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数据中心智能运维管理平台探索
  • 数字经济加速发展,数据中心作为关键基础设施,其规模、能力和运维复杂度同步提升。伴随物联网、AI、数字孪生等新技术快速突破,驱动数据中心智能运维管理平台实时监控、容量预测、节能降耗等智能运维管理需求落地。本文简要阐述了数据中心基础设施智能运维管理平台的技术演进,结合数据中心运维管理体系建设以及智能化运维管理转型经验,提出了智能运维管理平台体系化构建思路。
  • 一、数据中心智能运维管理平台的发展历程与技术影响

    数据中心智能运维管理平台的演进,始终与信息技术的发展同频共振,其历程主要划分为三个明确的阶段,每个阶段都伴随着标志性技术突破和运维理念的革新。

    1)自动化奠基期(2010-2015年)

    这一阶段的核心特征是实现基础设施运维任务的标准化与自动化。随着数据中心规模的快速扩张,传统依赖人工巡检和本地化监控的运维模式面临效率瓶颈。各类监控系统通过数据采集器与传感器对接,实现了对供电、制冷、安防等系统的集中数据采集,初步解决了“人少设备多”的矛盾。但此时的系统多为孤立工具的简单堆砌,呈现“监控孤岛”,这一时期的数据中心综合监控系统普遍存在数据传输延迟问题,直接影响运维效能,且监控系统依赖静态阈值管理,常导致误报和漏报现象\[2\]。

    2)智能化萌芽期(2016-2020年)

    大数据与机器学习技术的引入标志着运维进入智能化探索阶段。该阶段动环监控系统实现了多维度数据的初步整合,机器学习算法开始应用于能效优化和设备预测性维护。例如腾讯数据中心与清华大学合作,采用LSTM模型对UPS蓄电池进行预测性维护,故障预测准确率达到98%,平均可提前15天发出预警\[3\]。但该阶段的智能化技术应用多局限于单一场景,缺乏端到端的智能决策能力\[4\],且数据质量参差不齐,模型泛化能力有限。

    3)自智化爆发期(2021年至今)

    以生成式AI、数字孪生、边缘计算为代表的新技术集群推动运维进入高度自治新阶段。生成式AI突破了传统机器学习的模式限制,数字孪生技术实现了物理设施与虚拟模型的实时映射。边缘计算与5G技术的结合则大幅降低了实时数据处理延迟,智能网关驱动的边缘自洽架构可在毫秒级内完成应急电源切换等关键操作。

    二、新技术条件下数据中心智能运维管理核心目标

    新技术条件下,数据中心基础设施运维从保障可用性扩展到全生命周期的精细化管理。数据中心智能运维管理平台建设目标呈现出清晰的技术导向与明确的场景化价值坐标。

    1.全域状态感知是平台基础目标

    传统独立的动环监控系统或初期智能运维管理平台往往只针对供配电、制冷、安防、空间等系统关键运行状态进行监控,并且由于传统传感器部署方式、体积等技术条件限制,难以实现“全场景、高密度”覆盖,无法进行协同管理。随着数据中心规模扩大和能耗要求提升,基于IoT传感器+边缘网关等技术协同,为智能运维平台实现对从高压配电到机柜、从冷水机组到IT设备散热的全链路数据采集与融合分析。结合基于数字孪生的系统仿真模型,可以最终实现“任何设备可监控、任何能效可优化、任何故障可预测”的目标。

    2.AI内生决策能力强化是平台智能化核心目标

    当前简单的阈值管理和策略控制已不匹配运维需求变化。通过在基础层需构建覆盖电气、制冷、设备可靠性等领域知识图谱,引擎层需开发轻量化的推理框架并部署于现场控制器或区域网关,应用层打造面向能效优化、容量管理等核心场景的智能体,实现能耗优化、故障预警、容量规划、提升决策能力。

    3.绿色运维与能效优化是平台价值深化目标

    在“双碳”政策驱动下,数据中心PUE已成为核心KPI。能效优化聚焦于降低PUE,驱动数据中心智能运维平台具备精细化的能效管理能力。基于AI模型+数字孪生技术的协同,构建能源消耗数字孪生模型,实现能耗可视化与异常检测;开发基于强化学习的动态制冷优化算法;建立碳足迹追踪体系,实现全生命周期的碳排放管理,实现绿色运维和能效优化构成,是智能运维管理能力深化的关键目标。

    三、数据中心智能运维管理平台核心功能模块构建基本思路

    尽管数字化、智能化技术突破是平台发展的核心驱动力。但数据中心基础设施智能运维管理平台绝不是一个简单的技术工具,其本质是运维领域数字化革命的终极体现,是数据、智能技术、流程与人深度融合的复杂自适应系统。

    一个优秀的智能运维管理平台,最根本的不是最前沿的AI算法,也不是酷炫的可视化大屏。最基本的是依据体系化思维,明确运维管理场景需求,并通过平台实现需求数字化,适配稳定技术和流程组织,生成高质量、完整、准确的实时与历史数据,才能发挥智能化运维真正价值。核心功能模块包括:

    1.运维目标管理层

    1)管理指标全局可视:设局全局视图,可直观展示与可用性、能效目标相关的核心数据,以及关键业务指标数据。例如安全稳定运行指标、PUE实时数据等。

    2)物理场景可视化展示:机房环境3D可视化展示,以及基于环境基础上的资产3D可视化(包含资产物理形态、详细信息、运行状态等)、温湿度场、气流组织、告警可视化、容量可视化等。

    3)知识管理:融合制度、经验知识、公告评审、发布、在线查阅、显性化、系统化、价值化运维知识经验。

    4)统计分析报表/报告:依据业务需求,抽取数据生成各类数据报表、报告,例如容量报表/能效数据报表、资产管理报表、运维服务流程报告等。这是管理决策和运维活动、流程、知识经验积累的重要支撑。

    2.运维活动执行层

    1)实时监控:基础设施设施、应用系统运行状态、运行环境、运行指标等稳定性是数据中心安全运维首要目标,需实现实时监视和控制,多级告警、智能诊断、预测分析等。

    2)运维活动:数据中心基础设施核心运维活动包含对设备设施、运行环境的巡检、维护、改造提升等。巡检/维护管理通过对程序文件规定的巡检/维护对象、指标、路线、计划、流程等要素数字化整合,实现任务自动下发,异常报告智能推送等。创新型探索施工管理、作业许可管理数字化转型,实现线上流程与线下监管有效结合,提升过程管理效率和全流程在线风险管控,是体现智能运维价值的重要方面。

    3)运维服务流程:事件管理、变更管理、问题管理,界定不同运维服务目标和流程,明确各环节权责,实现服务目标的有效达成。

    4)日常运行管理流程:数字化日常运行管理,包括计划管理、访问管理、备品备件管理、值班管理、合同管理等,定制化运维服务流程,简化审批流程,提升运行管理效率及合规率。

    3.组织与人员管理层

    1)系统管理:通过组织架构数,参照运维业务架构进行权限配置,实现组织加固和运维活动精准配置。

    2)培训管理:培训知识库、灵活考试试卷组合和分权限下发,实现人员技术能力提升。

    4.技术与工具层

    资产管理:构建DCM数据库,实现对数据中心基础设施运维活动涉及资产的有序管理,也是运维管理关键环节。资产范围不仅包含供配电、暖通、消防等设备设施、工器具、应用系统,同样包含机房、变电所等各类空间资源。实现对资产基础配置管理(品牌、规格型号、生产日期、维保日期等)、全生命周期管理(资产入库、领用、变更等)、可视化管理、统计分析。其中,物理基础设施现场操作与线上配置状态变更不同步等问题,需要重点关注。

    四、数据中心智能运维管理平台的功能架构

    当前技术条件和运维管理场景需求下,数据中心智能运维管理平台的核心竞争力体现在感知-数据-智能-自动化-可视化五大技术链路的深度融合,实现从数据采集到智能决策的全流程闭环。

    1)感知层:平台的数据入口,负责各类运维数据的采集与预处理。包括物联网传感器网络(采集温湿度、振动、能耗等物理量),以及视觉识别设备(摄像头)。通过物联网体系融合动力环境监测、资产运维、安保安防等多类数据,构建了全方位的状态感知网络。

    2)数据层:承担数据存储与治理功能。包括时序数据库(如InfluxDB、CeresDB)存储监控指标,分布式文件系统存储日志与视频数据,知识图谱存储设备关系与运维经验。该层需实现数据清洗、标准化与关联分析,解决“数据孤岛”问题,数据层是平台应用的核心支撑。

    3)AI引擎层:是平台的智能核心。包含模型训练平台(支持数据标注、特征工程、模型训练与评估)、推理服务集群(提供实时决策能力)以及知识管理系统(实现运维知识的沉淀与复用)。该层采用“大小模型协同”架构;小模型部署在边缘节点处理实时数据。

    4)应用层:面向具体运维场景,提供可视化界面与操作入口。包括数字孪生可视化(机房三维建模与状态映射)、智能监控中心(实时告警与状态展示)、预测性维护模块(故障预警与维修计划)、能效优化中心(能耗分析与策略调节)。

    5)交互层:实现人机协同。包括移动运维APP(支持远程操作)以及决策支持仪表盘(为管理员提供决策支持)。

    五、数据中心智能运维管理平台关键实现路径

    数据中心基础设施智能运维管理平台的关键实现路径需遵循“阶段螺旋式”发展模式。

    1)业务匹配:进行业务场景需求调研与现状评估,盘点数据中心各业务系统接口,评估运维场景需求及业务目标,例如能耗、自动化、可视化深度等。

    2)基础建设:重点完成感知层与数据层的部署,实现全面的数据采集与标准化。该阶段需部署物联网传感器与监控工具,建立统一的数据中台,制定数据采集标准。

    3)能力构建:聚焦AI引擎层与核心应用模块的开发,优先实现高价值场景的智能化。可选择故障检测、能效优化等场景作为突破口,开发专用AI模型,构建数字孪生可视化系统。

    4)集成优化:实现各模块的协同工作与流程自动化。

    5)持续进化:基于运维数据持续优化平台能力,拓展新的应用场景。此阶段需建立技术创新机制,跟踪前沿技术发展,定期评估平台性能并制定升级计划。实现路径的关键成功因素包括:管理层支持与资源投入、跨部门协作机制、标准化的数据治理、场景化的价值验证以及持续的人才培养。

    六、结论

    数据中心智能运维管理平台的发展正处于历史性转折点,新技术的融合应用推动运维从传统的人工驱动向自主智能决策加速转变。本文通过系统分析表明,平台的演进经历了自动化奠基、智能化萌芽和自智化爆发三个阶段,大致清晰化智能运维管理平台当前发展态势。

    在建设方向上,全域状态感知、AI内生决策、绿色运维构成了平台发展的核心支柱。强调了数据中心智能运维管理平台功能模块应依托系统化场景需求分析进行梳理架构。功能架构设计需采用多层次协同模型,通过各层的协同工作实现运维数据的全流程智能化处理。

    未来,自智运维高阶演进、数字孪生全域应用和绿色运维深化将持续推动平台深化发展。但数据中心智能运维的深化发展始终要以运维管理需求为根本,这才是平台价值持续深化的基础。

    作者简介

    杨玉丽,EXIN认证数据中心专家,长期从事IT运维及数据中心运维领域质量管理、流程管理、评估及审核工作。参与了多项数据中心、云计算领域相关的标准及著作编写工作。对IT运维服务管理及数据中心运维服务管理有深入的研究和实践。
        
    邸云波,数据中心质量管理工程师,从事数据中心运维领域质量管理、流程管理十余年,多次参与了数据中心行业白皮书编写工作,具备扎实的数据中心运维服务管理实践经验。
        
    马彦楷,高级工程师,长期致力于数据中心基础设施、云平台及工业数字化的研究与实践,熟悉物联网数据采集与接入,对时序数据处理与分析有深入研究,在3D建模与数字孪生技术方面具备实践经验,拥有多项论文、专利及教学成果,具备系统的技术规划能力与跨领域综合经验。
        
    高石岩,数据中心基础设施领域专家,拥有15年数据中心全生命周期管理经验,长期从事数据中心运营管理工作。专注于数据中心节能降耗,主导完成多个大型数据中心的节能技术改造及绿色数据中心认证。在数据中心智能化、低碳化领域有深入的研究与实践。
          
    编辑:Harris
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