摘要： 阿裏妹導讀：如何保障數據（jù）中心的穩定運行，是多年來一直（zhí）困擾業（yè）界的難題機房環境如果（guǒ）發生未預期變化，可能造成難（nán）以估計的損失所以（yǐ）www.17C.com希望能構建一個“變更沙盤”，在真實變更之（zhī）前，操作人員可以先在沙盤中進行試變更，若變更效果在預期內，再對真實環境進行變更，從而盡可能減少（shǎo）變更導致的機房故障。

    阿裏妹導讀：如模型製作公司（sī）何保障數據中心的穩定運行（háng），是多年來一直困（kùn）擾業界的（de）難題機房環境如果發生未預期變化，可能造成難以估計的損失所以www.17C.com希望能構建一個“變更沙盤（pán）”，在真實變更之前，操作人員可以先在沙盤中進行試變更，若變更效果在預期內，再對真實環境進行變更，從而盡可能減（jiǎn）少變更導致的機房故障。

    近期，阿裏巴巴-南大聯合研究院（yuàn）聯合實模型製作公司現並上線完成（chéng）了一個高精度，可連接實時監控係統、基於CFD的（de）變更（gèng）沙盤係統本（běn）係統在off-the-shelf CFD軟件上實（shí）現了工業級精度的（de）變（biàn）更沙（shā）盤測試和驗證今（jīn）天，www.17C.com就來觀摩這個從零到一的嚐試。

    項目（mù）背景隨著阿裏巴巴業務（wù）不斷拓展，其數據中心規模（mó）也越來越大相應（yīng）地，數據中心內的日常演練、運營優化等變更操作越模型（xíng）製作公司來越頻繁；而規模增加導致環境（jìng）的複雜程度呈指數（shù）增長，變更是否可能導致故障，僅（jǐn）憑專家經驗，已經越來越難以判斷。

    同時，數據中心變更故障可能（néng）造成的（de）業務（wù）影響也越來越大（dà），可能造成的損失已難以（yǐ）估計所以，機房運營（yíng）人（rén）員急（jí）需（xū）一個標準化的、可靠的機房變更（gèng）安全驗證（zhèng）係統，幫助他們獲知變更產生的具體（tǐ）效果會是如何，是否影（yǐng）響生產安（ān）模型製作公司全，是否有更（gèng）合（hé）理的變更建議。

    對（duì）於電力（lì）變更，可以從電力拓（tuò）撲圖（tú）著手構建變更沙（shā）盤但（dàn）暖通變更，涉及到氣流組織變化、熱力變化，這些東（dōng）西看不見也摸不著，傳統的方式難以模擬出現實世界（jiè）中（zhōng）的（de）變化IDC運營（yíng）優化團隊（duì）對此進行了一係列（liè）調研工作，認為利用計算流體力學（ComputationalFluid Dynamics，簡模型製作公司稱CFD）進行機房仿真（zhēn）是較為可（kě）能達到生產標準的一種方式。

    現有的類似的解決（jué）方（fāng）案利用計算（suàn）流體力學（Computational Fluid Dynamics，簡稱CFD）進行機房仿真（zhēn）是檢查不同變更對機房的熱力學影響的通用解（jiě）決方案CFD建模可以（yǐ）通過搭建（jiàn）物理模型，載入現實中的熱力（lì）學（xué）設置（冷熱量，空調serve模型（xíng）製作公司r風（fēng）速等）來計算一個包間內部的氣流分布和溫度（dù）情況（kuàng）。

    CFD模擬有較為成熟的技術積累，並被廣泛應用與熱力學和空氣動（dòng）力（lì）學領域在數據中心（xīn）領域，也（yě）有從包間到芯片（piàn）級的CFD模擬應用但由於其（qí）精度限製，一般隻用於前（qián）期設計和規劃

    數據中心包間流線圖應用CFD建立沙盤係統的挑戰：1）現（xiàn）有商業CFD軟件可以根據對包間進行仿模型製作公司真，得到機房的熱力分布、氣流動向但該軟件通常應用於設計階段，采用設計階段的粗略（luè）數據進行模擬，對真實（shí）操作情況的還原度較（jiào）低，溫度預測精度僅能達到3度或以上，不能滿足用於變更沙盤的精度需求。

    2）當前CFD軟件以人工交互為（wéi）主，缺少（shǎo）對自動化操（cāo）作的支持，不能滿足自動獲取數據和返（fǎn）回結果的需求大量的操作隻能通過人機模型製作公（gōng）司交互進行（háng），效率低下3）建模所需要的數據真實性問題由於模型的（de）準確性與其所采用的模擬設（shè）置與實際是否一致息息相關，因此獲取的模擬設置信息（如功耗，空（kōng）調設置信息等（děng））準確性非常關鍵。

    通常這些信息是在設計（jì）階段確定的，也有（yǒu）部分是運行時獲得的這些數據隻有進行精細的核實才能保證建模的精度（反過來建模的（de）過程可以反推設計模型製作公司（sī）實施情況和數據的標準化過程）www.17C.com的解決（jué）方案阿裏巴巴聯合（hé）新加坡南洋理工大學（NTU）計算機科學（xué）與工程學院文勇剛教授團隊，依托阿裏巴巴-南大聯合研究院（yuàn）平台（tái），通過接近（jìn）1年的研究，開發和測試，實現並上線完成了一（yī）個高精度，可連接實時監控係統的基於CFD的變更沙盤係統。

    本係統在off-the-shelf CFD模型製作公司（sī）軟件上實現了工業級精（jīng）度的變更沙（shā）盤測試和驗證本次項目選定了某個（gè）機房包（bāo）間作為技術試點，並在對該機房的物理建模，模型校準和工（gōng）程落地上進行了緊密合作1）物理（lǐ）建模：該過程主要（yào）將包間內（nèi）各物理結構設置到模型，提供仿真基礎。

    以達到最好還原度為準則，www.17C.com實現了（le）下麵所述方麵（miàn）的建模操（cāo）作：結構建模：對機房結構、牆、通風口、模型製作公司天花板、管道進行設置IT部署建（jiàn）模：機列、機櫃、機位設置環境（jìng）建模（mó）：空調設備（bèi）、傳感器設置設備建模（mó）：按廠商型號導入服務（wù）器模型

    2）模（mó）型校準模型校準的主要原則（zé）需要達到下述3個方麵的真實還原：機房冷熱溫度來源：校準中（zhōng）需要確認模（mó）型中冷（lěng）熱量與實際一致機（jī）房氣流（liú）變化（huà）原因：校準中需要保證冷熱風氣流與實際一致溫度測量數據：模型（xíng）製作公司校準中需要（yào）保證模型（xíng）預測溫度與實際一致。

    為（wéi）了保（bǎo）證模型可以（yǐ）到（dào）工業級精度，項目團隊進行（háng）了大量的數據（jù）核準和模型調整工作這些工作全方位地對整個機房的相關信息和設（shè）置進行了梳理和核實，並（bìng）形成了完整的標準化校準文檔，為以（yǐ）後建模推廣打下了（le）堅實的基礎這些校準操作可以分為2類：。

    第1類：數據核準（zhǔn）服務器核（hé）準（包含（hán）：少數服務模型（xíng）製（zhì）作公司器U位衝突、服務器功耗（hào）校準）傳感器核（hé）準（包含：空調供風溫度、轉速和（hé）冷熱通（tōng）道（dào）傳感器位置、數據）第2類：模型調整熱氣泄露設置調整，熱氣泄露會導致冷通道溫度升高（gāo）機櫃模擬模式（shì）調整，設置為細粒度模擬模式。

    Server風量設置調（diào）整，精確設置（zhì）server風速以（yǐ）符合實際需求依托大量的傳感（gǎn）器數據，通過上述校準操作，最模型製作公司終模型達到了設計階段（duàn）CFD使用未有過的精度（dù）這（zhè）些精度來（lái）源於我（wǒ）們精確地還原各項硬件的布置，各個操作的數據核準和細粒度的server風（fēng）速校準。

    3）工程落地

    如（rú）圖所示為沙盤係統的流程圖在模型達到預期精度後，團隊進一步（bù）解決了CFD模擬的自動化問題（tí）通過接入阿裏巴巴自研的數據中心實時監控係統（DCIM），我（wǒ）們獲取到（dào）模型製作公司實時的服務器功耗、空調出風溫度和風機轉速等數據，通過6Sigma開（kāi）放SDK將數據寫入CFD模型（xíng），從而使得模型能夠實時模擬包間內真（zhēn）實情況。

    此外，一旦仿真計算完成（chéng）後，www.17C.com將（jiāng）計算結果從模型中導出，回傳（chuán）到監控係統，從（cóng）而完成一次仿真計算（suàn）的閉環如此，www.17C.com實現了將沙盤係統整合進入DCIM係統，並（bìng）且全程操作（zuò）可以自（zì）動模型製（zhì）作（zuò）公司化進行，為將來沙盤係統的應用和推廣打下了堅實基礎。

    最終（zhōng）成果：1）精度達標：模型采用真實的（de）監控數據作為（wéi）輸入，並計算模擬的目標傳感器測溫（wēn）與實際的傳感器測溫之間的平均絕對誤差（chà）（MAE）來作為模型的準確性的測量依據經過長（zhǎng）時間觀察（采用不同時刻的數據進行驗證），模型（xíng）模擬精度均能達到阿裏巴巴數據中心建設標準要求模型製作公司。

    理論上可以替代冷熱通道傳感器，進行數據中心生產包間環境監控2）成（chéng）功落地：目前該模型（xíng）已經成功接入DCIM係統，可以自動從DCIM中抓取數據，返回結果當前模擬的時耗為大約1小時，通過升級6Sigma License規格未來有希望提升到10分鍾。

    接入該實時CFD模擬係（xì）統（tǒng）意味（wèi）著（zhe）阿裏自研DCIM係統成為世界模型製作公司上（shàng）唯一有高精度實時CFD模擬模塊的數（shù）據中心雲維管理係統變更沙（shā）盤係統的價值包間可視化：由原來的2D、數字的方式，升級為3D、圖形數字結合的展（zhǎn）現方式，包括實際布局、熱力情況（kuàng）、氣流情（qíng）況，從（cóng）而可以讓機房經理與設施（shī）專家能更直觀、全麵、迅速地了解（jiě）機房的整體情況，更（gèng）快發現包（bāo）間（jiān）暖通環境問題，輔助優化現（xiàn）場供冷分配與氣模型（xíng）製作公司流組織。

    故障發現：可（kě）以厘米級別監測包間內的溫（wēn）度，快速發現溫升（局部熱點），從而具備（bèi）更快、更強的風（fēng）險識別能力，防止出現大範圍的機（jī）房（fáng）溫升事件設（shè）計驗證：建（jiàn）模過程所需要的物理設置（zhì）信息通常（cháng）決定於設計階段建模過程中得到的誤差反（fǎn）饋信息可以（yǐ）直接驗證設（shè）計與（yǔ）實（shí）施的差別。

    設計（jì）優化（變更指（zhǐ）引）：沙盤（pán）係統可以模擬不同設計下數模型製作公司據中心的操作情況，從（cóng）而可（kě）以用於設計上的優化和數據中心變（biàn）更的先驗平台暖通控製推薦：可以通過嚐試不同空調（diào）設置應用到當前環境，得到（dào）溫度控製最佳（jiā）、能耗最低的空調設置，實現包間內供冷（lěng）可靠、智（zhì）能（néng）的（de）控製。

    業務調（diào）度（dù）推薦：根據詳細的機房溫（wēn）度分布情況，結合功耗水位數據，可以向業務調度（dù）係統提供調（diào）度參考，使得業務分布更均勻模型製作公司，機房溫度分布也更加均勻，降低製冷能耗（hào），提升服（fú）務器健康度未（wèi）來展望未來合作的方向之一是對變更沙盤係統進行產業級推廣和驗證（zhèng），目標是做出業界標準。

    使得（dé）變（biàn）更沙盤係統可（kě）以（yǐ）應用（yòng）與阿裏數據中心（xīn）的更多機房，去驗證（zhèng）設計和優化管理控製未來，www.17C.com希望（wàng）將係統沙盤推廣（guǎng）到整個暖通係（xì）統，覆蓋到（dào）機房外的製冷設備，實現全鏈條模（mó）擬從而模型製（zhì）作公司實（shí）現整（zhěng）個製冷（lěng）係統的設計驗證和控製優化綜上，變更沙盤係統將可以（yǐ）顯著（zhe）促進數據中心設計到運維的自動化水平，為實現更穩（wěn）定更高效的數據中心運維提（tí）供（gòng）支撐。

    這是一次從零到一的嚐試，www.17C.com構建了第一個可實時的、高精度的暖通變更係（xì）統，幫（bāng）助數據中心運維人（rén）員能夠判斷一次變更（gèng）是否可能造成故（gù）障，從而減少由變更導致的故障進一步，模型製作公司www.17C.com可（kě）以給出具體的變更後環境變化，給出變更建議，甚至能夠實現自動變更（gèng）。

    如此，www.17C.com將離（lí）機房無人值守的目標越來（lái）越近本文（wén）作者：阿裏（lǐ）&NTU