數據中心機房布線系統的運維和管理

文｜羅森伯格亞太電子有限公司 周 煒

隨著近年來金融業的高速發展，其對信息存儲和處理能力的要求越來越高。金融業的各種服務都依賴于對信息的管理和分析。數據中心作為支持信息化應用的平臺，將扮演越來越重要的角色。許多用戶不惜重金建設數據中心，數據中心的規模和規格都不斷擴大和提高，這就對數據中心的管理提出了更高的要求。布線系統作為數據中心網絡運行的基礎，也是數據中心系統一個重要的組成部分。如何能夠更好地管理數據中心的布線系統，也越來越受到關注。

數據中心布線系統的良好管理首先從整體架構上采用諸如結構化布線的設計思想，還需要給升級和擴容留出足夠的空間和布線的能力；從產品上，要從使用角度出發，采用更貼近實際使用，更易于管理和維護的產品；最后還要采用一些輔助手段，如電子配線架，電子化標簽管理系統來幫助管理數據中心的布線系統。良好的布線管理能夠有效地減少維護時間，降低發生錯誤的可能性。同時也能夠通過減少對冷風通道的影響，提高數據中心的能源使用效率。我們通過對多個數據中心長時間運營的調查發現，良好的布線管理能夠降低2%～3%的能耗。下面就以某保險總部數據中心為例（如圖1所示），介紹如何能更好地管理和維護數據中心的布線系統。

1 方案設計

方案設計可以說是對管理影響最重要的部分，只有良好的設計才能使維護變得簡單和方便。在TIA 942、ISO 24764、GB 50174-2008等標準的引導下，結構化布線已經被大多數數據中心所采用。根據統計，在歐洲，目前大約有95%以上的數據中心采用的是結構化布線方案。

圖1

過去數據中心布線系統多采用直連跳線的連接方式。從一個設備的端口到另一個設備的端口多采用一根雙工光或銅跳線直接連接，這樣對于初期投資小，而且無需規劃。短期之下是比較經濟而有效的選擇，但是隨著設備數量和端口數量的快速增長，就必須在現有的布線基礎上不斷的在地板下或架空橋架上增加設備間直連跳線，很快，所有的可用空間都會被跳線所占據。用不了多久，就無法確定找到相應跳線的對應關系。所以直連跳線這種方式，雖然在初期看尚比較有效，但是在后期維護和擴容的時候就變得非常復雜，而且伴隨著較高的風險。因為直連方式只有跳線兩端是已知的，而中間的確切線路是很難查找的，地板下的跳線通常會變成一團糟。而當系統的連接需要變化時，還需要打開設備機柜，插拔有源設備上的連接器，這樣可能會危及到其他連接和系統的運行，可能帶來的風險是不可預測的。

數據中心應用需求增長的不確定性給數據中心的升級和管理帶來很大的麻煩，每天數據中心管理人員都面臨著諸如硬件技術更新換代和軟件系統升級等多種不斷變化的情況。他們必須考慮如何在增加新的應用時，還能夠減少系統的復雜性。特別是在金融行業，系統升級的窗口時間非常短。如果像過去那樣，采用直連跳線方式，如何在一堆線纜中找到我們想要的那一根就變成管理人員最為頭疼的事情。很多寶貴的時間都浪費在如何查找跳線的對應關系上，這是讓人無法接受的。因為尋找線纜所花費的時間無法較準確的估計，安排長時間的系統升級窗口也是一個非常麻煩的問題，太短有可能無法在規定時間內完成切換，太長了又有可能會對業務造成影響。

如何才能避免這種混亂的狀況？答案是采用結構化布線系統，加上良好的標簽標識系統，以及完善的文檔管理。結構化的數據中心布線通過線纜兩端的配線架，建立起一個通道，通過這個通道，我們將設備上的端口映射到集中配線和管理區域。這樣對布線系統的維護、管理和升級就可以被隔離在集中區域之內，再配合良好定義的標簽和管理文檔，這樣在維護的時候再也不需要尋找通道當中的線纜，只要在配線架面板上找到相應的端口就可以了，大大簡化了布線的管理，節約了大量的時間。

圖2所示的結構化布線，將設備的端口映射到主配線區，這樣如果要增加新的設備，只需要在主配線區配線架的端口之間連接就可以，可以大大節約配置和維護時間。

圖2 數據中心的結構化布線

結構化布線和跳線直連方式之間的差異就是對布線管理能力的區別。通過結構化布線，從新增加的設備連接到主配線區的布線系統是可以在正常工作時間內完成的，只需安排較少的時間窗口，就可以完成主配線區內的跳線安裝工作，可以大量節約系統升級的時間。如果要變更系統的連接，只要在主配線區更換跳線的端口就可以。這意味著管理更簡單，更快捷，顯著降低風險，提高系統整體響應速度。

另外在數據中心規劃時，還需要為將來的擴容留出足夠的空間。特別是在主配線區域，如果主配線區域在初期就安排得很滿，那將來擴容設備的結構化布線系統就無法添加進去，這對升級、擴容和管理都帶來了很大的麻煩。所以在規劃之初就需要對數據中心的主配線區有一個很好的設計，即要滿足現在的使用，也要為將來的升級留足空間。

所以該保險公司在設計該數據中心之初就采用了結構化的設計，并且為了將來的二期、三期的升級留下了足夠的空間。

2 如何選擇易于維護的布線產品

如何選擇適合維護的產品，也是管理問題中的一個重要組成部分。因為現在設備數量越來越多，系統端口的密度也越來越大，這樣對數據中心空間的需求不斷增加。機房的空間是有限的，在無法減少有源設備的情況下，很多時候就要求布線系統能夠盡可能的減少對機柜內空間的占用。要求將端口密度做的很高，這就帶來管理上的問題，首先密度提高以后就占用了管理標簽系統的空間。比如現在1U 可以支持96芯甚至更高密度的LC光配線架時，48個雙工LC耦合器已經將1U的空間排滿，這就需要另辟蹊徑來安排好標簽的空間，這就需要在設計產品時有完善的考慮。另外因為密度的提高，也要對理線的裝置做一些特別的設計，以方便跳線的維護和管理。最后，因為1U 96芯配線架在很多時候不一定會一次性全部安裝滿，一般都會空出幾個模塊給將來升級使用。將來在擴容時需要從配線架后部進線，但是如果該配線架上下側都已安裝設備，是否還有足夠的空間留給安裝進線操作？這也需要對配線架結構的精心設計才能夠滿足將來管理和使用的要求。

還有如雙絞線配線常用的角型或W型配線架，優點是能夠減少1HU理線器的空間，在更換跳線端口時也比傳統的操作要方便些。如果將左側端口的跳線改到右側端口，這樣的操作會比較麻煩?？傮w上角型配線架比傳統的要節約空間，而且易于維護和管理

另外在一些特殊的場合，需要特殊的配線架來滿足應用需求，比如IBM P595，機框為24〃寬度，而且進線位置與傳統機柜不同，故無法采用傳統的配線架，這樣管理起來就不是很方便?，F在有幾個解決的方式，第一是可以采用特殊的配線架安裝在橋架上，這樣就不需要占用機柜內空間，管理也比較方便，缺點是需要爬高去操作。第二是可以采用特殊設計的配線架，安裝在該機框內，優點是管理方便；缺點是占用機柜內的空間。目前這兩個方案都已在國內多個數據中心中應用，可以根據實際情況來選擇不同的方案。

3 輔助管理

輔助管理系統也是數據中心布線管理的一個重要組成部分，雖然，該保險公司的數據中心沒有采用，但是在將來的二、三期升級有可能會將輔助管理的產品應用到其中。目前輔助管理的產品大致有兩類，一是電子配線架，二是電子標簽。

電子配線架是目前比較熱門的話題，電子配線架能夠采取一定的方式，通過對整個網絡基礎設施的控制來監控連接情況和所有的聯網設備，進行連接檢查和維護，并保證連接的安全。它能夠自動發現連接和實時分析物理層。把操作控制擴展到端口級別，向用戶提供基于連接的安全和連接認證，提高系統的可靠性，減少管理費用并使物理層資源利用率達到最大化，為數據中心布線系統的維護和管理提供便利。但其缺點是價格較高，需要電源，因此會增加一定的能耗。

電子標簽，主要是采用電子化的標簽系統，如現在被廣泛采用的二維碼，如圖3所示，在每個端口、配線架、機柜上都配有該標簽。二維碼具有攜帶的信息量大，損壞面積達到50%時仍然能夠讀取信息的優點，因此對于數據中心布線，二維碼可以提供比傳統標簽豐富的信息。通過軟件系統還可以將資產管理等功能整合到一起，這樣可以方便管理和維護數據中心。不過采用二維碼標簽的缺點是必須采用專用的讀取設備，無法憑肉眼直接讀取，所以在設計配線架時，最好能夠設計同時安裝兩套標簽系統的空間。普通標簽作為二維碼的備份，在沒有讀取設備的情況下，仍然可以維護和管理配線系統。

圖3 二維碼的標簽

4 結束語

隨著虛擬化、云計算等概念的出現，數據中心的架構也在慢慢發生著變化。布線管理作為數據中心運營和維護的重要組成部分，也越來越受到重視。因為軟件、系統架構等各不相同，所以各個數據中心的要求也不盡相同。如何能夠用不同的方案，不同的產品，或不同的設計，來滿足各個用戶的需求，也是我們需要關注的。這就要求在方案上，必須采用先進的理念和思想，在產品設計上能夠能貼近使用者，能夠從實際使用出發，滿足不同用戶對于數據中心布線管理和維護的需求，最終為數據中心用戶提供更好的服務。