數據中心建設與運維關鍵技術摘要：近年來，隨著國際環境的影響及國家科技創新力量的提升，從數據安全和供應鏈安全角度出發，數據中心作為新基建的“底座”，作為重要基礎設施，正在發揮愈加重要的作用。本文介紹了數據中心的概念、特點及運維管理需求，分析了BIM技術的特點、優勢和在數據中心設計建設運維中的作用。闡述了ITIL規范在數據中心IT服務管理中的指導作用，提出數據中心應該采用先進成熟的技術，提高建設運維管理水平。關鍵詞：數據中心；BIM技術；ITIL規范；研究引言隨著我國信息化改革的不斷深入，各行業向信息化轉變的步伐越來越快，級數級增長的作戰數據需求不斷推動數據中心建設向更大規模、更高層次發展。數據中心的建設運維是一項龐大的系統工程，具有保障系統多、設備類型多、發展速度快、運維管理難、標準要求高等特點，對運維管理團隊的綜合保障能力提出很高的要求。在編制有限，人才培養周期長的前提下，如何充分利用先進的建設運維技術，降低運維難度，提高管理質效，保障各類系統的高可用性，是運維管理團隊需要面對的問題。1.數據中心概述1.1數據中心概念數據中心（DataCenter）是為集中放置的電子信息設備提供運行環境的建筑場所，可以是一棟或幾棟建筑物，也可以是一棟建筑物的一部分，包括主機房、輔助區、支持區和行政管理區等。數據中心是以數據加工處理為主要目的，通過網絡向用戶提供信息服務的場所，包括硬件和軟件，硬件是指數據中心的基礎支撐系統和IT設備等，軟件是指數據中心所安裝的程序和提供的服務。1.2數據中心的特點1.2.1專業系統多數據中心對建設結構有特殊要求，一般需要獨立建設和運維，是具有物理承載、基礎支撐、信息服務三大功能的龐大綜合體。物理承載包括建筑結構、電氣安裝、電力配送、裝飾裝修、供給排水、消防控制、安防警戒等一般建筑具備的專業系統。基礎支撐包括不間斷電源、精密空調、氣體消防、機柜支持、綜合布線等為信息服務設備提供基礎環境的系統。信息服務包括通信網絡、計算資源、存儲備份、數據交換、安全加密等與數據加工處理流程相關的系統和設備，涉及20多個相對獨立的專業門類。1.2.2標準要求高根據國家標準《數據中心設計規范》（GB50174-2017），數據中心按使用性質和系統中斷對社會造成的影響分為A、B、C三級。數據中心是各類信息系統的基礎支撐環境，直接為信息的采集分類、加工處理、綜合運行服務，對生產生活影響深遠。因此，數據中心在規劃設計、施工建設、運維管理各階段應采用高標準，充分考慮容錯機制，減少設備故障對信息系統造成的影響，提高系統的可靠性和可用性。1.2.3維護管理難數據中心建設標準高、應用需求高、技術體制復雜，對數據中心運維管理團隊綜合保障能力提出更高的要求。同時，在當前階段，各數據中心的運維力量編制不足，人員短缺，力量薄弱，手段單一、工作強度大等因素，必然導致運維管理水平的整體偏低。要充分吸取先進的運維管理經驗和技術，在數據中心規劃建設階段同步設計運維管理系統，是解決上述難題的有效途徑。1.3數據中心發展方向隨著科技的不斷進步，新技術不斷涌現，數據中心在建設理念、運維標準和智能運用等方面都有新的方向。新一代數據中心需要具備模塊擴展、動態部署、綜合運維、綠色節能等特點，使數據中心朝模塊化、標準化、虛擬化、智能化方向不斷發展。1.4數據中心關鍵技術應用近年來，數據中心在規劃建設、基礎運維、服務管理各階段出現一些新的關鍵技術，如BIM技術、ITIL規范、虛擬化、云計算等。這些技術在數據中心建設運維中的應用，縮短了建設周期，降低了運維難度，提高了綜合效率。數據中心設計建設應著眼未來發展需求，緊跟技術發展方向，充分利用先進成熟技術成果，不斷提高運維管理水平，保證各類信息系統高效運行。2.BIM技術2.1BIM技術介紹BIM（BuildingInformationModeling）建筑信息模型是以建筑工程項目的各項相關信息數據作為基礎，建立起三維的建筑模型，通過數字信息仿真模擬建筑物所具有的真實信息，具有信息完備性、信息關聯性、信息一致性、專業協調性、過程模擬性、流程優化性及可視、可出圖等特點，是數字信息的集成應用，應用于建筑的設計、建造、管理各個階段。2.2BIM技術的優勢2.2.1立體視圖。BIM以建筑三維模型為基礎，各部件和設備標注屬性，可根據用戶的需求隨時變換視角深入細致的觀察各個細節，通過直觀、清晰、連續的沉浸式視圖加快相關方對方案的理解和把握。2.2.2專業協同。數據中心建設專業多、分工細、相互關聯、相互影響，任何失誤都可能造成連鎖反應，影響工程進度和運維效率。BIM可在設計階段對各專業的碰撞問題進行協調，生成協調數據，指導各專業優化設計方案，避免沖突發生。2.2.3階段模擬。模擬可以貫穿于建設全生命周期的各個階段。在設計階段，BIM可以對設計方案進行模擬，如：節能減排模擬、日照采光模擬、熱能傳導模擬等。在施工階段可以進行4D模擬，既在立體三維模型的基礎上加上時間因素，模擬施工過程，從而優化工期，控制成本。運維階段可以模擬災難事故等緊急情況的應急方案，如地震逃生模擬和消防疏散模擬等。2.2.4方案優化。方案受信息、復雜程度和時間三種因素的制約。沒有準確的信息，做不出合理的優化結果。BIM模型提供了建筑物內所有專業的數據信息，包括建筑信息、資源信息、規則信息等，豐富的信息為方案優化打下基礎。BIM利用內嵌工具組件提供了對復雜項目進行優化的途徑。2.2.5出圖靈活。BIM模型不僅能繪制常規的建筑設計圖紙及構件加工的圖紙，還能通過對建筑物進行可視化展示、協調、模擬、優化，并出具各專業圖紙及深化圖紙，使工程表達更加詳細。2.3BIM技術在數據中心建設運維中的作用2.3.1空間規劃管理空間管理主要應用在機架、布線、照明、消防等各系統和設備空間定位。獲取各系統和設備空間位置信息，把原來編號或者文字表示變成三維圖形位置，直觀形象且方便查找。2.3.2設備設施管理數據中心內的各類設備在BIM中都以三維立體模型方式呈現，設備的屬性同樣以浮動標簽的形式標注于模型中。三維模型與設備的實地布局完全對應。運維管理人員通過后臺操作即可實現對在線設備實施清點盤查、狀態檢查、運程控制等功能。2.3.3應急預案管理BIM技術可以基于時間軸模擬事故響應的全過程，驗證應急方案的可行性。例如：模擬數據中心電源系統發生火災，通過模型計算系統自動生成火災影響的范圍和程度，為制定應急響應方案提供依據，同時也可以驗證應急方案的存在的問題，以便及時修正完善。2.3.4隱蔽工程管理在數據中心設計建設階段，大量的橋架管網和布線被墻體或裝修材料遮擋，工程結束后很難檢查驗證，出現問題也很難定位排查。基于BIM技術的運維可以管理復雜的管網和布線，通過三維視圖方式在圖上直接獲得相對位置關系，便于管網維護檢修等。2.3.5能源管理BIM結合物聯網技術的應用，使能源管理更加方便快捷。通過安裝具有傳感功能的電表、水表等，可以實現建筑能耗數據的實時采集、傳輸、匯總等功能，實時分析能耗分布規律，有針對性的做好調控，達到節能減排的目的。2.3.6模擬仿真BIM系統具有建筑結構、設備設施、管道線路、動力負荷、熱力圖普等所有數據，為系統的模擬仿真創造了條件。如通過分析設備用電、日照傳導、人體熱輻、照明發熱等熱源對空調制冷系統的影響，能更精確計算空調的輸出功率、設備布局、氣流組織、溫度控制等，使制冷系統的設計維護更科學合理。2.3.7碰撞檢查利用BIM三維技術，在數據處理中心設計階段通過模擬計算進行碰撞檢查，解決管線設備安裝空間關系沖突，減少在施工中可能出現的錯誤，優化管線排布方案、增加機房凈空等。ITIL規范3.1ITIL的架構ITIL的包括26個流程，使用五個主要書面指導文件，分別論述了IT服務的服務戰略、服務設計、服務轉換、服務運營和服務的持續改進。3.1.1服務戰略提供了基于市場驅動模型的IT服務方法。它描述了一系列的管理流程，可以幫助企業根據財務效益原則作出更精準的決策。3.1.2服務設計解釋了IT服務對較大的業務怎樣產生影響。它涵蓋了IT服務的設計實例和技術服務的交付，以及服務管理工具，ITIL服務支持流程，還有支撐服務的供應鏈。具體的管理業務內容包括服務水平、可用性、容量和安全管理。3.1.3服務轉換將業務需求轉化為實際IT服務的過程。ITIL服務管理約定你必須以項目管理的模式完成這些轉換過程，同時，服務轉換指導文件也說明了應該如何完成業務環境下的變更管理。服務轉換包括變更管理、資產和配置管理、軟件發布或部署管理，服務測試等。3.1.4服務運營幫助數據處理中心運維團隊向用戶交付所需的服務水平，這也是IT在整個ITIL生命周期中真正創造價值的部分。ITIL服務運維人員接受的培訓包括如何處理日常事務和事故、回應請求、管理問題、維護安全性。3.1.5服務的持續改進協助數據處理中心運維團隊確定需要服務變更的節點，配合業務需求的變化持續調整服務，掌控全局，考核變更的成效。涉及到考核節點的定義和考核數據的收集、處理和分析。當需要改進時，運維管理團隊會執行變更流程，通過前面的考核數據評估成效，并依此推廣到更多標準化的變更。3.2ITIL的服務支持流程3.2.1事件管理在不影響業務的情況下盡快恢復服務，從而保證最佳的效率和服務的可持續性。事件管理流程的建立包括事件分類，確定事件的優先級和建立事件的升級機制。3.2.2問題管理指通過調查和分析數據處理中心IT基礎架構的薄弱環節、查明事故產生的潛在原因，并制定解決事故的方案和防止事故再次發生的措施，將由于問題和事故對業務產生的負面影響減小到最低的服務管理流程。與事故管理強調事故恢復的速度不同，問題管理強調的是找出事故產生的根源，從而制定恰當的解決方案或防止其再次發生的預防措施。3.2.3配置管理識別和確認系統的配置項，記錄和報告配置項狀態和變更請求，檢驗配置項的正確性和完整性等活動構成的過程，其目的是提供IT基礎架構的邏輯模型，支持其它服務管理流程特別是變更管理和發布管理的運作。3.2.4變更管理為在最短的中斷時間內完成基礎架構或服務的任一方面的變更而對其進行控制的服務管理流程。變更管理的目標是確保在變更實施過程中使用標準的方法和步驟，盡快地實施變更，以將由變更所導致的業務中斷對業務的影響減小到最低。3.2.5發布管理對經過測試后導入實際應用的新增或修改后的配置項進行分發和宣傳的管理流程。發布管理以前又稱為軟件控制與分發，它由變更管理流程控制。3.3ITIL運維管理系統基于ITIL架構的ITSM軟件是IT服務運維管理的具體工具，集成了事件管理、問題管理、變更管理、資產管理、IT項目管理、知識庫、合同管理等功能模塊。提供靈活的流程和表單設計工具，可以根據自身特點定制各種業務流程，從而徹底改變數據處理中心錯綜無序的IT服務現狀，提高運維管理團隊的生產效率，改善用戶的滿意度。結語當前，我國各行業數據中心建設正處于高峰期，運維管理團隊應該參與到數據中心規劃設計、技術論證、施工建設、維護管理的全過程，在工程實踐中不斷培養人才、鍛煉隊伍。同時，運維管理團隊也應該站在全局的高