为数据中心度身定制智能基础设施管理系统

罗森伯格亚太电子有限公司：孙慧永

前言：

        也许提及“智能基础设施管理系统”对许多业内人员说还比较陌生，行业中绝大部分人员更熟悉也更习惯将当前市场上的产品称为智能布线系统、电子配线架等。北美新版通信基础设施管理标准ANSI/TIA-606-B将正式提出智能基础设施管理系统的概念，在我们展开谈智能基础设施管理系统以前，我们从TIA标准发展定义上可以大致了解到智能布线系统的管理范围将有的发展方向，要求系统管理的内容与范围作进一步的提升，对于基础设施多方面的技术融合的要求更高。特别是对于数据中心基础设施的管理将有新的发展，本文将探讨智能基础设施管理系统当前相应的技术类型，以及应用在数据中心的智能基础设施管理系统的相应要求与发展方向。

 

传统智能布线系统的主体功能：

        智能布线系统产品从出现至现在已经有了近10年的发展，不同厂家所提供的软硬件与实现方式都不尽相同，这些年来用户在选择产品时普遍的感觉是雾里看花不知所措。但如果我们从总体智能布线系统实现的管理功能上来提取智能布线系统的管理要素，传统智能布线系统主体功能大致由以下所提及的6个方面组成：

 

一．电子化的高效工作单：帮助企业IT人员建立标准的网络运维管理流程，对网络设备端口移动添加和更改（MAC）统一由采用软件化界面并由电子化工作单的方式操作，使整体系统管理流程融入电子化工单内，提高管理效率。

二，图型化操作界面：智能配线管理系统软件界面采用更为直观的图形化界面，使IT管理人员只需要登录智能基础设施管理系统软件，可以全局浏览所有的被管理的元素，包括楼层平面CAD图、机柜内部的设备实时状态与设备端口占用状态等图形化的表达的界面，实现所见即所得的特性。

三，智能操作导航：智能配线管理系统的配线架每一个端口带有LED灯或管理器上的LCD屏显示，电子工作单下发任务后，相应配线架的端口以LED灯不同闪动状态或LCD上显示端口信息来指导管理人员现场操作。

四，网络实时监测与报警：管理器对配线架的端口进行不间断的监测或扫描，根据监测过程管理软件实时更新网络连接状态，当有非授权的操作时如端口断开或连接时，管理单元与配线系统现场LED灯或蜂鸣器处于报警状态，同时也会把非法操作的端口信息与物理位置信息实时的以邮件或短信的方式发送到管理员，使网络基础设施的安全管理更有保障。

五，实时准确的连接文档：网络管理与维护的过程中的设备连接变更，端口添加，设备移动（MAC），智能配线管理系统软件内的文档自动实时同步更新，用户随时查看到的连接文档信息都是最新的实时状态，使IT管理人员从传统纸质文档资料人工维护既耗时又耗力的管理中解脱出来。系统自动更新连接信息杜绝了人工书面记录出错的可能。

六，可实现网络远程管理：无论管理人员身在何处，都可以通过互连接网接入系统，实现远程的系统进行查找、管理与操作。对于有较多分支机构的企业，可以在总部实现集中化的管理，减少人力多地部署提升管理时效性，使各处IT系统环境与管理要求完全统一。

       传统智能布线系统技术主要为围绕整体布线系统提供管理服务，主体功能不论应用于商业楼宇还是数据中心都采用统一的类型。由于数据中心近些年来专业化程度越来越高，对于数据中心的管理出现了新的发展趋势如高密度、快速升级与扩展、模块化、绿色能耗控制等等，当智能布线系统上升到智能基础设施管理系统的时候，对数据中心的应用来说，专业化程度与管理范围需要进一步提升。

 

智能布线系统的主要技术模型

        我们上述主要从智能布线系统当前所实现的主体功能上提取的管理共性与要求，以便于大家对智能布线系统要实现的要求有一个比较清晰的认识。如果我们从当前智能布线系统现有市场产品与技术实现的方式上去看，虽然智能布线技术门类较多，但各种类型的技术最大的区别是信息读取的方式或称为信息传感方式不同，当前市场上主流智能布线技术不外乎于以下4种传感方式：

1，链路技术，在普通跳线中加入另外1&2根铜线用于传输扫描信号，插拔跳线时跳线两端配线架端口形成信号回路传给管理器，经由管理器与后台数据库通信作实时状态记录。链路技术中又分为端口带LED灯引导方式与端口不带LED而是采用管理器LCD引导两种类型，相比较下LED端口引导更为直观方便。采用链路技术方式的智能布线系统需要用双配线架的结构，推荐采用交叉跳线管理的方式，目前在市场中的智能布线系统采用链路技术的约占80%左右，也是目前应用最为广泛与成熟的智能布线技术。

2，RFID技术，在普通跳线上植入RFID电子标签，可以将相关信息预先存入到RFID的标签内，当带电子标签的跳线插入端口时，电子标签接近端口内的接收器时，可以透过微小的无线感应信号实时读到数据，采用RFID用于智能布线的是属于较新的技术型，目前还没有广泛应用，具本应用状况还有待进一步观察。

3，连接点识别技术CPID，在普通跳线上植入一个微型IC芯片，也可以预先将信息录入到IC芯片内，与RFID无线方式不同的是，CPID方式需要采用芯片上的金手指与端口内的额外增加的触针接触时读取数据，这种技术类型也是最近新采用的技术类型，具体应用状况也还有待进一步了解。

4，端口感应技术，采用普通跳线，在智能配线架的端口内已经内置了微动开关或红外线感应装置，当有跳线插入到端口时开关闭合或红外感应到相应的信号以判断端口状态，信号通过管理器与服务器数据库通信实时记录形成日志文件，端口感应技术也是比较早出现的智能布线系统应用技术之一。

       以上提到的四种信息获取的传感技术各有特点，但从智能布线系统的管理功能上来看，采用交叉连接的双配线架结构相对更容易实现完备的智能布线系统的管理功能，也才能对管理端口进行端到端的定义与实时管理，减少现场操作失误的可能性，提高安装的便利性，提升管理效率。这种架构特别是对于网络拓补较为复杂的数据中心的设备与设备之间的连接关系，交叉配线方式可以更加容易进行有效与有序的管理，经过这些年的智能布线系统技术的发展，绝大部分用户已经认同智能布线交叉配线管理的理念。

   

传统网络架构数据中心智能基础设施管理方式

        我们所提的传统数据中心主要以企业为满足自身数据业务要求自建类型的数据中心，如银行、政券、保险类的金融业,政府机关以及大型企业等。相比较传统的商业楼宇，数据中心对管理要求与本身网络重要性更高，部署智能基础设施管理系统可以获得更高的投资回报率。

         传统网络架构数据中心的网络采用TIA-942类型的布线拓补方式的构架，布线系统绝大部分采用EOR的管理方式，有明显的区域设置，如MDA（主配线区），HDA（水平配线区），EDA（设备配线区）等。根据智能布线管理的特点， MDA与HDA两大区域按标准要求设置成交叉连接（Cross Connection）方式，大型数据中心在MDA与HDA之间设置IDA（中间配线区），中间配线以光纤管理为主，MDA、IDA此区域宜采用智能光纤配线系统，同时此两区域也会有少量用于设备管理端口应用的铜缆，根据实际管理要求，也可增加铜智能配线架管理。而HDA主要采用铜缆为主，此区域采用智能铜缆布线系统，对于采用SAN FC网络配线区，同样部署智能光纤配线系统。EDA通常采用互连（Interconnection）方式，通常EDA区域直接连接设备，此区域通常不再设置智能布线系统，但在智能基础设施管理软件里面会将EDA区域具体信息录入，纳入到软件管理范围。我们大致可以根据数据中心的网络拓补制定出智能布线管理的相应图示，如下图所示：

        在传统数据中心架构下的数据中心对于智能基础设施管理系统的要求也有其自身的特点，其中有以下两点典型的要求：

1，传统型企业自建数据中心应用与租用托管类数据中心十分关注机柜密度与利用率所不同，自建型数据中心相比较下更注重网络应用的安全与可靠性。部分企业出于成本思考，并不一定对所有业务实时镜像备份，万一网络中断对其业务影响非常大。根据第三方统计报告，约有75%的网络中断的原因来自于网络物理层，而其中20%是由于布线系统造成的。所以用户对于智能基础设施管理系统的选择十分谨慎，虽然智能基础设施管理系统主体功能是可以提高管理的可靠性，但由于智能基础设施管理系统带有有源设备与器件，而有源部分目前业界大部分质保期限不超过3年。如果智能配线架有源器件出现故障更换时需要中断网络，那这对于数据中心用户来说是不可以接受的要求。传统架构数据中心用户可以接受智能基础设施管理系统本身有故障时，仅暂时中断智能基础设施管理功能，而不影响与打扰数据中心服务器与网络设备之的正常数据传输，达到在线维护与更换有源部件的要求。所以从这方面来看，不是市场上所有的智能布线系统可以满足为类数据中心用户的可靠性要求的。

2，企业自建数据中心用户比较关注应用智能基础设施管理系统初期工程模式导入的便利性。许多企业如金融行业的数据中心的网络应用比较复杂，智能基础设施管理系统固然在后期的运营维护中给IT管理人员带来很大的便利性，但项目完工初期将系统集成公司提交给用户的一大堆点位报表，测试报告，平面图纸等信息资料，如何将这一大堆原始数据快速与便利地导入到管理软件这对用户来说也是十分关注的要素之一。例如对于超过3000台服务器规模数据中心用户，用户通常希望3天内全部都可以完成数据的导入，数据可以成批便利进入，导入完成后可快速转为正常运维状态。目前市场上部分智能基础设施管理软件对于上述规模数据中心系统导入可能需要超过半个月的时间，这也是许多用户所无法容忍有时放弃采用智能基础设施管理系统的原因之一。对于数据中心的用户，智能基础设施管理软件需要有针对性的功能开发以更好地适应数据中心的管理特点。

 

虚拟化数据中心的智能基础设施管理方式

       随着云计算的数据中心共享IT资源池的应用服务模式成功的案例越来许多，数据中心虚拟化技术应用越来越广泛，除了服务器虚拟化外，网络设备也开始越来越多的采用虚拟化技术，采用虚拟化技术的数据中心网络架构与传统数据中心有较大的差异。云计算虚拟化数据中心为降低延时，普遍采用二层网络架构，服务器端大量采用TOR的网络架构，与传统EOR不同，TOR架构每个服务器机柜单独配置接入层交换机，使得TIA942中定义的HDA与EDA融合在了一起。如下图为虚拟化数据中心的其中一种胖树型的架构作为举例：

图片来源：TIA942-A-1标准草案

 

        云计算数据中心规模通常较大，相比传统架构的数据中心，单个机柜的服务器密度部署更高。根据笔者了解，有些云计算数据中心采用定制化的服务器，单个机柜达到40-80台服务器，每个服务器机柜内配置接入层交换机，接入层交换机配置在机柜顶部，机柜内部服务器端口直接采用跳线与接入层交换机互连。与传统数据中心的网络架构不同，在MDA或IDA区域将由多台互连交换机替代核心交换机，而每台互连交换机与所有的接入层交换机相连接，这将导致在MDA区域汇集大量的光纤配线，而且连接关系与结构十分复杂。

        从上述的胖树型虚拟化数据中心中可以看到，接入层采用跳线直连的方式连接到接入层交换，数据中心布线中的HDA已经不再存在，智能基础设备管理系统硬件设备在此处同样可以省略，因为以机柜为单位的内部的线缆连接关系不再复杂。有些模块化数据中心采用以机柜为单位的生产线定制模式，出厂时已经在机柜内连接完成。从这方面来分析，虚拟化数据中心接入层的网络基本可以省去智能基础设施管理系统的硬件管理，但此处还是可以通过智能基础设施管理系统的软件系统对内部连接线缆相应的标识进行有效管理。而在接入层的上一层网络互连交换那一层，此类数据中心与传统数据中心不同的是将会有数量巨大的光纤进行汇集管理，根据机房规划的不同，通常布线管理设置在IDA或MDA，而且此处的光连接关系比传统数据中心更加复杂。智能基础设施管理系统在此处十分有必要进行管理，智能配线光纤配线系统将大量部署于此处。

        虚拟化数据中心对于智能基础设施管理系统的要求也有其相应的特点，我们简要归纳如以下几点：

1，云计算虚拟化数据中心对于网络单点故障与传统数据中心相比较可靠性要求反而更低，但对于管理密度要求较高。这是由云计算的特点决定的，当某单台设备有故障时，所有的计算能力会自动分摊到其他的服务器上去，不会造成正常的数据传输与应用程序无法执行的问题。由于在虚拟化数据中心的MDA或IDA会有数量巨大的路由、复杂的光纤需要管理，相对来说，虚拟化数据中心非常注重管理的密度与管理灵活性。要求智能光纤配线架要有足够高的密度，由于是主干光纤管理，势必要求与当前数据中心布线方案普遍与高密度40G/100G MTP/MPO的主干连接方式能够兼容。传统1HU 48芯的光纤管理密度已经显得密度不足够，至少会需求1HU72芯以上的LC类型的智能管理要求。为了满足管理的灵活性要求，智能光纤系统的管理尽可能采用模块化的结构，同时也有利于智能配线管理资源提高利用率。

2，云计算数据中心规模较大，管理端口数量多，要求数据中心智能基础设施管理系统的实时性要求更高。当智能基础设施管理系统管理的网络端口数规模如超过8000以上时，从现场发现问题到管理人员从软件上获得信息的同步时间通常需要控制在5秒钟内得到响应。传统智能布线系统对于超过8000点大规模的网络响应时间太长，有的可有会超过几分钟，这样的反馈时间对于云计算数据中心的实时管理是不能提受的。因为这将大大降低了现场执行的效率，特别是影响批量处理的电子工单的现场操作时效，也影响意外出现的破坏问题不能在第一时间得到最迅速处理。

 

智能基础设施管理系统应用于数据中心的专业化趋势

        从我们通常所说的智能布线系统的命名提升到智能基础设施管理系统的概念后，让管理的范围有了进一步扩大的发展空间。虽然ANSI/TIA 606-B所定义智能基础设施管理系统并不限定于数据中心的管理，同时也适用于智能楼宇的应用。但实际从专业化的发展方向来看，我相信以后还是会有各自的进一步的专业化要求，除了上述提到的智能布线系统对于数据中心的管理来说，传统型架构与虚拟化架构的管理已经有所不同的要求。除此之外，对于数据中心的基础设施管理只要是基于IP的平台的基础设施都是可以统一的软件接口融合管理，如下作部分举例：

1，更加有用的资产与统计报告：将智能基础设施管理系统采用SNMP协议与网络设备通信，IP地址与设备MAC地址关联，可以将网络层的报告与智能基础设施管理系统的物理地址管理相结合，可以方便地得到设备的端口利用率与闲置率，且可以快速定位所要查看设备物理位置等。

2，数据中心实时能耗的管理：智能基础设施管理系统软件开放通讯接口与智能PDU管理融合，可以快速查询与管理到每个机柜及每台设备的实时的功耗与电流量状况。可以给IT人员快速决策哪些机柜还有空余的PDU空间、机柜机架安装空间以及机柜供电能力富余量等，以便于IT人员判断后续设备的升级与扩展空间。

3，机柜温度实时监控：对于各个机柜内安装的温度传感器回传的温度状况，采用统一的通信协议后，智能基础设施管理系统软件可以读到实时状态数据，当温度达到设定门限时自动报警，管理软件可以快速定位温度过高的机柜便于及时处理。

 

结束语

       近年来随着数据中心的管理要求越来越高，用户对于智能基础设施管理系统关注度不断的提高，据布线联盟网的2011年市场调查报告中表示，分别有49.69%和47.2%的受访者将“预连接光纤”和“智能布线系统”视为数据中心布线方案中必不可少的重要产品类型。随着ANSI/TIA-606-B标准的正式发布，智能基础设施管理系统的应用将为更加广泛。基于数据中心的管理特点，智能基础设施管理系统的具体管理功能不论是硬件还是软件将需要有进一步的专业化。智能基础设施管理系统将不再仅仅局限于对于布线系统本身的管理，而需要支持与融合多种应用功能，可以预见的是部署智能基础设施管理系统的数据中心的管理今后将更加“智能”。

文献摘要：

1，《浅谈云计算数据中心对布线系统的影响》 孙慧永 2012年2月

2，ANSI/TIA-942A-1 Data Center Fabrics draft 2012.03

3, 《2011年中国综合布线市场发展报告》布线联盟网 2012年 6月