NGHIÊN CỨU VÀ XÂY DỰNG HỆ THỐNG GIÁM SÁT MÔI TRƯỜNG TẠI CÁC TRUNG TÂM TÍCH HỢP DỮ LIỆU

Tập trung nghiên cứu và xây dựng một hệ thống giám sát môi trường trong các Trung tâm THDL và thực hiện giám sát thử nghiệm một số thông số chọn lọc quan trọng như nhiệt độ, báo cháy, độ ẩm, điện lưới (gọi tắt là các thông số chọn lọc).

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG Phạm Ngọc Phương NGHIÊN CỨU VÀ XÂY DỰNG HỆ THỐNG GIÁM SÁT MÔI TRƯỜNG TẠI CÁC TRUNG TÂM TÍCH HỢP DỮ LIỆU LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH Thái Nguyên - 2013 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG Phạm Ngọc Phương NGHIÊN CỨU VÀ XÂY DỰNG HỆ THỐNG GIÁM SÁT MÔI TRƯỜNG TẠI CÁC TRUNG TÂM TÍCH HỢP DỮ LIỆU Chun ngành: Khoa học máy tính Mã số: 60 48 01 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS TS Nguyễn Văn Tam Thái Nguyên - 2013 MỞ ĐẦU Khi nhắc đến tảng hệ thống thông tin khơng thể khơng nhắc đến Trung tâm tích hợp liệu (Data Center), trái tim toàn hệ thống Việc xây dựng Trung tâm tích hợp liệu (viết tắt TTTHDL) xu tất yếu nhu cầu bắt buộc, thiếu doanh nghiệp hay tổ chức Việc xây dựng TTTHDL tiêu chuẩn đảm bảo mục tiêu tối ưu cho hoạt động, đảm bảo tính sẵn sàng, tính thuận tiện vận hành phát triển hệ thống sau Thực tế thiết kế chuẩn hạ tầng kỹ thuật, TTTHDL gồm thành phần chính:  Hạ tầng mạng: máy chủ, hệ thống lưu trữ, thiết bị mạng…  Hạ tầng vật lý quan trọng: hệ thống làm mát HVAC, hệ thống phòng cháy chữa cháy, hệ thống nguồn cấp UPS, hệ thống an ninh vật lý v.v Hình A: Một mơi trường trung tâm tích hợp liệu với nhiều tham số phải giám sát Như vậy, môi trường vận hành TTTHDL tồn hệ thống riêng biệt điều khiển tham số khác (điện áp, nhiệt độ, độ ẩm, nguồn điện, v.v.) với chung mục đích trì TTTHDL hoạt động an tồn, hiệu ổn định Tuy nhiên, thực tế hệ thống thường hoạt động độc lập giám sát xử lý cố tập trung dẫn đến tình trạng liệu nhiều, khó giám sát, tổng hợp so sánh Với lý đó, tơi lựa chọn đề tài “Nghiên cứu xây dựng hệ thống giám sát mơi trường Trung tâm tích hợp liệu” cho luận văn, tập trung nghiên cứu xây dựng hệ thống giám sát môi trường Trung tâm THDL thực giám sát thử nghiệm số thông số chọn lọc quan trọng nhiệt độ, báo cháy, độ ẩm, điện lưới (gọi tắt thông số chọn lọc) Để giải vấn đề, luận văn bố cục thành chương chính: Chương 1: Khảo sát tổng quan mơi trường vận hành TTTHDL nghiên cứu lý thuyết đo lường giám sát sở xây dựng tốn giám sát mơi trường vận hành với số thông số chọn lọc Chương 2: Nghiên cứu xây dựng mơ hình hệ thống giám sát số số thông số chọn lọc mơi trường vận hành TTTHDL, từ thiết kế chi tiết thành phần phần cứng phần mềm tích hợp lại thành hệ thống giám sát hoàn chỉnh Chương 3: Tiến hành cài đặt thử nghiệm với số kịch giám sát thông số môi trường khác nhiệt độ, độ ẩm, báo cháy, điện lưới Trên cở sở đó, đánh giá độ xác phép đo khả triển khai hệ thống thực tế NỘI DUNG Chương 1: TỔNG QUAN VỀ GIÁM SÁT MƠI TRƯỜNG TRONG CÁC TRUNG TÂM TÍCH HỢP DỮ LIỆU Trung tâm tích hợp liệu định nghĩa nơi tập trung nhiều thành phần tài nguyên mật độ cao (hardware, software…) làm chức lưu trữ, xử lý toàn liệu hệ thống với khả sẵn sàng độ ổn định cao Kinh phí đầu tư cho TTTHDL lớn lên đến hàng triệu USD phải tuân theo tiêu chuẩn kỹ thuật khắt khe đòi hỏi phải có hệ thống giám sát môi trường liên tục giúp người quản trị giám sát khắc phục cố cách kịp thời, tránh rủi ro đáng tiếc đảm bảo cho TTTHDL hoạt động liên tục, an toàn, ổn định Để xây dựng hệ thống giám sát mơi trường cho TTTHDL đòi hỏi phải có phân tích nhu cầu thực tế giải toán cụ thể đặt sở kỹ thuật đo lường giám sát 1.1.Giới thiệu môi trường vận hành Trung tâm tích hợp liệu 1.1.1 Mơi trường vận hành Trung tâm tích hợp liệu Trong tiêu chuẩn TIA-942 (tiêu chuẩn viễn thông Data center) xây dựng TIA (Telecommunications Industry Association - Hiệp hội công nghiệp viễn thông Hoa Kỳ) yêu cầu bắt buộc thiết kế môi trường tiêu chuẩn TTTHDL tiêu chuẩn thiết kế môi trường TTTHDL gồm: - HVAC (hệ thống sưởi, thơng gió điều hòa khơng khí):  Phòng lối vào cáp phải nằm vị trí sẵn sàng truy cập vào hệ thống phân phối HVAC phòng máy tính  Nếu phòng lối vào cáp có hệ thống điều hòa khơng khí riêng mạch điều khiển nhiệt độ cho điều hòa khơng khí phòng lối vào cáp phải cấp nguồn từ PDU bảng điện cấp nguồn cho giá phòng lối vào cáp  HVAC cho thiết bị phòng lối vào cáp phải có cấp độ dự phòng HVAC nguồn cho phòng máy tính  HVAC phải đảm bảo cung cấp liên tục 24 giờ/ngày, 365 ngày/năm Nếu hệ thống HVAC tòa nhà khơng đảm bảo hoạt động liên tục phòng lối vào cáp phải có riêng  Hệ thống HVAC phòng lối vào cáp phải nối với hệ thống phát ðiện dự phòng phòng máy tính Nếu phòng máy tính phòng lối vào cáp khơng có hệ thống phát điện dự phòng riêng hệ thống HVAC phòng lối vào cáp phải nối đến hệ thống phát điện dự phòng tòa nhà Các tham số hoạt động: Nhiệt độ độ ẩm phòng lối vào cáp phải giám sát nằm dải giá trị sau:  Nhiệt độ khô: 20oC đến 25oC  Độ ẩm tương đối: 40% đến 55%  Điểm ngưng tụ lớn nhất: 21oC  Tốc độ biến thiên lớn nhất: 5oC/giờ Phải đo nhiệt độ độ ẩm môi trường xung quanh sau thiết bị đưa vào khai thác Các phép đo phải thực với khoảng cách 1,5 m mặt sàn từ đến 6m dọc đường thẳng trung tâm dãy lạnh vị trí đường hút khí thiết bị - Nguồn điện thành phần thiếu, gián đoạn hoạt động thiết bị, máy chủ TTTHDL, nguồn điện dự phòng thành phần thiết yếu, cấu thành hệ thống lưu điện UPS máy phát điện Để loại bỏ khả có “điểm chết” (single points of failure), toàn cấu phần hệ thống điện, kể hệ thống dự phòng, thiết kế với cấu trúc dự phòng N+1 Các hệ thống ATS cài đặt để tự động chuyển mạch nguồn điện có cố với nguồn cung cấp, đảm bảo không gián đoạn hoạt động thiết bị máy chủ TTTHDL Một hệ thống điện đáp ứng tiêu chuẩn cấp (Teir 4) TTTHDL cần phải có hệ thống giám sát mơi trường nguồn trung tâm tự động nhắn tin cảnh báo có cố - Thành phần bảo vệ an toàn vật lý quan trọng TTTHDL hệ thống phòng chống cháy nổ, thiết bị cảm biến khói nhiệt đặt vị trí hợp lý tồn khơng gian trung tâm để phát cảnh bảo sớm nguy cháy nổ, trước tượng cháy thực tế xảy Trong xây dựng bản, tường chống lửa lắp đặt để ngăn chặn đám cháy lan tràn sang khu vực khác trường hợp không dập tắt Chuẩn TIA-942 bao gồm thông tin bốn cấp liên quan đến mức độ khác độ sẵn sàng bảo mật sở hạ tầng thiết bị TTTHDL Cấp cao tương ứng với độ sẵn sàng vào bảo mật cao : Cấp (TEIR1), cấp (TEIR2), cấp (TEIR3), cấp (TEIR4) Các yêu cầu cụ thể giám sát môi trường tham khảo Phụ lục A đính kèm 1.1.2 Khảo sát trung tâm tích hợp liệu tỉnh Quảng Ninh Đại học Thái Nguyên 1.1.2.1 Khảo sát Trung tâm tích hợp liệu tỉnh Quảng Ninh Trung tâm tích hợp liệu tỉnh Quảng Ninh1 phê duyệt đầu tư từ 15/01/2009, sau giai đoạn đầu tư xây dựng hạ tầng mạng trung tâm đầu mối mạng tập trung cho tất các thành viên mạng tỉnh Quảng Ninh để trao đổi thông tin hành chính, quản lý hành Đây trung tâm quản lý mạng tập trung, đảm bảo hoạt động thường trực tồn khu vực hành tỉnh Đây nơi lưu trữ liệu tập trung phần mềm dùng chung, cung cấp dịch vụ dùng riêng (Website, FTP, Mail, DNS, RADIUS…) cho mạng hành Quảng Ninh cửa ngõ để kết nối mạng Chính phủ mạng WAN tỉnh, đảm bảo an toàn, an ninh bảo mật toàn hệ thống mặt hạ tầng logic mạng Hình 1.1: Bản vẽ kiến trúc mạng xương sống TTTHDL tỉnh Quảng Ninh Trung tâm TTHDL tỉnh Quảng Ninh đặt tầng 17 tòa nhà Liên – TP Hạ Long Tuy nhiên, môi trường vận hành TTTHDL tỉnh Quảng Ninh tồn số hạn chế: - Chưa có hệ thống giám sát nhiệt độ độ ẩm cho TTTHDL, toàn hệ thống làm mát TTTHDL thiết bị làm mát cục đảm nhiệm - Hệ thống báo cháy TTTHDL thiết kế theo hệ thống báo cháy tòa nhà khơng đảm bảo tính an tồn kịp thời cố cháy xảy (tủ điều khiển báo cháy nằm phòng làm việc Ban Quản lý tòa nhà) - Khơng có hệ thống giám sát cảnh báo từ xa có cố q trình vận hành TTTHDL (các cố nhiệt, độ ẩm cao, cháy nổ, điện lưới, điện dự phòng v.v ) Để giám sát thơng số cần có cán quản trị kiểm tra chỗ thực giám sát đầy đủ 24/24h Hình 1.2 : Bản vẽ mặt bố trí thiết bị tài TTTHDL tỉnh Quảng Ninh 1.1.2.2 Khảo sát Trung tâm tích hợp liệu Đại học Thái Nguyên Được đầu tư từ dự án Giáo dục Đại học (TRIG) từ năm 2007 đến nay, Đại học Thái Nguyên (ĐHTN) xây dựng TTTHDL tập trung đảm bảo hạ tầng kỹ thuật đủ mạnh để đáp ứng nhu cầu ứng dụng CNTT giảng dạy, nghiên cứu khoa học tin học hóa cơng tác quản lý trường Đại học Hiện nay, hạ tầng mạng ĐHTN gồm 10 phòng máy chủ đặt 10 đơn vị thành viên 01 TTTHDL đặt Văn phòng ĐHTN, hệ thống mạng phòng máy chủ đơn vị kết nối tập trung TTTHDL cáp quang theo kiến trúc (star) tạo thành mạng WAN (mạng diện rộng) thông suốt tồn Đại học Hình 1.3 : Bản vẽ kiến trúc mạng xương sống TTTHDL Đại học Thái Nguyên Tuy nhiên, môi trường vận hành TTTHDL ĐHTN số hạn chế: - Chưa có hệ thống giám sát nhiệt độ độ ẩm cho TTTHDL, toàn hệ thống làm mát TTTHDL thiết bị làm mát cục đảm nhiệm - Khơng có hệ thống giám sát cảnh báo từ xa có cố q trình vận hành TTTHDL (các cố nhiệt, độ ẩm cao, cháy nổ, điện lưới, điện dự phòng v.v ) Để giám sát thông số cần có cán quản trị kiểm tra chỗ thực giám sát đầy đủ 24/24h Hình 1.4 : Bản vẽ mặt bố trí thiết bị TTTHDL ĐHTN 1.2 Nghiên cứu lý thuyết hệ thống đo lường, giám sát 1.2.1 Định nghĩa đo lường hệ thống thông tin đo lường 1.2.1.1 Định nghĩa đo lường Đo lường trình đánh giá định lượng đối tượng cần đo để có kết số đo đơn vị Theo định nghĩa đo lường biến đổi tín hiệu tin tức, so sánh với đơn vị đo so sánh với mẫu trình đo lường, chuyển đơn vị, mã hóa để có kết số đo với đơn vị 1.2.1.2 Định nghĩa hệ thống thông tin đo lường Hệ thống thông tin đo lường (HTD) hệ thống tự động đo điều khiển việc gia cơng thơng tin theo algorithm (thuật tốn) định sẵn Như hiểu hệ thống thơng tin đo lường đồng nghĩa với hệ thống giám sát + Các q trình xảy thống thơng tin đo lường : - Quá trình đo lường: Sử dụng phương pháp thực nghiệm để nhận ước lượng định lượng đối tượng thông qua việc so sánh với mẫu Đây trình quan trọng hệ thống thông tin đo lường 84 ((temp1< ADOTable1.FieldByName('temp_norti1_b').Value) and (ADOTable1.FieldByName('temp1_en').Value='1'))or ((temp1>ADOTable1.FieldByName('temp_norti2_a').Value) and (ADOTable1.FieldByName('temp1_en').Value='1')) or ((temp1< ADOTable1.FieldByName('temp_norti2_b').Value) and (ADOTable1.FieldByName('temp1_en').Value='1'))or ((humi>ADOTable1.FieldByName('humi_norti1_a').Value) and (ADOTable1.FieldByName('humi_en').Value='1')) or ((humi< ADOTable1.FieldByName('humi_norti1_b').Value) and (ADOTable1.FieldByName('humi_en').Value='1'))or ((humi>ADOTable1.FieldByName('humi_norti2_a').Value) and (ADOTable1.FieldByName('humi_en').Value='1')) or ((humi< ADOTable1.FieldByName('humi_norti2_b').Value) and (ADOTable1.FieldByName('humi_en').Value='1'))) then begin nortifi:=1; //thiet lap gia tri canh bao normal:=0; ADOTable1.Edit;//Luu vao CSDL ADOTable1.TableName:='config'; ADOTable1.FieldByName('nortification').AsVariant:='1'; ADOTable1.FieldByName('normal').AsVariant:='0'; ; ADOTable1.UpdateStatus; ADOTable1.Post; Shape22.Brush.color:=clYellow; Shape21.Brush.color:=clGray; //Tin hieu canh bao end; end; procedure TForm1.Button4Click(Sender: TObject); var num1:String; begin Comport1.Port:= ADOTable1.FieldByName('com_gsm_port').Value; ComPort1.Open; if comport1.connected true then Comport1.ClearBuffer(True, True); //Test so if ((ADOTable1.FieldByName('gsm_enable').Value='1') and (ADOTable1.FieldByName('sdt1_enable').Value='1')) then begin num1:=ADOTable1.FieldByName('sdt1').Value; ComPort1.WriteStr('AT+CMGF=1'+ #13#10); Sleep(100); ComPort1.WriteStr('AT+CMGS="'); ComPort1.WriteStr(num1); ComPort1.WriteStr('"'+#13#10); Sleep(100); ComPort1.WriteStr('Test SMS from DCEMS successfull!' + #26+ #13#10); Sleep(1000); end; end; procedure TForm1.Button5Click(Sender: TObject); var num1:String; begin Comport1.Port:= ADOTable1.FieldByName('com_gsm_port').Value; 85 ComPort1.Open; if comport1.connected true then Comport1.ClearBuffer(True, True); //Test so if ((ADOTable1.FieldByName('gsm_enable').Value='1') and (ADOTable1.FieldByName('sdt1_enable').Value='1') and (startGSM=1)) then begin num1:=ADOTable1.FieldByName('sdt1').Value; { ComPort1.WriteStr('AT+CMGF=1'+ #13#10); Sleep(100); ComPort1.WriteStr('AT+CMGS="'); ComPort1.WriteStr(num1); ComPort1.WriteStr('"'+#13#10); Sleep(100); ComPort1.WriteStr('Test SMS from DCEMS successfull!' + #26+ #13#10); Sleep(1000); } //Goi dien ComPort1.WriteStr('ATD'); ComPort1.WriteStr(num1); ComPort1.WriteStr(';'); ComPort1.WriteStr(#13#10); Sleep(100); end; end; procedure TForm1.Button6Click(Sender: TObject); begin Application.CreateForm(TForm9, Form9); Form9.Show; end; procedure TForm1.Timer3Timer(Sender: TObject); begin //Doc so dien thoai canh bao man hinh Edit5.Text:=ADOTable1.FieldByName('sdt1').Value; Edit6.Text:=ADOTable1.FieldByName('sdt2').Value; Edit7.Text:=ADOTable1.FieldByName('sdt3').Value; //Doc trang thai Power if (ADOTable1.FieldByName('pw1_en').Value='1') then shape5.Brush.color:=clLime else shape5.Brush.color:=clgray; if (ADOTable1.FieldByName('pw2_en').Value='1') then shape19.Brush.color:=clLime else shape19.Brush.color:=clgray; if (ADOTable1.FieldByName('ups1_en').Value='1') then shape6.Brush.color:=clLime else shape6.Brush.color:=clgray; if (ADOTable1.FieldByName('ups2_en').Value='1') then shape20.Brush.color:=clLime else shape20.Brush.color:=clgray; //Doc trang thai Bao chay if (ADOTable1.FieldByName('fire1_en').Value='1') then Shape13.Brush.color:=clLime else 86 Shape13.Brush.color:=clgray; if (ADOTable1.FieldByName('fire2_en').Value='1') then shape14.Brush.color:=clLime else shape14.Brush.color:=clgray; if (ADOTable1.FieldByName('fire3_en').Value='1') then shape15.Brush.color:=clLime else shape15.Brush.color:=clgray; if (ADOTable1.FieldByName('fire4_en').Value='1') then shape16.Brush.color:=clLime else shape16.Brush.color:=clgray; //3 Trang thai canh bao if (ADOTable1.FieldByName('normal').Value='1') then Shape21.Brush.color:=clLime else shape21.Brush.color:=clgray; if (ADOTable1.FieldByName('nortification').Value='1') then Shape22.Brush.color:=clYellow else shape22.Brush.color:=clgray; if (ADOTable1.FieldByName('alert').Value='1') then begin Shape23.Brush.color:=clRed; if ((ADOTable1.FieldByName('gsm_enable').Value='1')and (ADOTable1.FieldByName('call_enable').Value='1')) then begin if (Button5.Enabled=true)then Button5.Click; Button5.Enabled:=false; end; if ((ADOTable1.FieldByName('gsm_enable').Value='1')and (ADOTable1.FieldByName('sms_enable').Value='1')) then begin if (Button4.Enabled=true)then Button4.Click; Button4.Enabled:=false; end; end else shape23.Brush.color:=clgray; end; procedure TForm1.Button1Click(Sender: TObject); begin Application.CreateForm(TForm7, Form7); Form7.Show; end; procedure TForm1.TabControl1Change(Sender: TObject); begin if TabControl1.TabIndex = then begin Form1.Show; Form1.TabControl1.TabIndex := 0; end; if TabControl1.TabIndex = then begin Application.CreateForm(TForm2, Form2); Form2.Show; Form1.TabControl1.TabIndex := 1; end; if TabControl1.TabIndex = then 87 begin Application.CreateForm(TForm3, Form3); Form3.Show; Form1.TabControl1.TabIndex := 2; end; if TabControl1.TabIndex = then begin Application.CreateForm(TForm8, Form8); //delay(1000); Form8.Show; Form1.TabControl1.TabIndex := 3; end; if TabControl1.TabIndex = then begin Application.CreateForm(TForm6, Form6); Form6.Show; Form1.TabControl1.TabIndex := 4; end; end; procedure TForm1.Button8Click(Sender: TObject); begin Application.CreateForm(TForm5, Form5); Form5.Show; Form5.WindowState:= wsMaximized; end; procedure TForm1.Timer2Timer(Sender: TObject); var tt: Integer; begin if(Comport2.Connected=true) then begin if(ADOTable1.FieldByName('temp1_en').Value='1')then begin Comport2.WriteStr('T'); if (Comport2.TriggersOnRxChar) then begin for tt:=1 to 12 begin Comport2.WriteStr('T'); Comport2.Read(temp8[tt],1); end; end; end; Memo1.Text:= inttostr(temp8[1]); Panel3.Caption:=inttostr(temp8[1])+ ' oC'; Memo2.Text:= inttostr(temp8[2]); Memo3.Text:= inttostr(temp8[3]); Memo4.Text:= inttostr(temp8[4]); //Nhiet va am if(ADOTable1.FieldByName('temp1_en').Value='1')then if (ABS(temp8[1]-temp1)