数据中心机房布线系统的运维和管理

文｜罗森伯格亚太电子有限公司 周 炜

随着近年来金融业的高速发展，其对信息存储和处理能力的要求越来越高。金融业的各种服务都依赖于对信息的管理和分析。数据中心作为支持信息化应用的平台，将扮演越来越重要的角色。许多用户不惜重金建设数据中心，数据中心的规模和规格都不断扩大和提高，这就对数据中心的管理提出了更高的要求。布线系统作为数据中心网络运行的基础，也是数据中心系统一个重要的组成部分。如何能够更好地管理数据中心的布线系统，也越来越受到关注。

数据中心布线系统的良好管理首先从整体架构上采用诸如结构化布线的设计思想，还需要给升级和扩容留出足够的空间和布线的能力；从产品上，要从使用角度出发，采用更贴近实际使用，更易于管理和维护的产品；最后还要采用一些辅助手段，如电子配线架，电子化标签管理系统来帮助管理数据中心的布线系统。良好的布线管理能够有效地减少维护时间，降低发生错误的可能性。同时也能够通过减少对冷风通道的影响，提高数据中心的能源使用效率。我们通过对多个数据中心长时间运营的调查发现，良好的布线管理能够降低2%～3%的能耗。下面就以某保险总部数据中心为例（如图1所示），介绍如何能更好地管理和维护数据中心的布线系统。

1 方案设计

方案设计可以说是对管理影响最重要的部分，只有良好的设计才能使维护变得简单和方便。在TIA 942、ISO 24764、GB 50174-2008等标准的引导下，结构化布线已经被大多数数据中心所采用。根据统计，在欧洲，目前大约有95%以上的数据中心采用的是结构化布线方案。

图1

过去数据中心布线系统多采用直连跳线的连接方式。从一个设备的端口到另一个设备的端口多采用一根双工光或铜跳线直接连接，这样对于初期投资小，而且无需规划。短期之下是比较经济而有效的选择，但是随着设备数量和端口数量的快速增长，就必须在现有的布线基础上不断的在地板下或架空桥架上增加设备间直连跳线，很快，所有的可用空间都会被跳线所占据。用不了多久，就无法确定找到相应跳线的对应关系。所以直连跳线这种方式，虽然在初期看尚比较有效，但是在后期维护和扩容的时候就变得非常复杂，而且伴随着较高的风险。因为直连方式只有跳线两端是已知的，而中间的确切线路是很难查找的，地板下的跳线通常会变成一团糟。而当系统的连接需要变化时，还需要打开设备机柜，插拔有源设备上的连接器，这样可能会危及到其他连接和系统的运行，可能带来的风险是不可预测的。

数据中心应用需求增长的不确定性给数据中心的升级和管理带来很大的麻烦，每天数据中心管理人员都面临着诸如硬件技术更新换代和软件系统升级等多种不断变化的情况。他们必须考虑如何在增加新的应用时，还能够减少系统的复杂性。特别是在金融行业，系统升级的窗口时间非常短。如果像过去那样，采用直连跳线方式，如何在一堆线缆中找到我们想要的那一根就变成管理人员最为头疼的事情。很多宝贵的时间都浪费在如何查找跳线的对应关系上，这是让人无法接受的。因为寻找线缆所花费的时间无法较准确的估计，安排长时间的系统升级窗口也是一个非常麻烦的问题，太短有可能无法在规定时间内完成切换，太长了又有可能会对业务造成影响。

如何才能避免这种混乱的状况？答案是采用结构化布线系统，加上良好的标签标识系统，以及完善的文档管理。结构化的数据中心布线通过线缆两端的配线架，建立起一个通道，通过这个通道，我们将设备上的端口映射到集中配线和管理区域。这样对布线系统的维护、管理和升级就可以被隔离在集中区域之内，再配合良好定义的标签和管理文档，这样在维护的时候再也不需要寻找通道当中的线缆，只要在配线架面板上找到相应的端口就可以了，大大简化了布线的管理，节约了大量的时间。

图2所示的结构化布线，将设备的端口映射到主配线区，这样如果要增加新的设备，只需要在主配线区配线架的端口之间连接就可以，可以大大节约配置和维护时间。

图2 数据中心的结构化布线

结构化布线和跳线直连方式之间的差异就是对布线管理能力的区别。通过结构化布线，从新增加的设备连接到主配线区的布线系统是可以在正常工作时间内完成的，只需安排较少的时间窗口，就可以完成主配线区内的跳线安装工作，可以大量节约系统升级的时间。如果要变更系统的连接，只要在主配线区更换跳线的端口就可以。这意味着管理更简单，更快捷，显著降低风险，提高系统整体响应速度。

另外在数据中心规划时，还需要为将来的扩容留出足够的空间。特别是在主配线区域，如果主配线区域在初期就安排得很满，那将来扩容设备的结构化布线系统就无法添加进去，这对升级、扩容和管理都带来了很大的麻烦。所以在规划之初就需要对数据中心的主配线区有一个很好的设计，即要满足现在的使用，也要为将来的升级留足空间。

所以该保险公司在设计该数据中心之初就采用了结构化的设计，并且为了将来的二期、三期的升级留下了足够的空间。

2 如何选择易于维护的布线产品

如何选择适合维护的产品，也是管理问题中的一个重要组成部分。因为现在设备数量越来越多，系统端口的密度也越来越大，这样对数据中心空间的需求不断增加。机房的空间是有限的，在无法减少有源设备的情况下，很多时候就要求布线系统能够尽可能的减少对机柜内空间的占用。要求将端口密度做的很高，这就带来管理上的问题，首先密度提高以后就占用了管理标签系统的空间。比如现在1U 可以支持96芯甚至更高密度的LC光配线架时，48个双工LC耦合器已经将1U的空间排满，这就需要另辟蹊径来安排好标签的空间，这就需要在设计产品时有完善的考虑。另外因为密度的提高，也要对理线的装置做一些特别的设计，以方便跳线的维护和管理。最后，因为1U 96芯配线架在很多时候不一定会一次性全部安装满，一般都会空出几个模块给将来升级使用。将来在扩容时需要从配线架后部进线，但是如果该配线架上下侧都已安装设备，是否还有足够的空间留给安装进线操作？这也需要对配线架结构的精心设计才能够满足将来管理和使用的要求。

还有如双绞线配线常用的角型或W型配线架，优点是能够减少1HU理线器的空间，在更换跳线端口时也比传统的操作要方便些。如果将左侧端口的跳线改到右侧端口，这样的操作会比较麻烦。总体上角型配线架比传统的要节约空间，而且易于维护和管理

另外在一些特殊的场合，需要特殊的配线架来满足应用需求，比如IBM P595，机框为24〃宽度，而且进线位置与传统机柜不同，故无法采用传统的配线架，这样管理起来就不是很方便。现在有几个解决的方式，第一是可以采用特殊的配线架安装在桥架上，这样就不需要占用机柜内空间，管理也比较方便，缺点是需要爬高去操作。第二是可以采用特殊设计的配线架，安装在该机框内，优点是管理方便；缺点是占用机柜内的空间。目前这两个方案都已在国内多个数据中心中应用，可以根据实际情况来选择不同的方案。

3 辅助管理

辅助管理系统也是数据中心布线管理的一个重要组成部分，虽然，该保险公司的数据中心没有采用，但是在将来的二、三期升级有可能会将辅助管理的产品应用到其中。目前辅助管理的产品大致有两类，一是电子配线架，二是电子标签。

电子配线架是目前比较热门的话题，电子配线架能够采取一定的方式，通过对整个网络基础设施的控制来监控连接情况和所有的联网设备，进行连接检查和维护，并保证连接的安全。它能够自动发现连接和实时分析物理层。把操作控制扩展到端口级别，向用户提供基于连接的安全和连接认证，提高系统的可靠性，减少管理费用并使物理层资源利用率达到最大化，为数据中心布线系统的维护和管理提供便利。但其缺点是价格较高，需要电源，因此会增加一定的能耗。

电子标签，主要是采用电子化的标签系统，如现在被广泛采用的二维码，如图3所示，在每个端口、配线架、机柜上都配有该标签。二维码具有携带的信息量大，损坏面积达到50%时仍然能够读取信息的优点，因此对于数据中心布线，二维码可以提供比传统标签丰富的信息。通过软件系统还可以将资产管理等功能整合到一起，这样可以方便管理和维护数据中心。不过采用二维码标签的缺点是必须采用专用的读取设备，无法凭肉眼直接读取，所以在设计配线架时，最好能够设计同时安装两套标签系统的空间。普通标签作为二维码的备份，在没有读取设备的情况下，仍然可以维护和管理配线系统。

图3 二维码的标签

4 结束语

随着虚拟化、云计算等概念的出现，数据中心的架构也在慢慢发生着变化。布线管理作为数据中心运营和维护的重要组成部分，也越来越受到重视。因为软件、系统架构等各不相同，所以各个数据中心的要求也不尽相同。如何能够用不同的方案，不同的产品，或不同的设计，来满足各个用户的需求，也是我们需要关注的。这就要求在方案上，必须采用先进的理念和思想，在产品设计上能够能贴近使用者，能够从实际使用出发，满足不同用户对于数据中心布线管理和维护的需求，最终为数据中心用户提供更好的服务。