数据中心运行可视化平台项目技术方案v10.docx
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数据中心运行可视化平台项目技术方案v10
数据中心运行可视化平台
技术方案
北京优锘科技有限公司
2015-08-13
第1章项目背景
随着业务的飞速发展，IT规模也越来越庞大而复杂，为保障IT系统的正常运行，针对各类管理对象已完成了监控系统的基础建设，关注各类管理对象的数据采集、异常报警，并取得了良好的监控效果。
在建设过程中，比较缺乏从统一可视化的角度，整合监控数据，构建整合的可视化操作平台。
目前监控系统的操作方式和使用界面在易用性、友好性方面有待进一步提升，充分发挥监控平台对日常工作的支撑作用。
存在如下问题：
监控展示缺乏从业务到IT的端到端全景视图，各个技术团队只能看到管理范围内的监控对象和内容，缺乏对关联业务和所依赖基础设施的关联分析和可视化管理能力，对系统整体的理解存在一定偏差。
应用系统监控缺乏全景视角，各个系统采用独立监控的方式，无法从应用端到端管理的角度，实现跨系统的监控分析和可视化管理，在出现应用系统运行出现故障时，无法快速定位到发生故障的根源应用系统，同时，在一个应用系统监控报警时，无法判断其所影响的关联应用系统。
应用层监控与系统层监控整合程度较低，当应用系统出现故障时，无法快速定位是应用本身问题，还是所支撑的IT组件问题。
同时，在系统层面出现故障时，无法直观评估其所影响的应用系统范围。
系统层监控与物理层监控脱节，当系统层出现故障时，无法定位其所依赖的基础设施和硬件设备。
同时，当物理设备出现故障时，无法判断其所影响的系统平台范围。
因此，在统一可视化监控平台的建设过程中，会着力从“平台整合，组织结合，用户友好”的角度出发，借鉴先进数据中心可视化监控管理的理念，结合实际情况，引入业界领先的前端工具平台，构建直观易用、功能完备、体系统一的新一代可视化监控平台。
第2章建设内容
2.1地理位置可视化
实现GoogleEarth式的地球立体全景展示，以直观互动的3D可视化交互技术，悬浮方式显示多个数据中心节点3D机房管理场景，并可点击场景效果图进入该数据中心或节点的3D虚拟仿真管理场景。
支持GoogleEarth式层级化递进地进行全球级浏览、国家级浏览、省区级浏览以及城市级浏览。
结合各数据中心真实的地理位置数据和静态管理信息，地理位置可视化平台会以节点方式准确、直观地展现和管理跨地域的各个数据中心节点。
支持以点击方式进入相应的数据中心3D管理场景，查看浏览机房的3D虚拟环境。
2.2数据中心可视化
以3D形式展现数据中心的建筑机房布局、基础设施设备及IT设备设备，可与IT监控管理系统集成，实现3D场景中IT设备状态、性能及告警信息，可与机房动环系统（包括：
环境监控、电力监控）、楼宇自控、安防监控（包括门禁监控、视频监控）、消防监控集成，展示冷冻机、空调、UPS、PDU、视频摄像头、温湿度探头、烟感等设备的监控告警信息。
具体建设内容如下：
2.3IT架构可视化
以3D形式展现IT架构的端到端视图，包括业务、应用、软件、服务器之间的关联关系及应用和主机的监控告警信息。
可实现与3D数据中心物理环境的无缝衔接，定位到设备所在的机房。
功能范围：
业务交易可视化、应用关系可视化、应用架构可视化、应用组件可视化、基础设施可视化、监控数据可视化。
集成范围：
CMDB、网管监控、主机监控和应用监控等。
第3章建设目标
针对数据中心的日常运维管理，本项目能够充分利用最新的计算机图形技术，基于3D虚拟现实的最佳表现形式建立IT管理的可视化平台。
可视化平台是统一IT管理系统的数据展现平台，也是重要的信息交互和获取界面，更是IT运维管理走向可视化管理的重要基础。
本项目通过3D技术实现对数据中心的真实展现，能够实现基于三维环境对数据中心、机柜和各类设备的管理功能，构建数据中心环境、设备和管理信息的可视化平台，集成现有的数据中心环境监控系统、网络监控系统和主机监控系统，实现所有资产对象的管理及相关监控信息整合展示，让相关管理人员清晰直观的掌握IT运营中的有效信息，实现透明化与可视化的管理。
可视化管理能让IT的资产配置信息和运行状况更加直观，使复杂的IT信息变得易于表达、理解和传播，从而消除IT运营过程中不同角色之间的认知偏差和监管盲区，实现管理的透明化，更进而有效提升资产管理与监控管理的效率，真正实现一个立体式、可视化的新一代数据中心运行管理系统。
第4章解决方案
能够充分利用最新的计算机图形技术，以3D虚拟仿真的最佳形式实现对数据中心的真实展现，能够实现基于3D环境对机房的运行情况进行实时监控，同时可以支持充分的针对机房、机柜和各类设备的管理功能，真正实现一个立体式、可视化的新一代机房运行管理平台，充分满足端到端IT架构的展现需求，本期项目将实现以下内容：
4.1地理位置可视化
本项目主要实现GoogleEarth式的地球立体全景展示，依据真实的经纬度信息展示的多个数据中心节点的地理位置分布，并结合直观互动的3D可视化交互技术，通过点击“数据中心机房场景效果图”进入该机房的3D虚拟仿真管理场景。
4.1.1位置分布可视化
实现GoogleEarth式的地球立体全景展示，以直观互动的3D可视化交互技术，依据真实的经纬度信息展示多个数据中心节点的地理位置分布。
实现GoogleEarth式的地球立体全景展示，以直观互动的3D可视化交互技术，层次化递进地各层级网点机构位置信息
4.1.2分级浏览可视化
以直观互动的3D场景浏览技术，层次化递进地实现全球级浏览、国家级浏览、省区级浏览和城市级浏览，逐层以图标方式或数据板方式展现各层级范围内的节点。
在全球地图立体全景展示，浏览国家级相关网点机构信息
在中国地图立体全景展示，浏览省区级相关网点机构信息
在省级地图立体全景展示，浏览本省内各地市级网点机构信息
4.1.3场景浏览可视化
实现GoogleEarth式的地球立体全景展示，以直观互动的3D可视化交互技术，展示当前场景范围内的节点，并可以节点方式、悬浮方式等显示各节点的关键信息，并支持以点击方式进入各节点相应的管理界面或3D管理场景
多中心虚拟仿真：
实现uEarth地理信息机构网点与物理环境三维虚拟场景互连互通功能。
在GoogleEarth式的立体地球背景上，悬浮出现多数据中心节点的场景效果图，并可点击场景效果图进入该数据中心或节点的3D虚拟仿真管理场景。
4.1.4网点配置可视化
多中心地理位置管理实现多个应用机构物理场景在GoogleEarth式的地球立体地理信息地图上位置信息摆点配置及节点对应数据中心关联配置。
地理位置分布配置：
在GoogleEarth式的地球立体地理信息地图上，对用户两地三中心的所在的地理位置分布摆放配置。
4.2数据中心可视化
以3D形式展现数据中心机房所在建筑、机房布局、设备及网络链路，实现3D场景中设备及网络链路的可视化管理。
实现以机柜为单位的数据中心机房容量管理，对于机柜的空间、电力和承重等容量信息进行统计和展现，并与主机监控、网管监控和日志监控系统集成，实现对设备性能、告警的实时监控。
4.2.1环境可视化
将目前数据中心机房的物理环境做虚拟仿真，从机房到机柜、机柜内IT设备及数据中心机房的各类基础设施。
根据建筑图纸和机房实际部署情况建立完整楼层、机房、设备部署情况及动力环境等附属设施的直观3D展示场景。
为数据中心机房基础设备管理提供与实际情况相一致的3D可视化管理环境和统一的用户访问界面。
系统所有展示效果要求全3D方式，包括：
建筑3D可视化：
建筑外观，楼层结构，机房结构和内部装修；
机柜级设备3D可视化：
机房内部所有机柜级IT及配套设备，如独立小型机，独立存储设备，供配电设备，空调设备，UPS，监控设备等；
机柜内设备3D可视化：
机柜内的各类IT设备，如机架式服务器，存储，网络设备，安全设备等；
设备和线缆的3D可视化：
主要设备的前后面板并独立表现其端口；机房内部的网络线缆（基础、端口跳线）和供电线路。
3D模型要求：
机房3D模型：
展现机房楼层的结构布局和典型特征；
设备3D模型：
通过模型可以明确识别设备品牌和型号，支持数据中心机房机房已有设备的前后面板展现。
4.2.2资产可视化
可采用Excel导入方式，将各个机柜及机柜内设备的基本配置信息纳入可视化平台，通过任何物理可见的设备就可查找到相关的配置信息，通过任何一条配置信息也可以查找到相关设备，完成资产配置可视化。
信息查询：
支持在3D可视化环境中通过鼠标点击操作实现对设备台帐信息的直观查询。
机柜搜索、定位:
通过输入机柜模糊查询条件检索机柜，系统在当前视图范围内列出符合条件的机柜名列表。
根据用户选择的机柜进行定位，未被选择的机柜以虚化表示。
机柜模糊查询的条件包括此机柜所有资产信息属性名称。
设备搜索、定位：
通过输入设备模糊查询条件，系统在当前视图范围内列出符合条件的设备ID列表，并根据选择的设备进行设备定位，未被选择的设备以虚化表示。
设备模糊查询的条件包括此设备所有资产信息属性名称。
设备位置跟踪：
当上架设备物理位置发生变化时，在3D场景中自动变更设备物理位置。
设备信息管理：
支持基于现场实际机柜布局和已有设备台账数据自动生成机房3D场景。
在相关场景中，机柜间的位置关系、设备在机柜中的位置与实际中的布局一致。
设备端口管理：
以3D可视环境中直观展现实现配线架，和设备前后面板、端口占用情况的直观展现和信息查询。
4.2.3配线可视化
可采用自管理或集成其它CMDB或资源管理系统的方式，将各个机柜内设备的连接信息信息纳入可视化平台，通过任何物理可见的设备就可以查找到相关的链路信息，通过任何一条链路信息也可以查找到相关设备端口信息，完成链路配置可视化。
按设备连接查看：
查看一个设备的所有对外的网络连接，包括经过的每一个中间设备的每一个端口信息。
按线路连接查看：
查看一条网络链路的所有跳线信息，包括经过的每一个中间设备的每一个端口信息。
线路维护可视化：
支持在3D可视化环境中手工拖拽进行网络管线的维护操作。
设备端口管理：
以3D可视环境中直观展现实现配线架和设备前后面板和端口占用情况的直观展现和信息查询。
设备链路管理：
以3D可视环境中管理设备之间的物理连接关系。
包括：
跳线查询和展示、基础布线查询和展示、链路查询和展示。
4.2.4容量可视化
将数据中心机房机房的机柜剩余空间、机房的各个区域的承重情况、电力负荷等以图景形式展现，以便数据中心机房应用运维人员快速掌握机房情况。
支持对机房容量的可视化管理，包括机位、U位、承重与功耗等，对相关的容量数据需要按图形进行可视化展现，并能进行容量统计，包括总容量与已用容量。
空间统计及查询：
在3D可视化环境中支持对机房中所有机柜的连续可用空间分布查询，统计结果能够在3D环境中以柱状图方式直观表现。
功率统计可视化：
在3D可视化环境中支持机房机柜额定功率分布统计，能根据不同的颜色区分相关的机柜功率大小；支持对机房机柜功率的分布图可视化渲染展现。
承重统计可视化：
在3D可视化环境中支持对机房承重分布情况统计，能够以柱状图方式直观展现数据中心机房机房中每个机柜的承重状态，方便管理员实时了解机房布局并进行有效调整。
4.2.5监控可视化
数据中心机房现有多个监控子系统，包括网管监控、主机监控和日志监控等。
所有监控系统协同运行，相互补充，共同监控着数据中心机房的各项指标，为数据中心机房全天候的安全运行保驾护航。
但是各个监控子系统之间相互独立，在发生故障时无法有效综合各方面的告警情况，帮助故障的分析处理，大大降低故障排除效率，所以需要一个统一的监控平台对多个监控子系统进行良好整合集成。
各类监控数据可以用图层的方式进行叠加显示。
与网管监控系统、主机监控系统进行集成展示：
以便在可视化平台上实时展示设备的告警信息，能查看设备CPU、内存等使用信息。
设备性能监控信息展示：
通过3D视图展示设备监控到的性能数据信息；
设备告警监控信息展示：
要求机房的所有告警信息在机房3D展示界面上实时展示。
与日志监控系统集成展示：
能在设备上实时展示设备的日志信息。
设备日志信息监控展示：
通过3D视图的展示设备监控到的日志数据信息；
日志告警监控展示：
要求机房的所有告警信息在机房3D展示界面上实时展示。
4.2.6演示可视化
在物理环境仿真再现的基础上，提供灵活强大的可视化展示功能，可以实现数据中心机房基础设施多样化的展示需求，如逻辑关系表达、模拟故障、PPT整合及自动巡检及演示路线定制等。
自定义动画：
系统要提供非常易用的动画制作功能，用户可以自定义生成流畅生动的演示动画，可用于数据中心机房介绍、巡检路线示意和应急预案展示等日常运维工作。
交互式演示汇报：
系统要支持用户将多段动画嵌入PPT演示文档中，实现PPT与三维仿真场景的双向互动，以丰富生动的手段实现最佳演示汇报效果。
扩展能力：
要求支持未来的IT逻辑系统及应用架构三维展示等。
4.3IT架构可视化
在应用全景图（IT逻辑宇宙）的基础上，通过层次模型，提供自应用系统至IT基础设施的交互式端到端IT管理视图，直观展示组件配置信息以及关联关系、IT组件与基础设施的映射关系，生成基础设施定位视图，并通过和监控数据基础，形成整个动态监控的IT逻辑宇宙。
4.3.1业务交易可视化
以业务交易流为主线，梳理应用系统对外的IT服务提供渠道，以及支撑应用系统业务运转的后台接口系统，形成应用系统业务的交易全景图（IT逻辑宇宙），识别在全景图（IT逻辑宇宙）中各条线的关键业务系统，形成系统间的影响分析框架，绘制成最上层的IT逻辑宇宙。
4.3.2应用关系可视化
业务关系视图能够直观反映应用系统模块间，以及跨应用系统的交易调用路径，清晰区分交易上游应用和下游应用。
当交易出现问题时，能够自上游至下游，跨系统、跨模块的定位故障应用和影响范围。
当应用系统或模块运行出现问题时，能够自下游至上游清晰的圈定潜在的影响范围和业务交易类型。
业务关系视图既可以通过在线编辑平台定义，也可以由数据驱动自动生成，根据运维管理需求，既可以显示大而全的应用系统全景，又可根据管理范围和各类实际需求，选择关注的部分应用系统，实现重点突出的个性化应用系统交互视图，无需任何开发工作，简单拖拽即可实现视图对象、布局和样式的更新。
4.3.3系统架构可视化
在实现跨系统的应用监控全景图的同时，可视化监控系统可针对应用系统进行拆分解构，基于应用系统的逻辑架构、技术架构和交易数据流设计，理清应用系统的应用组件及关联关系，在应用系统内部，完成组建模块关联关系和交易流转步骤的可视化，可以对聚焦的一个或多个应用系统实现重点分析。
针对重点应用，分析应用系统所包含的组件、模块等信息，通过实际管理数据，生成不同类型的应用架构视图，反映应用系统的模块划分、逻辑架构、运行架构等，实现对重点应用的精细化、可视化管理。
应用系统内部架构同样支持在线编辑和数据驱动自动生成两种模式，系统实施及维护人员只需专注于关联关系梳理，监控视图支持多种定制化的展示方式，以满足不同人员的个性化管理习惯。
4.3.4应用组件可视化
以应用为单位，自顶向下的梳理应用系统所依赖的各级IT组件，如中间件、数据库、服务器等，以及各层IT组件之间的依赖影响关系，生成IT组件可视化管理视图，当任意IT组件变化时，可视化直观呈现其所影响的应用系统。
基于应用系统的部署架构，梳理与各个应用组件相关联的软硬件配置信息，按照依赖关系分层组织应用实例依赖的运行时环境和各级资源容器，并依照所采用的高可用和负载均衡扩展机制组织各层IT组件集群，完成软件和系统平台层面的立体模型构建，构建完整的IT逻辑宇宙。
4.3.5基础设施可视化
IT基础设施层由存储、网络、服务器、各类IT专用设备，以及机房设施等管理对象构成，是上层系统平台（IT逻辑宇宙）的基础。
IT基础设施建模分别从逻辑抽象和物理描述两个角度进行：
在逻辑模型层面，各类基础实施分别形成各种类型的资源容器或整合资源池，比如存储资源池，虚拟机计算资源池，网络接入资源池等，根据实际的资源分配信息，构成与上层系统平台的依赖影响关系，提供精细化可用性分析和容量规划的基础；在物理模型层面，如实描述各类设备的资产属性和物理部署信息，与机架、机房以及风火水电等基础环境管理要素共同构成机房管理全方位立体视图。
构建IT逻辑组件与基础设施物理设备之间的关联关系，通过IT逻辑组件可以直观定位其所依赖的基础设施物理信息、相关环境信息以及机房具体定位。
4.3.6监控数据可视化
可视化IT监控面向业务和IT，从众多个应用系统中划分出应用系统运维分析的系统边界，分析应用系统所支持的外围接入渠道、上下游支撑应用，以及应用系统系统组件。
最终延伸到系统、设备及网络等IT基础架构，形成以应用组件为分析对象的FTA（FaultTreeAnalysis）分析树。
当捕捉到系统事件后，形成自下向上，自右向左的影响传导路径，以及反向的故障定位路径。
主要针对告警事件、监控指标进行可视化定制，保存监控历史数据供性能曲线图等统计类形式展现以及历史告警事件的查询。
监控数据可视化将帮助数据中心机房整合分散的监控工具，实现监控工具、监控数据的价值最大化，真正改变监控数据孤岛现象，建立统一监控信息界面。
4.4第三方系统集成
可视化管理平台通过与IT网管系统、IT主机监控系统等第三方系统进行有效集成，主要实现以下的功能：
1、告警事件的统一展现
能够以设备对象编号为唯一标识，有效整合IT网管系统、IT主机监控系统等第三方系统的告警事件，为运维人员提供一个统一的告警监控管理界面。
2、各系统监控数据的统一集成展示
可视化管理平台需要以设备对象编号为唯一标识，把现有的IT网管系统、IT主机监控系统等第三方系统的监控信息，实现以设备对象为基础的监控信息集成展示。
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