IDC机房电源精细化管理的研究.doc

中国移动通信集团浙江有限公司项目结题报告 项目名称 IDC机房电源精细化管理的研究 项目第一负责人 项目组成员 申请单位 联系电话 通讯地址 邮政编码 中国移动浙江公司 2010年 11 月目 录=项目结题报告1第1章 项目背景和意义3第2章 项目特点和功能描述4第3章 项目主要内容5第4章 主要创新点13第5章 实际应用效果总结14第6章 其他说明15第1章 项目背景和意义1、项目背景在经历2008年新一轮电信重组以及2009年3张3G牌照发放，中国3大电信运营商全面进入全业务运营新时代，全业务竞争俞趋激烈，对运营商现有的互联网数据中心（IDC）提出了挑战。IDC业务属于互联网的基础设施业务，主要为互联网应用提供包括高速互联网接入带宽、局域网络、安全的机房环境等，其服务对象为各类互联网企业以及需要互联网服务器设备的企业或政府等，是移动互联网发展的必由之路，是电信运营商拓展集团客户的有力抓手，是集团客户市场发展的必需。由于IDC机房安全、网络安全是IDC业务发展的基础，因此IDC机房运维管理工作是IDC业务发展的基石，为其提供有力支撑。然而，目前中国移动的IDC机房运维管理还基本处于初级阶段。随着IDC业务的急剧提升，当前的IDC机房运维管理模式的不足越来越明显，具体如下：1、传统的IDC机房运维管理模式需要现场逐个测量每个IDC设备的交直流用电数据，存在现场人工核查工作量大与安全隐患的问题。2、传统的IDC机房运维管理模式中用电统计数据都通过估算获得，存在用电统计数据粗略的问题，同时该问题将影响IDC市场业务部门的准确决策。3、传统的IDC机房运维管理模式中IDC机房运维数据都依靠人工统计，存在统计工作量大的问题。4、传统的IDC机房运维管理模式中，IDC机房的装机空间容量资源与配电容量资源缺乏实时监控，导致IDC机房资源管理粗放，资源利用率低，存在较严重的IDC机房资源闲置的问题等，使得IDC机房的配电资源以及空间资源的投资成本较高。5、传统的IDC机房运维管理模式中，未实现对IDC机房运维数据进行实时监控以及预警，导致IDC设备上电存在过载隐患。随着多路电量计量技术的出现以及电量采集成本的不断下降，在公司领导的大力支持下，浙江移动首创了国内第一个面向提升IDC机房精细化运维管理水平的系统，为我国移动通信的网络运维管理填补了一项空白，达到了国内领先水平。2、项目意义本项目是浙江移动2010年第一批科技创新研究项目，是提升IDC机房精细化运维管理水平，推动公司全业务经营发展战略的切实举措，具有重要的意义，具体如下：1、为IDC机房运维管理水平的提升提供了一种有效的解决方案；2、实现了IDC机房资源的精细化管理及配置，实现了IDC机房能耗的有效管控，实现了IDC机房运维数据的自动采集、统计及分析，从而有效降低了IDC业务的运维成本，对节能减排工作也有重要的意义；3、实现了IDC机房的配电容量数据、设备负荷数据以及在此基础上设定的配电容量预警情况等内容的实时监控，有效杜绝了设备无序上电导致的过载宕机隐患问题，从而有效提升IDC业务的安全稳定性以及客户满意度；4、实现了IDC业务运维成本的精确掌控，从而有利于IDC业务的发展，为移动公司的全业务发展贡献力量。第2章 项目特点和功能描述1、项目特点（1）、符合通信网络运维集中化、电子化、精细化的趋势；（2）、实现了IDC机房运维数据的专网监测与智能预警；（3）、构建了一套独立的IDC机房精细化运维管理系统，实现了与IDC机房动环监控系统的完全隔离；（4）、构建了一套全网IP化的IDC机房精细化运维管理系统；（5）、系统平台采用模块化设计，包括采集模块等6个模块组成；2、功能描述（1）、实现了IDC机房运维数据的有效监控，有效解决了IDC运维管理人员工作量急剧上升的问题；（2）、实现了IDC机房能耗数据的有效监控，有效解决了IDC设备能耗数据统计难的问题，同时也实现了对IDC设备能耗的有效管控；（3）、通过对IDC机房的配电容量数据、设备负荷数据以及在此基础上设定的配电容量预警情况等内容进行实时监控，有效杜绝了设备无序上电导致的过载宕机隐患问题；（4）、通过对IDC机房的配电容量数据与空间容量数据的实时监控、统计及分析，有效解决了IDC机房的配电容量资源以及空间容量资源统计难的问题，同时也有效避免了IDC机房的配电容量资源以及空间容量资源闲置率过高的问题。（5）、有效提升了IDC机房精细化运维管理水平，一方面为市场部门推广IDC服务提供精细化的IDC业务运维成本数据，另一方面为网络部门管控IDC机房设备上电、日常维护等运维工作以及配套资源扩建等工程建设工作提供精细化的IDC运维管理支撑数据。第3章 项目主要内容IDC机房电源精细化管理的研究项目的内容主要分为智能化PDU设计方案研究、IDC机房精细化运维管理系统组网方案研究、系统软件平台实现方案研究、IDC机房配电容量资源管理实现方案、IDC机房空间容量资源管理实现方案等五方面：1、智能化PDU设计方案研究智能化PDU主要包括空气开关配电单元与多路电量采集单元两部分，其实现原理图如下：图1 智能化PDU实现原理图其中，空气开关配电单元为一般的IDC综合架或配电屏空气开关配电器，多路电量采集单元具体如下：(1)、多路电量采集单元主要由主控制模块、多路的电压电流采集模块、光电隔离模块等三部分组成；(2)、主控制模块主要实现电量数据运算分析、控制以及通讯的模块，一方面可以根据采集到的各路电压值、电流值获得各路的功率值及电度值；另一方面可根据客户的需求配备单通信接口电路或双通信接口电路，并将数据通过通信口上传给串口服务器或通过通信口从串口服务器中获得下达命令；(3)、多路的电压电流采集模块实现对电压以及电流的采集，并将采集到的原始电压及电流数据上传给主控制模块进行数据的再加工及处理；(4)、多路电量采集单元并接到空气开关配电单元上实现对电量的采集，并通过其内置的光电隔离模块避免了与空气开关配电单元之间的直接电气连接，从而有效杜绝了多路电量采集单元故障导致设备断电；另一方面也为设备不断电更换多路电量采集单元奠定了基础。(5)、多路电量采集单元的电量测量精确度要求达到99.5%以上(0.5级)，其提供的电量数据为基础电量数据，包括电压、电流、功率。2、IDC机房精细化运维管理系统组网方案研究该组网方案考虑了专网IP化设计，主要包括智能化PDU、串口服务器以及系统中心平台等三部分，其组网图及组网原理如下：图2 IDC机房精细化运维管理系统组网原理图(1)、智能化PDU通过其多路电量采集模块实现对IDC设备、托管服务器、IDC综合架以及配电屏的电量数据采集，并通过其智能口将采集数据上传至串口服务器；(2)、串口服务器将多台智能化PDU上传的数据汇聚后通过交换机的进一步汇聚上传至系统中心平台；(3)、系统中心平台通过一定的算法获得对IDC机房的精细化运维管理数据以及预警，实现对IDC机房的精细化运维管控。3、系统软件平台实现方案研究IDC机房精细化运维管理系统平台主要包括中心服务程序、管理模块、采集模块、查询模块、监控模块和调度程序共6大子模块。各模块之间相互联系、密切配合完成从数据配置、数据采集、数据监控到数据查询的一系列的软件任务，具体如下：图3 IDC机房精细化运维管理系统软件平台子模块关系图(1)、中心服务程序：中心服务程序是服务决策的重要模块，负责完成各个模块的连接、数据的入库与中转等工作，通过设置采集端口和监控端口与其他各模块通讯，并向其余各模块提供数据库连接指令，是整个软件系统中核心的模块。(2)、管理模块：管理模块是完成IDC机房资源数据配置的最主要模块，并将所有配置数据存储到数据库中。管理模块主要完成IDC机房各种资源的命名配置、占用空间的配置、空间容量上限值及预警值的配置、配电容量上限值以及各种电量预警值的配置、电费单价的配置等。(3)、采集模块：采集模块主要完成设备实时数据采集的功能。采集模块根据管理模块所配置的通讯协议、采集协议、采集命令、采集通道等参数设置完成采集PDU提供的IDC机房基础电量数据。(4)、监控模块：监控模块又称作业务台，向用户展示实时数据、预警管理、拓扑界面、组态界面、操作控制等一系列内容。监控模块通过中心服务程序从采集模块和数据库中获得监控数据，实现监控当前IDC机房设备的各种电量数据及预警情况、空间数据及预警情况、设备上电预警情况，并实时的将各种实时信息根据要求进行显示，将各种预警信息通过声、光等方式进行通知用户。(5)、查询模块：查询模块可提供各种历史数据、历史预警以及历史操作记录的查询，并提供报表模块以提供各种统计分析数据，在查询结果上可形成表格和曲线。(6)、调度程序：调度模块主要完成原始采集数据的再加工与处理，并存储到数据库中，一方面通过中心服务程序为监控模块提供非基础电量数据、各种电量预警情况、各种空间预警情况、设备上电预警等；另一方面为查询模块提供分析结果数据。其中，电费以及三相不平衡度等非基础电量数据可直接根据原始采集数据、相关配置数据和指定公式即可获得；各种电量预警情况主要根据各种电量数据与各种电量预警值的比较获得；各种空间预警情况主要根据占用空间容量与空间容量预警值的比较获得；设备上电预警则根据设备有负载电流但未配置占用空间容量而获得。4、IDC机房配电容量资源管理实现方案IDC机房配电容量资源管理实现方案主要基于对IDC设备及IDC综合架上电的实时监控、对IDC配电资源的实时监控以及对IDC机房运维管理工作流程及其规范的应用实现，下面分别从IDC设备上电以及IDC综合架上电两个方面进行说明，具体如下：、IDC设备上电时的配电容量资源管理实现方案(1)、需要进行IDC设备上电时，先查询IDC机房精细化运维管理系统平台，如果IDC设备要上架的某IDC综合架有配电容量预警，则必须严格控制或禁止往该IDC综合架增加IDC设备，否则用户可根据需要往该IDC综合架上增加IDC设备。(2)、IDC设备上电后，IDC机房精细化运维管理系统根据采集到的电量数据，自动更新IDC综合架的负载电流、IDC设备的功率以及其他电量数据；(3)、当系统发现IDC综合架的负载电流超过其预先设定的预警阈值时，便产生IDC综合架配电容量预警，从而实现了控制后续的设备上电；当系统发现IDC设备功率异常预警时，必须马上进行现场检查，并根据需要安排紧急处理措施。其实现原理图如下：图4、IDC设备上电时的配电容量资源管理实现方案图、IDC综合架上电时的配电容量资源管理实现方案(1)、需要进行IDC综合架上电时，先查询IDC机房精细化运维管理系统平台，如果IDC综合架要上电的某配电屏有配电容量预警，则必须严格控制或禁止往该配电屏增加IDC综合架；此外如果UPS供电IDC综合架要上电的某配电屏存在三相不平衡预警，则必须严格控制或禁止往该配电屏的已分配配电容量较大的那两相增加IDC综合架；否则用户可根据需要往该配电屏上增加IDC综合架。(2)、IDC综合架上架后，IDC机房精细化运维管理系统根据用户配置的IDC综合架额定配电容量，自动更新配电屏已分配配电容量值以及三相不平衡度以及其他电量数据；(3)、当系统发现配电屏的已分配配电容量值超过其预先设定的配电容量预警阈值时，便产生配电屏配电容量预警，从而实现了控制后续的IDC综合架上电；当系统发现UPS配电屏的三相不平衡度超过其预先设定的UPS配电屏三相不平衡预警值时，便产生UPS配电屏三相不平衡预警，从而实现了控制后续的IDC综合架上电。其实现原理图如下：图5、IDC综合架上电时的配电容量资源管理实现方案图5、IDC机房空间容量资源管理实现方案IDC机房空间容量资源管理实现方案主要基于对IDC设备及IDC综合架上电的实时监控、对IDC空间资源的实时监控以及对IDC机房运维管理工作流程及其规范的应用实现，下面分别从IDC设备上电以及IDC综合架上电两个方面进行说明，具体如下：、IDC设备上电时的空间容量资源管理实现方案(1)、需要进行IDC设备上电时，先查询IDC机房精细化运维管理系统平台，如果IDC设备要上架的某IDC综合架有空间容量预警，则必须严格控制或禁止往该IDC综合架增加IDC设备，否则用户可根据需要往该IDC综合架上增加IDC设备。(2)、IDC设备上架后，IDC机房精细化运维管理系统根据采集到的电量数据，自动产生IDC设备上电预警，结合IDC机房运维管理工作流程及其规范，督促IDC机房维护人员在短时间内通过管理模块及时更新系统中的IDC设备占用空间数据；然后，IDC机房精细化运维管理系统自动更新IDC综合架的已占用空间容量值；(3)、当系统发现IDC综合架的已占用空间容量值超过其预先设定的预警阈值时，便产生IDC综合架空间容量预警，从而实现了控制后续的设备上电。其实现原理图如下：图6、IDC设备上电时的空间容量资源管理实现方案图、IDC综合架上电时的空间容量资源管理实现方案(1)、需要进行IDC综合架上电时，先查询IDC机房精细化运维管理系统平台，如果IDC综合架要上电的某IDC机房有空间容量预警，则必须严格控制或禁止往该IDC机房增加IDC综合架；否则用户可根据需要往该IDC机房增加IDC综合架。(2)、IDC综合架上架后，IDC机房精细化运维管理系统根据用户配置的IDC综合架占用空间，自动更新IDC机房已占用空间容量值； (3)、当系统发现IDC机房已占用空间容量值超过其预先设定的预警阈值时，便产生IDC机房空间容量预警，从而实现了控制后续的IDC综合架上电。其实现原理图如下：图7、IDC综合架上电时的空间容量资源管理实现方案图第4章 主要创新点IDC机房精细化运维管理系统是国内第一套专门面向提升IDC机房运维管理工作精细化管理水平的平台，主要具有以下3个技术创新点：1、IDC机房配电管控粒度精细化到IDC设备IDC机房精细化运维管理系统通过智能化PDU，实现了对IDC综合架的每一个配电分路进行监控，将IDC机房配电容量、电量数据、能耗数据等实时监控粒度精细化到每一台IDC设备上。同时，通过对IDC设备实现自动监控，并在此基础上自动更新配电资源，实现了对IDC设备上电及IDC机房配电资源的有效管控。2、IDC机房空间容量资源得到有效自动管控IDC机房精细化运维管理系统通过对IDC设备及IDC综合架的上电预警的实时自动监控，并在此基础上结合IDC机房空间容量资源管理实现方案，实现了对IDC空间容量资源的及时更新以及实时监控，同时将IDC机房空间容量资源的实时管控粒度精细化到每一个IDC综合架的一个U的空间容量，实现了对IDC机房空间容量资源的有效管控。3、设计了适用于IDC机房精细化运维管理系统的专网组网模式IDC机房精细化运维管理系统的组网中，采用了智能化PDU实现了对IDC设备以及IDC综合架的电量采集，有效降低了IDC机房精细化运维管理系统的组网成本以及采集设备占用空间；同时采用IP化组网模式，有效简化了系统组网方案，降低了系统组网成本。此外，本组网方案绕开了机房监控系统，一方面避免了机房监控系统呈现非动力专业内容，从而减少了对机房监控系统的影响；另一方面，也减少了机房监控系统故障或调整对IDC机房精细化运维管理系统的影响。第5章 实际应用效果总结1、试运行效果目前IDC机房精细化运维管理系统还只在浙江移动温州分公司的杨府山五层IDC机房中进行试点与应用，以验证通过IDC机房精细化运维管理系统提升IDC机房精细化运维管理水平的可行性、效果，以验证IDC机房精细化运维管理系统是否具有推广价值。截止目前，在浙江移动温州分公司杨府山五层IDC机房中试运行的IDC机房精细化运维管理系统运行稳定，未出现异常情况，IDC机房的运维工作得到了有效的精细化管理，其中IDC机房配电资源数据、电量运维数据以及能耗数据的精确度达到99.5%（0.5级）以上， IDC机房配电资源数据、电量运维数据以及能耗数据的更新周期达到5s以内；机房空间资源数据的更新周期降至4小时，已更新的机房空间资源数据的准确度达到100%，待更新的机房空间资源数据被明确标示出来，其标示显示定位范围为某个IDC综合架；同时在此基础上能够100%准确地给出机房配电资源的预警与机房空间资源的预警，以指导IDC设备上电以及IDC机房资源管控，有效提升了该IDC机房的运维管理水平，实现了IDC机房运维管理工作的集中化、