CN110659180A - 基于集群技术的数据中心基础设施管理*** - Google Patents

基于集群技术的数据中心基础设施管理*** Download PDF

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CN110659180A CN201910835297.6A CN201910835297A CN110659180A CN 110659180 A CN110659180 A CN 110659180A CN 201910835297 A CN201910835297 A CN 201910835297A CN 110659180 A CN110659180 A CN 110659180A
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Abstract

本发明提出了一种基于集群技术的数据中心基础设施管理***，以提高***的数据并发处理能力和可扩展性，所述***包括负载均衡模块，集群协调处理模块和多个业务集群子***，具体包括数据接入集群子***、实时计算集群子***、数据存储集群子***和应用服务集群子***，业务集群子***由部署于不同服务器的多个业务功能模块组成，其中：每一业务功能模块，用于向负载均衡模块发送携有注册信息的请求；在注册成功后，按照设定的上报周期向负载均衡模块上报自身的负载状态信息；负载均衡模块，用于针对每一业务集群子***，根据其包含的各业务功能模块上报的负载状态信息，在该业务集群子***内进行业务负载均衡。

Description

基于集群技术的数据中心基础设施管理***
技术领域
本发明涉及数据中心智能监控技术领域，尤其涉及一种基于集群技术的数据中心基础设施管理***。
背景技术
数据中心作为一种集中提供数据计算，存储服务的特殊性建筑，对促进社会的数字化，信息化和智能化具有重要意义。为保证数据中心7*24小时的不间断运行，实时监测数据中心设备，***和业务的运行状态，数据中心通常配套建设了基础设施管理***。数据中心基础设施管理***不仅可以实时监控配电***，制冷***和弱电***的运行状态，判别是否进行告警推送；还可以持续管理数据中心的资产信息，容量信息以及能耗信息等。借助数据中心基础设施管理***，维护人员可进一步分析、整合资源，优化数据中心的整体运营水平。
随着数据中心规模的扩大，数据中心基础设施管理***的规模也相应扩大，具体体现在接入测点规模的增加。对于超大型数据中心，其对应的数据中心基础设施管理***接入的测点数量可达到百万级别。规模的激增给数据中心基础设施管理***带来了如下三个方面的挑战：第一是***的可靠性，当数据中心基础设施管理***达到一定规模时，维护人员将越发难以承受整个***的失效，对***的可靠性提出了更高的要求。第二是***的高并发，当接入测点规模达到数十万甚至上百万时，响应延迟成为一个重要挑战，需着重考虑实时监控和告警判别的时效性，保证前端页面的快速响应。第三是***的可扩展性，需确保***可以方便地应对更多测点的接入，实现***的灵活扩展。
传统的数据中心基础设施管理***通常采用单机部署，尽管可采用双机备份来提高***的可靠性，但是，这不仅增加了相应的硬件成本，而且无法有效解决高并发和易扩展的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是如何在保证数据中心基础设备管理***可靠性的同时，降低***部署成本，提高***的数据高并发数据处理和可扩展性，提供一种基于集群技术的数据中心基础设施管理***。
本发明采用的技术方案是提供一种基于集群技术的数据中心基础设施管理***，包括负载均衡模块、集群协调处理模块和多个业务集群子***，所述业务集群子***由部署于不同服务器的多个业务功能模块组成，其中：
每一业务功能模块，用于向所述负载均衡模块发送注册请求，所述注册请求中携带有注册信息；以及在注册成功后，按照设定的上报周期向所述负载均衡模块上报自身的负载状态信息；
所述负载均衡模块，用于根据接收到的注册请求对每一业务功能模块进行注册，并记录每一业务功能模块的注册信息；以及针对每一业务集群子***，根据该业务集群子***包含的各业务功能模块上报的负载状态信息，在该业务集群子***内进行业务负载均衡；
所述集群协调处理模块，用于协调处理各个业务集群子***之间的数据交互。
在一种可能的实施方式中，所述业务集群子***包括数据接入集群子***、实时计算集群子***、数据存储集群***和应用服务集群子***，其中：
所述数据接入集群子***，用于在所述负载均衡模块的调度下，采集实时数据，将采集的实时数据转换为预设格式数据；
所述实时计算集群子***，用于在所述负载均衡模块的调度下，根据所述实时数据，判断是否生成告警信息；
所述数据存储集群子***，用于存储所述数据接入集群子***采集的实时数据和历史数据以及所述实时计算集群子***产生的告警数据；
所述应用服务集群子***，用于在所述负载均衡模块的调度下，接收客户端提交的数据展示请求，根据所述数据展示请求从所述数据存储集群子***获取展示数据并发送给所述客户端。
在一种可能的实施方式中，所述***还包括可视化展示模块，所述可视化展示模块部署于所述客户端中；
所述可视化展示单元，用于根据所述应用服务单元发送的展示数据向用户展示数据。
在一种可能的实施方式中，所述数据展示请求中携带有显示参数信息；
所述应用服务集群子***，还用于在向所述客户端发送所述展示数据之前，根据所述显示参数信息对所述展示数据进行适配处理。
在一种可能的实施方式中，所述实时计算集群子***，具体用于比较所述实时数据与预先配置的告警阈值，根据比较结果判断是否生成告警信息；或者根据读取的监测数据，采用时间序列预测下一时刻的预测值，在下一时刻到达时，根据下一时刻的预测值和实际值的差值判断是否生成告警信息。
在一种可能的实施方式中，所述实时计算集群子***，还用于如果判断出生成告警信息，则在生成告警信息后，合并相同类型的告警信息。
在一种可能的实施方式中，所述数据接入集群子***，还用于在将所述实时数据转换为预设格式数据之前，采用预设通讯协议从接入***采集实时数据并解析，所述通讯协议包括以下任一种：RS232协议，RS485协议和Modbus协议。
在一种可能的实施方式中，所述数据接入集群子***，还用于缓存采集的实时数据；
所述实时计算集群子***，具体用于从所述数据接入集群子***读取其缓存的实时数据，根据读取的实时数据，判断是否生成告警信息。
在一种可能的实施方式中，所述负载均衡模块采用Zookeeper和Nginx实现，其中，所述Zookeeper用于实现数据接入集群子***和实时计算集群子***的业务负载均衡；所述Nginx用于实现应用服务集群子***的业务负载均衡。
采用上述技术方案，本发明至少具有下列优点：
本发明所述基于集群技术的数据中心基础设施管理***，对于***核心业务功能模块采用集群方式进行部署，使得核心业务功能模块存在多份部署，从而能够提高***的可靠性，通过利用负载均衡来提高***来应对数据高并发性，通过灵活调整部署同类业务功能模块的个数，提高了***的可扩展性。
附图说明
图1为本发明实施例的基于集群技术的数据中心基础设施管理***的结构示意图；
图2为本发明实施例的基于集群技术的数据中心基础设施管理***一种可能的部署方式示意图；
图3为本发明实施例的基于集群技术的数据中心基础设施管理***另外一种可能的部署方式示意图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本发明进行详细说明如后。
如图1所示，其为本发明实施例提供的基于集群技术的数据中心基础设施管理***的结构示意图，包括负载均衡模块600、集群协调处理模块500和多个业务集群子***，所述业务集群子***由部署于不同服务器的多个业务功能模块组成，其中：
每一业务功能模块，用于向所述负载均衡模块600发送注册请求，所述注册请求中携带有注册信息；以及在注册成功后，按照设定的上报周期向所述负载均衡模块600上报自身的负载状态信息；
所述负载均衡模块600，用于根据接收到的注册请求对每一业务功能模块进行注册，并记录每一业务功能模块的注册信息；以及针对每一业务集群子***，根据该业务集群子***包含的各业务功能模块上报的负载状态信息，在该业务集群子***内进行业务负载均衡；
集群协调处理模块500，用于协调处理各个业务集群子***之间的数据交互。
如图1所示，所述业务集群子***包括数据接入集群子***100、实时计算集群子***200、数据存储集群***300和应用服务集群子***400。其中：
数据接入集群子***100，用于在负载均衡模块600的调度下，采集实时数据，将采集的实时数据转换为预设格式数据；
实时计算集群子***200，用于在负载均衡模块600的调度下，根据数据接入集群子***100采集的实时数据，判断是否生成告警信息；
数据存储集群子***300，用于存储数据接入集群子***100采集的实时数据和历史数据以及实时计算集群子***200产生的告警数据；
应用服务集群子***400，用于在负载均衡模块600的调度下，接收客户端提交的数据展示请求，根据接收到的数据展示请求从数据存储集群子***300获取展示数据并发送给客户端。
在一种可能的实施方式中，本发明实施例提供的基于集群技术的数据中心基础设施管理***还包括可视化展示单元，可视化展示单元部署于客户端中。
具体实施时，数据接入集群子***100，该子***依据接入测点的规模可以包含2个至多个数的数据接入节点(本发明实施例中亦称为数据接入模块)，其主要作用是实现数据的接入和汇聚。数据接入集群子***100和底层传感器或者底层专业***连接，实现制冷***，配电***和弱电***监控数据的接入。制冷***的主要设备为冷水机组以及机房精密空调等；配电***的主要设备包括柴油发电机，高压配电柜，变压器，低压配电柜，不间断电源，高压直流，列头柜等；弱电***主要包括门禁***，视频监控***，安防***，消防***等。其中，数据接入集群子***100与各个接入***之间的通讯协议可以采取以下任一种：RS232协议、RS485协议和Modbus协议。通过上述通讯协议，数据接入集群子***100在负载均衡模块600的调度下，从各接入***采集实时数据并解析。之后，数据接入集群子***100对采集的实时数据进行汇聚，并对数据进行格式统一。统一后的格式主要包含测点值，测点类型以及测点采集时间等。
实时计算集群子***200，该子***依据接入测点的规模，可以包含2个到多个实时计算节点(本发明实施例中亦称为实时计算模块)，其主要作用是进行告警判别。实时计算集群子***200接收数据接入集群子***100上传的实时数据，或者实时计算集群子***200从数据接入集群子***100读取其采集的实时数据，并对数据进行实时计算，以决定是否推送告警。本发明实施例中，实时计算集群子***200根据获取的实时数据，采用基于规则的方法或者基于机器学***均模型(Auto-Regressive Moving Average Model，ARMA)，Holter-Winter模型，支撑向量机模型等进行预测，通过评估预测值和实际值之间的差异水平来决定是否推送告警。具体地，实时计算集群子***200根据获取的实时数据，采用时间序列预测下一时刻的预测值，在下一时刻到达时，根据下一时刻的预测值和实际值的差值判断是否生成告警信息。
具体实施时，如果实施计算集群子***200判断出需要生成告警信息，则在生成告警信息之后，通过应用服务集群子***400向客户端发送生成的告警信息，由客户端上部署的可视化展示单元向用户展示，以提示用户告警信息。
由于具体实施时，同一问题可能导致不同监测数据异常而导致大量类型相同的告警信息，本发明实施例中，为了减少大量同类型告警信息对用户造成干扰，减少传输资源开销，本发明实施例中，实时计算集群子***200在生成告警信息之后，合并相同类型的告警信息，即进行告警信息压缩，降低运维人员处理告警的工作量。
在一种可能的实时方式中，为了避免数据接入集群子***100和实时计算集群子***200之间由于数据处理速度差异导致的***异常，降低数据处理可靠性，本发明实施例中，数据接入集群子***100还可以先缓存获取的实时数据，实时计算集群子***200可以按照自身数据处理速度，从数据接入集群子***100读取其缓存的数据，根据读取的数据，判断是否生成告警信息。数据缓存的功能可以利用消息中间件实现，如OpenMQ，ZeroMQ等，通过数据缓存解耦数据接入集群子***100和实施计算集群子***200，实现了数据的异步传输，避免了由于两者数据处理速度的差异而导致的***异常，甚至崩溃等问题。
具体实施时，数据存储集群子***300，该子***依据接入测点的规模，可以包含2个到多个数据存储节点(本发明实施例中亦称为数据存储模块)，其主要作用是进行数据存储。例如，数据接入集群子***100采集的实时数据和历史数据，以及***的配置数据等。其中，数据存储集群子***300针对实时数据和历史数据的存储粒度不同，针对实时数据可以采用较细粒度进行存储，而对于历史数据可以采用较粗粒度进行存储。数据存储集群子***300存储的配置数据可以包括智能监控***的通用型配置，如人员账户和权限等；同时，还可以包括实时计算集群子***200和应用功能集群子***400的相关配置数据，例如告警阈值，监测点绑定等。
本发明实施例中，数据存储集群子***300向下获取实时计算集群子***200上传的数据，向上为应用服务集群子***400提供数据服务支撑。数据存储集群子***300采用组合存储方案，即针对不同的数据特性采用不同的数据库进行存储。对于高实时性的数据，采用基于内存的数据库，例如，Redis数据库；对于历史数据，采用适用于大数据存储的数据库，例如Hbase数据库；对于其他配置类数据，则采用通用的关系型数据库，例如MySQL数据库。
应用服务集群子***400，该子***通常包含2个应用服务节点(本发明实施例中亦称为应用服务模块)，其主要作用是提供具体的应用服务。应用服务集群子***向下从数据存储集群子***中获取数据，向上支持监控端，移动端，大屏等不同类型的访问终端，同时还支持多用户的并发访问。应用服务集群子***提供的应用服务可分为监控管理类服务和综合管理类服务，监控管理类服务包括实时监控，告警管理，故障管理和容量管理等；综合管理类服务包括资产管理，合同管理，备件管理，值班管理等。
在一种可能的实施方式中，集群协调处理模块500依据对***可靠性的要求，可部署1个或多个单元。集群协调处理模块与数据接入集群子***100，实时计算集群子***200，数据存储集群子***300和应用服务集群子***400相连。通过集群协调处理模块500可实现各个集群子***之间的集中控制，统一配置和协同工作。数据接入集群子***100、实时计算集群子***200、数据存储集群子***300和应用服务集群子***400之间通过所述集群协调处理模块500进行数据交互。
负载均衡模块600，该模块依据对***可靠性的要求，可部署1个或多个单元。负载均衡模块与数据接入集群子***100，实时计算集群子***200，数据存储集群子***300和应用服务集群子***400相连，通过自动分配负载，保证各节点具有相近的负载率，从而提高***整体的利用率。对于数据接入集群子***，负载均衡模块600可自动决定由当前压力较小的业务节点或者业务功能模块完成数据接入，汇聚；对于实时计算集群子***，负载均衡模块可自动选择当前压力较小的业务节点或者业务功能模块完成数据计算；对于数据存储集群子***，负载均衡模块可自动分配适宜的存储节点；对于应用服务集群子***，负载均衡模块可自动分配适宜的应用服务节点。具体实现上，负载均衡模块可采用Zookeeper+Nginx。Zookeeper负责数据接入集群子***，实时计算集群子***和数据存储集群子***的负载均衡，Nginx负责应用服务集群子***的负载均衡。ZooKeeper是分布式应用程序协调服务，Nginx是一个高性能的HTTP和反向代理web服务器，可以用作作为负载均衡服务。
如图2所示，其为本发明实施例提供的基于集群技术的数据中心基础设施管理***一种可能的部署方式示意图，以***需接入的测点容量为15万左右，数据存储时间为3年为例。服务器的性能参数为：32G内存，8T硬盘。具体部署方式如下：一共提供3台服务器，分别命名为服务器1，服务器2，服务器3；数据接入集群子***包含2个数据接入节点，分别部署在服务器1和服务器3上；实时计算集群子***包含3个实时计算节点，分别部署在服务器1，服务器2和服务器3上；数据存储集群子***包含3个数据存储节点，分别部署在服务器1，服务器2和服务器3上；应用服务集群子***包含2个应用服务节点，分别部署在服务器1和服务器3上；集群协调处理模块部署在服务器2上；负载均衡模块部署在服务器2上。
如图3所示，其为本发明实施例提供的基于集群技术的数据中心基础设施管理***另外一种可能的部署方式示意图，以***需接入的测点容量为40万左右，数据存储时间为3年为例。服务器的性能参数为64G内存，16T硬盘。具体部署方式如下：一共提供5台服务器，分别命名为服务器1，服务器2，服务器3，服务器4，服务器5；为进一步提高***的可靠性，集群协调处理模块和负载均衡模块均部署了2份；数据接入集群子***包含3个数据接入节点，分别部署在服务器1，服务器2和服务器4上；实时计算集群子***包含5个实时计算节点，在5台服务器上均有部署；数据存储集群子***包含5个数据存储节点，在5台服务器上均有部署；应用服务集群子***包含2个应用服务节点，分别部署在服务器1和服务器5上；集群协调处理模块部署2份，分别在服务器3和服务器4上；负载均衡模块部署2份，分别在服务器2和服务器3上。
本发明实施例提供的基于集群技术的数据中心基础设施管理***，通过集群协调处理模块保证各集群子***之间的通信和协同工作，通过负载均衡模块保证负载的自动分配，从而提高***资源的利用率。本发明实施例提供的基于集群技术的数据中心基础设施管理***，可依据接入测点的规模，灵活部署各***模块的节点个数，从而具有优异的可扩展性。此外，各个业务功能模块多节点部署的方式保证***具有优异的可靠性，负载均衡模块保证***可以较好地应对监控测点采集，计算的高并发数据处理。从而能够有效提高数据中心基础设施管理***的技术水平，保障数据中心稳定运行。
通过具体实施方式的说明，应当可对本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效得以更加深入且具体的了解，然而所附图示仅是提供参考与说明之用，并非用来对本发明加以限制。

Claims (9)

1.一种基于集群技术的数据中心基础设施管理***，其特征在于，包括负载均衡模块、集群协调处理模块和多个业务集群子***，所述业务集群子***由部署于不同服务器的多个业务功能模块组成，其中：
每一业务功能模块，用于向所述负载均衡模块发送注册请求，所述注册请求中携带有注册信息；以及在注册成功后，按照设定的上报周期向所述负载均衡模块上报自身的负载状态信息；
所述负载均衡模块，用于根据接收到的注册请求对每一业务功能模块进行注册，并记录每一业务功能模块的注册信息；以及针对每一业务集群子***，根据该业务集群子***包含的各业务功能模块上报的负载状态信息，在该业务集群子***内进行业务负载均衡；
所述集群协调处理模块，用于协调处理各个业务集群子***之间的数据交互。
2.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述业务集群子***包括数据接入集群子***、实时计算集群子***、数据存储集群***和应用服务集群子***，其中：
所述数据接入集群子***，用于在所述负载均衡模块的调度下，采集实时数据，将采集的实时数据转换为预设格式数据；
所述实时计算集群子***，用于在所述负载均衡模块的调度下，根据所述实时数据，判断是否生成告警信息；
所述数据存储集群子***，用于存储所述数据接入集群子***采集的实时数据和历史数据以及所述实时计算集群子***产生的告警数据；
所述应用服务集群子***，用于在所述负载均衡模块的调度下，接收客户端提交的数据展示请求，根据所述数据展示请求从所述数据存储集群子***获取展示数据并发送给所述客户端。
3.根据权利要求2所述的***，其特征在于，所述***还包括可视化展示模块，所述可视化展示模块部署于所述客户端中；
所述可视化展示单元，用于根据所述应用服务单元发送的展示数据向用户展示数据。
4.根据权利要求2所述的***，其特征在于，所述数据展示请求中携带有显示参数信息；
所述应用服务集群子***，还用于在向所述客户端发送所述展示数据之前，根据所述显示参数信息对所述展示数据进行适配处理。
5.根据权利要求2任一项所述的***，其特征在于，
所述实时计算集群子***，具体用于比较所述实时数据与预先配置的告警阈值，根据比较结果判断是否生成告警信息；或者根据读取的监测数据，采用时间序列预测下一时刻的预测值，在下一时刻到达时，根据下一时刻的预测值和实际值的差值判断是否生成告警信息。
6.根据权利要求2所述的***，其特征在于，
所述实时计算集群子***，还用于如果判断出生成告警信息，则在生成告警信息后，合并相同类型的告警信息。
7.根据权利要求2所述的***，其特征在于，
所述数据接入集群子***，还用于在将所述实时数据转换为预设格式数据之前，采用预设通讯协议从接入***采集实时数据并解析，所述通讯协议包括以下任一种：RS232协议，RS485协议和Modbus协议。
8.根据权利要求2所述的***，其特征在于，
所述数据接入集群子***，还用于缓存采集的实时数据；
所述实时计算集群子***，具体用于从所述数据接入集群子***读取其缓存的实时数据，根据读取的实时数据，判断是否生成告警信息。
9.根据权利要求1～8任一项所述的***，其特征在于，所述负载均衡模块采用Zookeeper和Nginx实现，其中，所述Zookeeper用于实现数据接入集群子***和实时计算集群子***的业务负载均衡；所述Nginx用于实现应用服务集群子***的业务负载均衡。
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