数据中心场景构建及运维信息可视化的构建和实现

PAGE2PAGE1数据中心场景构建及运维信息可视化的实现摘要：大数据时代虽然便利了人们的生活，给数据中心的建设带来了巨大的挑战。数据中心的设备数量以及所承载的海量数据让数据中心的管理工作日益繁重，数据中心管理的智能化和可视化可以大幅度减轻数据中心管理工作的强度本系统研究了基于WebGL技术及其3D开发引擎的数据中心3D可视化系统，并运用B/S架构对其进行了实现，本方案是一个可行性较高的方案，为其他类似数据中心3D可视化系统的研究提供了方法和参考意义。关键词：数据中心；可视化；场景；运维；构建引言大数据时代虽然便利了人们的生活，给数据中心的建设带来了巨大的挑战。数据中心的设备数量以及所承载的海量数据让数据中心的管理工作日益繁重，数据中心管理的智能化和可视化可以大幅度减轻数据中心管理工作的强度，提高数据管理中心运维管理的效率，降低数据管理成本，也能够大幅度地提高数据中心安全运行的能力。[1]本文以某省国网数据中心场景构建以及信息可视化地实现为例，探讨了以WebGL技术为基础的数据中心三维可视化构建和实现的具体方案。1场景构建和信息可视化构建的技术1.1数据中心场景管理技术对于数据中心场景三维可视化来说，场景管理是最重要的部分。与普通室内场景相比，数据中心场景往往大而且复杂，可能包括几百个机柜，每个机柜中又有多个设备，每个设备又由很多面组成，整个场景的面数可达几十万个。场景管理的主要任务是组织场景中的静态、运动物体之间存在的相互关系并构建这些关系与其他模块的关联关系。目前场景管理算法以面向性能与面向交互作为两大发展方向，前者以：基于二叉空间分割四叉树、八叉树、包围体层次为代表，后者以基于场景图的场景管理算法为代表。[2]1.2数据中心运维信息可视化技术目前在国内外，虽然也有一些数据中心三维可视化管理系统，但他们都是基于C/S(Client/Server)模式，通过三维制作工具，缺乏实时性和交互性，且是开源的。目前实现三维可视化的技术有很多，如需要安装插件的VRML、X3D、Flash、OpenGL等技术，不需要安装插件实现3D的技术有CSSTransforms、SVG（可缩放矢量图形），以及最近初露锋芒的WebGL技术。在众多技术当中，AdobeFlashPlayer11、微软Silverlight3.0也都已经支持GPU加速，但它们都是私有的、透明的，而WebGL是一个开源免费的三维技术。[3]2数据中心三维可视化场景构建的内容和过程2.1可视化场景构建的内容通过对数据中心场景特性及对现有的场景管理的内容进行研究，明确了数据中心运维三维可视化场景管理内容如下：1、对数据中心三维可视化场景中物体显示状态控制、场景组织及渲染管理的传统场景管理需求。2、由于运维人员需要查看数据中心运维积累的大量数据（例如：数据中心温湿度采集数据、配电柜三相电流、电压、功率采集数据等）及其分析结果，所以数据中心三维场景管理需要对场景中交互需要实时访问和调用大量运维数据进行管理，以加快场景的数据访问速度，实现运维数据的可视化分析展现得快速实时化。3、数据中心场景需要进行电力企业信息运维产生电力大数据可视化分析展示及运维状态可视化展示，场景显示与运维数据息息相关，场景管理需要支持不同运维数据展现下的多种显示状态实时切换。2.2可视化场景构建的过程2.2.1数据中心场景概况和实景图示据中心三维可视化场景以南方某省国网通信公司的数据中心真实场景为参考场景，该数据中心的总体示意图如图1所示，其承载国网通信所有业务系统的正常运行，具有较高的参考价值。图1数据中心的总体示意图数据中心三维可视化场景的构建过程如下图所示。数据中心面积156.24平方米（12.6m*12.4m），设备类型包括：刀片机、小型机、工控机、国网信息系统专用服务器、磁盘阵列、磁带库、光盘库、路由器、交换机、负载均衡器、集线器、无线接入设备、协议转换器、防火墙、防病毒网关设备、入侵监测设备、入侵防御设备、漏洞扫描设备、VPN设备、网络隔离设备、UPS、空调、专控类终端、采集类终端、作业类终端、维护类终端、机柜－配线架、温湿度传感器、烟传感器、漏水传感器、门禁系统等。2.2.2数据中心场景构建的步骤在对省国网信通公司数据中心进行实地调研的基础上，完成数据中心三维虚拟场景的构建：首先根据数据中心室内环境草图确定了数据中心中机柜、空调、电源及接线架、照明、门禁等在场景中的位置；然后根据实地拍摄的图片及数据中心台账数据确定了数据中心中所有的在运行设备型号，根据型号查找相应的设备信息，对数据中心设备进行建模；最后，根据各设备所属机柜数据对数据中心设备进行精确定位。2.2.3数据中心可视化场景的构建数据中心3D可视化系统是一个基于WebGL以及其3D引擎Three.js开发的信息监控和展示平台，因此三维场景的搭建和设计是系统开发中非常重要的内容。根据系统的需求，数据中心3D可视化场景分为两个部分：机房场景和复杂设备资产模型。使用WebGL的3D开发引擎Three.js可以完美的搭建出机房场景，例如围墙、门窗、外围装饰等，但是对于机房内的复杂资产设备和相关服务器需要借助三维模型制作工具来完成。另外，为了更加真实的比拟线下机房的场景和设备，需要对模型的建模方式进行选择。使用Three.js构建模型不需要考虑单位换算问题，可以根据场景随时调整，与Three.js编程的方式搭建机房场景不同，通过三维工具制作模型要考虑单位尺寸的问题，因此需要根据线下机房中设备的真实比例进行单位换算。[4]对于机房三维设备模型制作工具的选择，大家比较熟知和常用的有3dsMAX和Unity3D，但是它们体量比较大，使用起来也比较繁琐，更重要的是其导出的模型并不是Three.js所支持的模型文件格式。本系统选择了轻量级的开源软件Blender作为设备模型制作工具，具体制作步骤如下所示：1.机房三维模型采用Blender工具进行制作，对模型实体进行编辑，尺寸调整，渲染等操作来构建合适的设备模型；2.完成了设备基本的建模后，需要通过PS对模型的贴图进行编辑，然后对模型进行纹理材质的渲染，材质为mtl文件；3.最后将制作完成的模型导出为需要的文件格式供Three.js进行读取使用。对设备模型实体的操作如图2所示。图2数据中心设备可视化构件图3运维信息三维可视化功能的架构和实现3.1数据中心运维信息的内容数据中心运维信息主要包括数据中心运维管理工作中固有的设备资产信息及产生的数据中心布局位置信息、动力环境信息以及巡检信息，各主要信息分类下又包含多个子类信息，具体关系如图3所示。图3数据中心运维信息的数据关系3.2运维信息可视化功能的方案数据中心运维信息主要是由运维管理人员在定期巡检过程中检查数据中心有无设备故障、空调故障、摄像头故障、门禁故障、电源线路故障、网线线路故障等故障情况而产生的信息。在各个故障信息中用“N”表示正常状态，其他异常用具体文字表示，在巡检信息中还包括具体的时间记录和巡检人员记录，因此是一种字符串数据信息。在数据中心运维管理过程中，运维人员通常需要查看的各个设备有无出现异常运行或故障，及相关的巡检工作是由何人完成。在数据中心三维可视化场景中，运维人员通过启用虚拟巡检功能，以第一人称视角查看相应空调、机柜等巡检信息的可视化结果。[5]因此，本研究通过数据中心运维过程中产生的巡检信息确定相应设备的巡检情况，运用三维可视化模型及标签的方式展示数据中心的空调、机柜、摄像头等设备的最新巡检状况信息，过程如图4-9所示。数据中心的巡检信息主要是数据中心定期人工巡检过程中产生的日常巡检表的故障记录信息。数据中心的巡检管理工作主要由服务器检查、系统数据库备份及软件系统检查、网络设备检查、网络状态的检测及设备隐患的查找、故障的排除组成，具体如下：（1）电源、UPS：检查供电情况及UPS工作、指示状态是否处于规定状态。（2）服务器：检查服务器在运行中是否发生故障，服务器（磁盘阵列）硬盘灯指示是否正常。（3）运行环境：检查数据中心空调工作状态及环境温度。（4）网络设备：检查网络设备的工作状态，包括交换机、防火墙及附属设备等。（5）网络通道：检查内外网的网络通道的工作状态，包括电力企业内部局域网、企业内网与Internet、企业与各兄弟合作企业的网络通道状态。（6）无线通道：检查无线通信是否畅通。（7）Oracle、Mysql等数据库：检查信息系统服数据库服务运行状态是否正常。4小结本系统研究了基于WebGL技术及其3D开发引擎的数据中心3D可视化系统，并运用B/S架构对其进行了实现，本方案是一个可行性较高的方案，为其他类似数据中心3D可视化系统的研究提供了方法和参考意义。随着互联网技术的快速发展，尤其是大数据时代的到来，信息呈几何倍增长，大量的数据需要依靠机房及其服务器进行存储和管理，数据中心由此而生。在数据中心发展的过程中，模块化、信息化、绿色化、虚拟化也越来越受到大家的关注。以上作品的著作权为本作者所有，仅供参考，严禁抄袭，需要全套资料或者专业辅导请联系作者：QQ：2993571832微信：lxj1234511参考文献崔贺.数据中心建设和运维方案的经济性的分析[J].信息与电脑（理论版）,2018(15):148-149.杨江涛.虚拟现实技术的国内外研究现状与发展[J].