数据中心智能运维平台数据采集网关的设计

张祖刚， 项 颢， 贾 琨， 张振国

(中国电子工程设计院有限公司，北京 100142)

0 引言

信息化建设的规模不断扩大，数据中心作为支撑信息化建设的组成部分，发挥着越来越大的作用。越来越多的企业开始建设自己的数据中心以支撑其业务的持续发展。随着数据中心规模扩大，设备类型增多，需要关注的监测指标也增多。作为业务系统的核心之一，基础设施一旦出现故障，就会立刻影响IT系统的运行，对数据传输、存储的可靠性、安全性构成威胁。目前许多数据中心均引入智能运维平台，对数据中心基础设施进行统一运维管理，实现基础设施的科学有效管理。

在数据中心智能运维平台数据采集网关的设计过程中，不仅需要考虑与一般的工业网关设计的共通性，即数据接入的各种通信方式、数据采集与传输能力、远程控制及报警功能、可配置功能等，还要考虑到数据中心运维平台的安全性，是关系到运维对数据中心监控数据采集和故障预测的实时性、准确性和可靠性的关键点，在数据采集网关设计中，更加需要注重数据的安全防护，做到内外网安全隔离，在网关中增加数据加密及安全通信芯片。本文针对开发的数据中心智能运维平台，设计了与之配套的数据采集网关，实现运维平台与基础设施之间的数据采集与传输，为智能运维平台提供了硬件支持和数据支撑。

1 设备应用

数据采集网关是智能运维平台服务器与数据中心基础设施之间的桥梁，为智能运维平台完成基础设施数据的采集和接收，并经过解析、重组、加密等处理，将采集到的原始数据，处理成智能运维平台规定的数据格式，再传输给智能运维平台服务器，为智能运维平台提供数据源。其在智能运维应用系统中的位置如图1所示。

图1 数据中心智能运维应用系统

数据采集网关由设备硬件和嵌入式软件系统组成，是设备接入及组网、第三方系统集成、执行控制命令并与运维平台服务器进行双向通信的硬件设备。主要功能包括：(1)数据中心基础设施设备数据接入及组网功能。(2)数据通信功能。通过设备驱动库，实现数据中心基础设施的数据采集，驱动库内置主流的数据中心基础设施设备驱动，与上层智能运维平台双向通信，上传数据和下发命令。(3)数据建模和数据挖掘支持。为数据中心智能运维平台及应用终端的数据建模、数据挖掘提供基础信息支持。(4)设备仿真模拟功能。可进行数据中心基础设施设备的运行仿真和工作状态模拟，用于数据中心智能运维平台及应用终端的演示和演练，在仿真模拟时，屏蔽对现场基础设施设备的控制。(5)远程支持功能。可远程配置和维护数据采集网关参数，以及嵌入式软件的升级和更新。

2 硬件结构设计

数据采集网关硬件由中央处理器(CPU)、以太网端口模块、RS485通信模块、数据存储模块、视频接口模块、音频接口模块、电源模块、状态指示模块、数据加密芯片、安全通信芯片等组成，硬件示意框架如图2所示。

图2 数据采集网关硬件框架

数据采集网关，通过RS485、RS232、RJ45等通信端口采集各种类型(包括标准通信协议或私有通信协议)的数据中心基础设施设备相关数据，通过音频、视频接口采集音频、视频信号，完成采集和接收外部设备数据，并经过数据解析、转换、加密等处理，将采集到的数据处理成运维平台规定的数据格式，实现数据采集网关对数据中心基础设施相关数据信息的采集。通过网络与数据中心智能运维平台连接，实现数据中心智能运维数据采集网关与智能运维平台的通信。

3 嵌入式软件设计

数据中心智能运维平台数据采集网关的嵌入式软件由ARM OS、开源软件体系框架、智能运维数据处理单元等三部分组成。系统结构如图3所示。

图3 嵌入式软件系统结构

(1)ARM OS：支持ARM的嵌入式操作系统。

(2)开源软件体系框架移植到嵌入式操作系统下，根据数据采集网关板卡接口，开发对应的驱动控制方法。其中组件分为三层：1)初始化组件，完成数据采集网关开机自检、全局配置等功能，自检功能主要包括：各个接口的检测，如ETHERNETRS2324G5G，电源的自检等；2)基础组件层，完成以太网口、串口等输入输出端口的数据双向传输控制，以及与数据处理单元模块的通信控制；3)功能组件层，完成数据采集网关侧的业务功能。

(3)智能运维数据处理单元,为平台服务器及应用层提供数据来源，屏蔽数据中心基础设施数据采集细节。从功能上可划分为数据接收、数据解析、数据转换、数据加密、数据发送等几大功能模块。其中数据接收模块提供数据采集和驱动等处理；数据解析模块提供对接收到的数据信息进行解析处理；数据转换模块提供将数据信息转换成运维平台规定的数据格式；数据加密模块提供对数据的加密处理；数据发送模块提供将数据发送给平台服务器或应用终端的处理。另外智能运维数据处理单元还提供多种通信接口、数据接口及传输能力的支持。数据处理单元系统结构如图4所示。

图4 数据处理单元系统结构

驱动管理，通过加载开发的设备驱动，实现数据中心基础设施各种设备数据格式的处理；设备接入，根据数据采集类型，数据处理单元支持多种类型设备的接入，包括主动上报类设备、轮询类设备和网管类设备等；数据缓存，在因异常导致数据转发失败后，缓存解析后的数据，并根据后续需求进行处理；日志系统，数据处理单元记录包括运行日志、调试日志、故障日志等三类。

4 结束语