和虚拟主机用户。通过这种服务可以保证上述用户i n t e r n e t 数据传输的安全和降低 企业外联网的成本。 网站的异地镜像服务：网站的异地镜像服务主要面向那些大的i c p 用户和企业用户。 这些用户往往面向全国客户提供服务，并且希望保证网站系统在广域网范围的高可用性。 通过这种服务，可以满足上述用户的需求并且保证u r l 的唯一性。 电子邮箱租用服务：电子邮箱租用服务主要针对中小i s p 和各种类型的企业。上述用 户通过租用数据中心服务提供商所提供的电信级别的电子邮箱，可以吸引更多的注册用 户，方便信息交流，并且减少设置、管理和维护成本。 网络管理和应用管理服务：网络管理和应用管理服务也可称之为系统监管服务，它是 数据中心在对数据中心基础网络和对应用系统进行管理的基础上针对用户特别管理需求 而丌发的增值服务。它主要针对数据中心的虚拟i d c ( v i d c v i r t u a li d c ) 用户和主机 托管用户，可以向这类用户提供诸如针对客户特定网络设备的配置管理、性能管理和故 障管理，以及针对用户的关键应用和特定应用而开发的应用可用性和响应时问的管理。 网络安全服务：网络安全服务可以针对数据中心的所有托管和租用客户。随着网络黑 客的盛行和攻击手段的多样化，数据中心的客户需要数据中心服务提供商从整体网络安 全出发，在数据中心的出口处就能够及时监测到黑客的攻击并及时加以防范和保护。 带宽保证服务：带宽保证服务可以针对数据中心的所有客户。通过这种服务可以保证 数掘中心用户享有的最低i n t e r n e t 出口带宽，并且在网络链路空闲时有一定的突发峰值 带宽。 此外还可提供网站访问量统计，网络信息资源，网站推广，网站w a p 化，动态网页制 作，普通网站建设，网站宽带化，网站策划，网站推广等增值业务。 硕士论文 互联同数据中心( i o o ) 机房综台管理系统的研究 1 4 i d c 建设时必须考虑的要素 在i d c 建设过程中，需要考虑具备的八大基本要素 ( 1 ) 同各大网络的高速互联：便于外界的接入。 ( 2 ) 充沛、稳定、持续的电力供应 在合格的i d c 中，对网络设备和服务器系统的供电在可靠性上，电力持续供应应保持在 9 9 9 9 ，即月无供电时间少于4 分2 3 秒。需双路高低压配电系统、u p s 系统、- - 4 8 v 开 关电源系统及防雷地线系统等。 ( 3 ) 足够的空间( i d c 的业务发展迅速，这要求一个合格的i d c 应具有足够的空间来 容纳新增的服务器等网络设备。) ( 4 ) 高品质的机房设施 高品质的机房设施包括恒温恒湿的环境；自动安全的烟雾报警和防火设施；2 4 小时7 天的机房保安措施；全天候的闭路电视监控和系统等；严格的土建要求：对计算机房的承 重要求为6 0 0 8 0 0 公斤平方米，电源室，空调室沉重要求为1 0 0 0 公斤平方米、层高不 低于4 5 米。 ( 5 ) 商品质的局域网络 i d c 内部的局域网络连接应高速、高效，应该有支持系统可以提供不间断的网络联结状 况、服务器运行状态、流量监控及系统管理和支持。 ( 6 ) 完善细致的服务 榍较于传统的i s p ，i d c 不仅提供单一的连线接入服务，其业务还包括整机租用、服务 器托管、机柜租用、机房租用甚至应用托管等。在客户服务内容方面，i d c 应根据用户要 求提供不同级别的培训，并为每位客户指定服务代表，定期进行用户回访及服务品质评测。 在服务速度上，合格的1 d c 应具备在投诉第一时间响应及故障排除服务变更及时受理 及柏关报告的能力。 ( 7 ) s l a ( 服务品质协议) 的服务保证 s l a 是服务商与用户签署的，承诺用户在支付一定的服务费后所应得的服务品质的法律 文件，其中明确规定了经济惩罚条款。在i d c 的s l a 条款中，主要包括客户支持，服务 可靠性，所提供的服务内容，所提供的服务品质，紧急情况的处理，来达到上述承诺的惩 罚措施等。 硕士论文 互联网数据中心( i o c ) 机房综合管理系统的研究 ( 8 ) 能够持续稳定发展 用户选择i d c ，是希望在费用可控的前提下，得到良好的服务。如果只凭价格低廉，而 所提供的服务质量及延续性不能得到保证，将对企业的发展带来影响。 1 5 i d c 网络系统 i d c 网络系统可以划分为四大模块，即：i n t e r n e t 接入模块，核心模块，分布层服务器 接入模块和后台管理模块。 i n t e r n e t 互连模块：作为i d c 网络与公共i p 骨干网络的接口，i n t e r n e t 连接层提供了i d c 与公共i p 网的桥梁。它的运行情况直接关系到i d c 为其用户所提供的服务的质量，一般 要求该层的设备必须县有以下的特点：高速的路由交换能力；对各种高级路由协议( 如 b g p 等) 的全面支持；具备丰富的接口类型；完善的q o s 支持能力。 核心模块：整个i d c 网络的结构，具有很好的层次并具有很强的扩展能力，一般将各层 次功能的简单，以保证处理的高效和结构的简单。需要有核心层将分布层的数据汇集后连 至i n t e m e t 接入路由器；网络扩展易于实现并且不能对现有业务产生影响。 分布层& 服务器接入模块：i d c 的各种业务，服务器较多，需要有扩展端口的分布层交 换机作为接入模块。分布层一般不需要为其提供高层交换能力，而是需要为其提供高速高 性能的二、三层交换。 后台管理模块：i d c 的运营得成功与否，网络及业务的管理是很关键的一个因素，这包 含了如下的方面：网络设备的管理、网络流量的监控、用户对其业务更新的手段、用户数 扼的备份、详尽的计费报告等。作为提供网络及业务管理的网络平台一后台管理平台，包 含有：i d c 控制中心( i d c 的网络管理中一t 5 , ) 、i d c 监测、业务及客户中心( 用户对其服 务器进行更新和维护) 、动态业务复制区等( 用户数据的备份) 其安全性和易操作性是同 时需要的。一般采用二级网络结构，第级用交换机将服务器接入后台管理平台网络，采 用箱二级采用两台大容量、高性能交换机将所有第一级的交换机汇聚，同时连接到各业务 中心。 1 6i d c 选址要求 山于i d c 为某个地区乃至全省的信息中心，对可靠性的要求极高，有时会把它比为银行 的会库；在i d c 中有7 * 2 4 小时提供服务的非常重要的站点及交易中心；故i d c 其对选址 的要求非常苛刻。i d c 站址选择标准必须考虑三大类因素：天然环境、人造环境和行政因 素。在考虑天然环境因素时必须考虑地震活动、土壤的硬实程度、地下水的可靠供应、台 帧士论文 互联网数据中心( i d c ) 机房综合管理系统的研究 风、飓风、沙暴等恶劣气象的影响、洪水影响、地表拓扑的影响、空气质量、温度、火灾 影响等其它因素：在考虑人造因素时必须考虑高压输电网、通信因素、供水、下水道、天 然气、公路系统、机场、核电站、与其它军用或化工厂等的设施的距离、紧急服务：在考 虑行政因素时必须考虑i d c 站址应与政府土地使用规划吻合、市政工程的进行、水电的 使用及其它各个方面因素。 1 7i d c 的机房的一般布置 一般情况下，i d c 将机房分割一般为运输接收区( 为i d c 机房的设备人口处，期便于 车辆停靠、卸货) 、过渡区( 该区用于客户托管的设备的存储、调试、试运行) 、应急运 作区、主机室、专用机房区、网管监控室、客户区、电源室、油机室、传输配线间、存储 1 日j 、会议室、休息室、空调室和消防室等。下图为国际运营公司运营的一个i d c 的平面 分割布局图。 i d c 业务模式将是以后的利润的重要或主要来源，因此目前几乎所有的电信运营商都在 积极的进行i d c 的建设，除此之外还有一些基于房地产背景及系统集成背景的公司也同 样在筹划i d c 。由此可见i d c 问的竞争会相当激烈，作为i d c 的运营商都面临着如何降 低i d c 的运营成本、提高机房的利用率、保证机房安全、提供完整的网络管理、安全检 硕士论文 互联网数据中心( i d c ) 机房综合管理系统的研究 测、流量检测、设备状态监控、业务管理等问题。为解决这些问题就对1 d c 机房综合管 理系统提出了需求。 2 1 现有的机房管理中存在的问题 | d c 是新型出现的大规模及超大规模的计算机机房，但是采用的管理方式仍然按照小规 模机房的管理方式进行；主要存在以下的不足： a 、机房的安全性不高：托管的用户直接接入机房进行维护；易于带入灰尘并可能对其 它用户的设备或竞争客户的设备产生误操作：在管理是比较困难。 b 、机房的利用率不高：主机柿局分散，大多数还是一台主机一台显示器，既占用场地， 管理又复杂、麻烦。维护人员需要在机房罩巡视每台计算机的状态，使维护的效率不高并 容易产生各种因人为因素而引起的线路故障等。 c 、普遍是人工管理，缺少自动化管理系统，而且人力成本不断增长，需要经过严格培训 的专业技术人员。 d 、不能及时发现各种已出现的、潜在的故障和故障定位、导致处理故障的周期长、网 络的可靠性得不到保证。 e 、缺少数据流量计费管理：不能为用户提供基于流量的详细信息计费；影响用户的发 展。 f 、业务层次低，只是在卖“带宽”或“空间”：只是停留在“上架”、“电源通”和“网 络通”等低价值服务水平上：企业客户对于自己服务器中哪些内容最受哪些用户欢迎缺少 了解不能进行有效的统计分析，无法对用户的发展和自身业务的发展提供指导，因此不 能有效利用w e b 服务创造商机。 g 、缺少信息安全机制：缺少对服务器的安全控制，特别是对内部用户的安全管理，因 此潜伏着安全隐患，同时企业客户的一些保密信息得不到有效保护。 h 、没有标准、规范的环境监控系统的机房，难以达到防火、恒温、恒湿、不中断电源 的要求。电力，空调管理又复杂、麻烦。 硕士论文互联网数据中心( 1o c ) 机房综合管理系统的研究 2 2 综合管理系统必须具备的功能 2 2 i 提高机房空间的利用率 一般情况下，1 d c 机房是较大规模的机房，面积从几百平方米到上万平方米，机房需要 空调、电力、消防、监控等措施严格保证7 2 4 小时的服务。故机房内的单位面积的造价 比起一般的计算机机房或其它机房要高得多，故i d c 的物理空间是其生命线，i d c 空间 的有效利用是其获得利润的关键。在一定的机房条件下，如何保证机房的利用率提高，以 降低数据中心的运营成本。解决这个实际问题对于i d c 的运营管理具有非常重要的意义。 2 2 2 提高机房的物理安全性 在i d c 中，主机房的安全性是至关重要的，机房内有多层安全保卫设置。一般情况下， 不允许有人进入操作；但是维护人员需要进行维护、但是托管的用户又要经常操作托管的 计算机，这样必然使得机房内人来人往，无法保证机房的安全：因此如何避免用户尽量不 进入主机房而但又能够操作它的机器将是一个需要解决的课题。 2 2 3 提供后台管理的系统 将客户管理、机房管理、流量管理、网络管理、业务管理等功能有效的集成到一个完整 系统中，从而对整个数据中心的业务开展和机房运行进行有效的管理，提高管理效率和服 务质量。此外，通过这套i d c 管理系统可以向用户提供更多的增值服务，从单纯的卖“带 宽”或“空间”提升到卖“服务”的水平，提高市场竞争力，增加企业的利润。 a 、系统能够提供多种数据采集方式，系统应该支持基于s n m p 的信息采集、基于p a c k e t c a p t u r e 流量采集等方式。能够支持对n t 、w i n d o w 2 0 0 0 、u n i x 、l i n u x 、网络设备、u p s 的设备的采集及管理。 系统应该能够自动扫描指定网段的所有设备( 主机、网络设备) 的信息( 设备名称、设 备域名、设备描述、设备端口) ，并按照一定的算法进行设备类型匹配，并登记入库，用 户也可以进行手动的端口、设备类型的信息修改。系统按照用户定义的不同的监控资源， 定时完成对服务器的接口流量、w w w 服务、f t p 服务、m a i l 服务、c p u 使用率、虚拟 内存使用率、逻辑盘使用率等数据、逻辑盘使用率、u p s 使用情况、网络设备的端口信息 等数据的采集。并将数据存入数据库罩，以备后台应用分析。 b 、系统应该能够通过采用高效的流量捕捉程序，来采集各个网段的网络流量、并按照 硕士论文 互联网数据中心( 1 0 c ) 机房综合管理系统的研究 各个主机、流量的类型( w w w 服务、f t p 服务、m a i l 服务等) 进行高效归并，按照设 定的时问周期进行入库。系统对于定义需要计费的网络流量，可以按照用户设定的计费规 则完成对流量的实时计费，按月季年产生用户的实际使用费用。 c 、主机监控和报警：系统支持自动配置或手动配置所有监控设备，系统对监测设备进 行定期自动检测，并进行实时分析和备份。主机和设备监控和报警管理主要完成将采集系 统采集的数据经过通信程序发送过来的主机和设备的状态信息、报警信息、流量信息的实 时显示，主机监控端也可以通过主动的方式来从采集端得到主机的其它信息，也可以通过 配置的参数对系统的状态进行相应的动作，主机监控模块的主要功能有：c p u 资源的监 控( 以用户、进程为单位) ；网络资源的监控( 活动的服务端口，连接数，网络流量) ；系 统i 0 的监控；用户终端数的监控；进程的状态监控；内存的监控；硬盘监控 d 业务管理 应该支持托管业务的受理、开通和关闭，具有一套完整的流程的管理；主要完成i d c 机 房的日常业务管理流程，包括操作员管理、普通用户管理、资源管理、数据备份等功能， 具体功能如下：普通用户帐号开户、销户、用户信息，用户密码修改；用户账号和主机绑 定、i p 地址修改、机架位置修改；费率的制定、用户帐单的生成、用户帐务的处理；用户 付费和销账；操作员开户、权限设定：操作员操作查询、业务统计、权限修改、信息修改： 同常数据备份和恢复。i p 地址和机架的添加、修改、查询、机房内平面图及每个设备集装 架的位置系统。 应该支持报表分析 报表分析完成对服务器运行期问采集到的各种资源数据、流量数据和服务器的运行状态 数据、业务发展数据等自动进行统计分析，生成以下各种统计报表：流量表，业务中断和 恢复报表，业务发展报表，资源消耗报表，资源消耗趋势报表，网站排名报表，服务器故 障报表( 用户) ，服务器故障报表( 操作员) ，服务器群故障报表 应该支持用户查询 提供用户对用户主机流量、资源消耗情况的w w l ，的报表浏览查询和用户付费情况的查 询和密码的修改。提供客户化w e b 页面的服务：系统的业务管理模块基于浏览器月务 器的模式，能够按照用户的要求进行客户化的开发。 e 环境动力监控系统 ( 手动伯动方式) 在服务器端将所有需监控的设备( 空调、u p s 、发电机组、电池组) 的信息( 设备位置、设备名称、设备类型、设备描述、没备参数、报警设置、采集协议) 硕士论文 互联网数据中心( t d e ) 机房综合管理系统的研究 录入，系统会按照一定的算法进行设备类型匹配，并登记入库，用户也可以进行有关的信 息修改。系统按照用户定义的不同的监控需求，定时完成对设备状态、设定的监控参数、 网络设备的端口信息等数据的r s 2 3 2 r s 4 8 5 或s n m p ( 有的u p s 支持1 的采集，数据过分 析后，把数据存入数据库罩，以备报表分析中对各设备的工作情况的分析。 3 机房综合管理系统的组成 根据以上的分析，管理系统必须解决原有机房的管理时存在的问题并满足i d c 运营商对 机房管理的需求：本课题所研究的综合管理系统分为以下两个子系统。 第一个子系统为提高机房利用率及安全子系统 主要研究如何提高空问的利润率求及提高机房的物理安全。 第二个子系统为设备管理的软件子系统 将业务管理、机房管理、计费原始信息、流量管理、性能分析等功能集成到一个完整系 统，从而对整个数据中心的业务开展和机房运行进行有效的管理，从而提高管理效率和服 务质量。 两个子系统各有侧重；集成在一起将是对i d c 的机房管理有着非常重要的现实意义。 为了表达更加清晰，本课题附上i d c 机房内安装了k v m 及监控系统后的网络的结构 图 亩啼瓤商冲*泉瀹奄斟吕吕睹 硕士论文 互联网数据中心( 1 0 c ) 机房综合管理系统的研究 第3 章提高机房利用率及安全系统 在计算机房内，提高计算机机房的利用率通常可以采用如下的方法：增加集装架的高度 来提高集装架的利用率、调整集装架之问的布局提高机房的利用率等方式；提高机房的安 全性主要是要求维护人员在机房工作时主观上要谨慎，避免人为误操作；但客户进去机房 时，要求全程监护以保证其不会对其余设备有意无意的操作。本课题在此基础上提出一种 全新的方式解决这两个方面的问题：即采用切换控制系统方式提高机房的利用率及物理安 全性。 3 1 什么是控制切换系统 控制切换系统( 以下简称k v m 系统) 是一套软、硬件相结合的系统，主要作用是切换并 接管主机的键盘、鼠标、显示器，以便控制目标主机。使用该系统可以使多台服务器主机 共享键盘、鼠标、显示器，节约主机的放置场地，增加主机的集中管理数量。k v m 是 k e y b o a r d 、v i d e o 、m o u s e 的缩写。下图为使用k v m 前后的机房对比。 3 2 采用该系统具有明显的优势 3 2 1 提高机房的物理安全 在i d c 中，托管的用户比较多，其业务特性要求为用户可能经常到i d c 中心来对托管 的机器进行操作，如果在人数较少的时候，可以采取专人陪同、录像监控等方式，但是在 用户数增多后，就无法进行有序的管理：同时本身1 d c 机房管理人员要在机房内来回巡 视，采用该系统就可以在i d c 机房设计时将机房的设备区与显示管理区相分离、在专门 的显示区对设备进行远程操作。使机房内计算机不受外界人为因素的干扰；避免维护人员 及客户在机房的来回走动导致的人为故障，避免人为的误操作。这样可以较好的保证机房 内设备运行的安全性。 3 2 2 节约空间 不必给每台主机配备显示器、键盘、鼠标，大部分机器都可上架管理；k v m 切换器能 硕士论文 互联网数据中心( 1 d c ) 机房综合管理系统的研究 够让有限的机房空间容纳更多的计算机，或目前的计算机占用更少的空间。根据测算3 0 0 0 平方的机房使用了k v m 后，机房空间节约了6 7 ，非常可观。 32 3 节约人力 使用k v m 切换器后，维护操作人员可以方便舒适的从后台管理中心操作机房内任意一 台计算机、路由器、交换机等设备，而维护操作人员无须跑动。大大降低了工作强度及节 约了人力。同时可避免进入主机房时设备运行所产生的辐射、噪音对维护人员的影响。提 高维护工作人员的效率。 3 2 4 节约能耗 可大大降低多余的显示器的能源损耗；使用k v m 切换器可以大大的减少显示器的数量 1 个典型的1 4 v g a 彩色显示器功率约7 5 瓦特，使用k v m 切换器( 假设采用的k v m 设 备控制8 台计算机) 后，显示器功率消耗节约8 0 ，k v m 管理的机器越多效果越明显。 3 2 5 节约直接投资 i d c 的运营商在购买服务器设备时，可以不购买显示器、鼠标、键盘，仅需要投资k v m 切换器设备，可以节省很多费用，因此采用k v m 切换器有很明显的价格优势。 3 ，2 6 远程维护机器并可远程冷启动机器 客户或管理人员在机房以外可以通过网络接管到设备的k v m 信号可以很方便的进行 远程维护。并且在机器已经无法通过热启动方式情况下接入到k v m 系统远程对服务器设 备进行冷启动。 硕士论文 互联网数据中心( 1 p c ) 机房综合管理系统的研究 3 2 7 不依赖与网络 当网络中断时，k v m 终端可以直接通过切换系统接入到目标主机。 3 3 i d e 机房内g v l 接口设备的定义 在i d c 机房中，计算机的种类主要有i b m 及i b m 兼容机系列；s u n 公司的设备：s g i 公司的设备；m a c 公司的设备；c i s c o 公司的串口设备等，要对计算机的键盘、鼠标、显 示器进行连接操作，需要了解几种的常用的k v m 接口特性： 3 3 1 显示器接口分类 v g a ( i b m 及i b m 兼容机) ；1 3 w 3 接( s u n s g i ) ；m a c 接口( 苹果机) 3 3 2 鼠标接口分类 p s 2 ：9 针串口鼠标；u s b 接口 3 3 3 键盘接口分类 p s 2 ( d i n 6 ) ；a t 接口( d i n 5 ) ；s u n 接口键盘( d i n 8 ) ：u s b 接口( d 1 n 4 ) ；m a c 接口( d i n 4 ) ；s g i 接 3 3 4 串口接口设备分类 串行接口分为r j 4 5 、d b 9 、d b l 5 等。 3 4 采用k v m 后机房的管理方案 为了方便后面的讨论，本课题举例说明：托管主机有1 2 0 台计算机( s u n 、i b m 等各种 平台) ，要求有8 个客户端。要求完成输入输出设备集中、可对6 台重要的设备采用冷启 动方式、可以远程接管k v m 信号。 根据一般i d c 机房的情况，为便于研究，设1 2 0 台计算机月日务器路由器设备安装在集 装架内，机房内每排有l o 个集装架。 a 、节省机房面积 在以往的机房排布中，每个集装架仅能安装一台服务器、一个显示器、鼠标键盘，该集 硕士论文 互联网数据中心( i o c ) 机房综合管理系统的研究 装架内虽有空余的位置，但已经不够在增加一台设备的位置。所以需要占有1 2 排集装架 的位置；采用k v m 系统后仅需要采用3 排集装架位置( 设每个集装架可以放置3 台设备) 。 b 、将显示区与设备区分离 确定每台计算机的k v m 接口的信号然后选择相应的产品( 产品一般为l 带8 ) ；将1 2 0 台计算机分为1 5 组，每组8 台。需要1 5 个k v m 切换器，将1 5 个k v m 切换器连接到 k v m 的集中器中，在从k v m 的集装器中引出2 个k v m 的交换机接入到控制室中的8 套显示器、鼠标键盘。k v m 系统保证每一个终端都可以采用同时在授权情况下访问1 2 0 台服务器。显示区与控制室有个物理的隔断，这样可以保证客户在控制室内对其机器进 行操作。 这样的系统同时会带来这样的问题即维护人员对某些故障确实需要到机房内维护机器， 在机房内没有显示器则非常不方便；本课题考虑在每一排集装架中保留2 个k v m 终端用 于在机房内维护时接入到本排集装架中的设备。 以下为采用k v m 系统的平面示意图及集装架中采用k v m 前后对比图。 硕士论文 互联网数据中心( i d c ) 机房综合管理系统的研究 c 、对于需要在死机状态下冷启动的机器。采用将计算机的电源插座改为电源信息插座 即该插座除了有正常的供电插座的功能外，还有一根信号线接入到k v m 系统中，这样可 以从远端对k v m 系统进行操作即可将机器进行冷启动使其恢复正常。 d 、对于远程接管k v m 信号的需采用k v m 网关设备将k v m 系统连接到i n t e m e t 网或 专线网。 具体的逻辑连接方式见下图 硕士论文 互联网数据中心( 1o c ) 机房综合管理系统的研究 3 5 未来k v m 的发展方向 在本课题中提出了采用k v m 系统方式集成到机房综合管理系统中。但目前的k v m 方 式在采用时还有些不足： a 、在计算机非常多的时候；如果要有很多全局用户( 即每一个用户都可切换到任何一 台计算机) 时，就需要大量的k v m 交换机的级联：大量的通道资源在级联时被占有。在 实现时机房嘶i 线比较复杂，投资成本较高。 b 、现有的远程接管k v m 时采用的网关转换效率较低，无法保证远程用户快速的接管 i d c 内的计算机k v m 信号。 根据现有的缺点，本设计提出改进的技术方向，以后在k v m 发展中需要解决的关键的 问题是：将k v m 交换机的用户端从专用接口到以太网接口的标准化即k v m 信号运行在 t c p 1 p 协议之上：这样可以保证在大规模机房中级联时只要每一台k v m 交换机接入到 h u b 上即可。这样可以控制灵活，布线简单，尤其对于需要远程操作的时候，仅需要通 过现有的t c p i p 网络即可完成；这样将大大方便远程管理远程对机器的维护的要求( 包括 远程对机器的冷，热启动) 等。未来的网络系统的k v m 方式见附图。 硕士论文 互联网数据中心( i d c ) 机房综合管理系统的研究 第4 章id c 综合管理系统软件部分的整体规划 4 1 软件开发的三种经典方法 由于综合管理系统的软件系统( 以下简称i d cm a n a g e ) 的功能较多而且涉及不少领 域，可以说是中大型应用系统。一般而言，大型系统的复杂性主要表现在两个方面： 其一，由于大型应用系统需要多人合作完成，如何划分任务、估计和分配资源、控制进 度以及检查每个阶段的设计标准等，这些构成了开发大型应用系统时的管理复杂性。 其二，大型应用系统具有大量的系统状态。由于系统的大型化，使得正确处理其中间状 态、组织系统的程序逻辑和验证系统的正确性带来了极大的困难。 解决复杂性的方法有多种，但是所有方法都基于一个基本原理：问题分解和各个击破。 也就是说，都是把大型的、难以解决的问题( 或系统) 分解成一定数量的复杂度较低的子 问题( 或子系统) ，再根据需要重复这过程直到每一部分都小到可以解决为止，而各种 方法只是这种原理的一些不同运用而己。在计算机科学中有如下三种经典的方法比较适合 于构建大型系统。 a 、层次化： 将解决方案分解成若干部分，在这些部分中存在一个问题域的最低层，它为上层的抽象 层次较高的工作提供基础，较高层建立在其低层基础之上。o s i 和t c p i p 协议堆栈是众 所周知的层次化软件设计的成功例子。应用系统设计的层次化解决方案可能会包含一个可 以直接和硬件通讯的层次、然后在其上提供为更高层提供抽象支持的层次。这样更高层就 可以对底层的设备硬件进行访问和控制，而并不需要了解这些设备的具体细节。层次化设 计的一个特征是要逐步构建符号集( v o c a b u l a r y ) 。随着层次的升高，符号集的功能将越来 越强大。层次化设计的另外一个特征是完全可以在对其上下层透明的条件下替换某一层 次。在最理想的情况下，移植层次化的应用系统只需要重写最低层的代码。但是纯层次化 模型实现的执行速度可能会很慢，因为高层必须( 间接的) 通过调用一系列连续的低层r 能处理完自己的任务一n 层调用n - l 层，n 1 层调用n 一2 层等等，直到实际的工作在0 层被处理完成。接着，结果当然是通过同样的路径反向传递回来。因此，层次化设计通常 会包含对某些高层直接和某些低层通讯的支持；这样虽然提高了速度，但是却使得各个层 次的替换工作更加困难( 因为不止一个高层会直接依赖于这个你所希望进行替换的层次) 。 b 、模块化： 硕士论文 互联网数据中心( i d c ) 机房综合管理系统的研究 模块将具体的一部分功能块隐藏在抽象的接1 3 背后。模块的最大特点是将接口和其实现 分离开来，这样就能够保证一个模块可以在不影响其它模块的情况下进行改变。这样也将 模块之间的依赖关系仅仅限定于接口。模块的范围是试图反映求解域内一些方面的自然的 概念性界限。纯模块化和纯层次化的应用系统之间的主要区别是一个可以由其它模块自由 调用，模块问没有上层和下层的概念。( 从这个意义