机房与数据中心

PDU 是什么意思?机柜电源分配单元的作用、类型与规格

在机房和数据中心里,PDU 是 Power Distribution Unit 的缩写,即电源分配单元:装在机柜里,把上游一个回路的电分给柜内设备,并提供保护、计量和远程控制。按功能分基本型、计量型、智能型三类;看规格只看输入接多大的回路、输出有几个什么样的插孔。网络通信里的 PDU 是协议数据单元,与供电无关。

作者 顶联产品团队发布于 6 分钟阅读

PDU 是什么意思,要先看语境。在机房和数据中心里,PDU 是 Power Distribution Unit 的缩写,中文叫电源分配单元,也常被叫作机柜 PDU、机柜电源插座或电源分配器。它是供电链路的最后一级:上游列头柜的一个回路接进来,在机柜里分成几个到几十个插孔,给服务器、交换机、存储的电源供电,同时在这一级做过流保护,智能型还能计量电流和电量、远程开关单个插孔。在计算机网络和通信领域,PDU 则是 Protocol Data Unit(协议数据单元)的缩写,指每一层协议传递的数据单位,两者只是缩写相同。下文先讲机柜 PDU,后面再把同名缩写列清楚。

PDU 在机房供电链路的哪一环

一台服务器的电,从市电到电源模块要经过好几级:

市电 / 柴油发电机
  → 低压配电柜(含 ATS 双电源切换)
  → UPS
  → UPS 输出配电柜
  → 列头柜(精密配电柜)或母线槽插接箱    英文资料里常叫 floor PDU
  → 机柜 PDU(rack PDU,本文所说的 PDU)
  → 服务器、交换机的电源模块

机柜 PDU 的输入,就是列头柜里的一个支路断路器;双路供电的机柜有两条 PDU,分别接 A、B 两路的支路。所以 PDU 能带多少设备,首先取决于上游给它的那个回路有多大。

英文语境里有一个容易混淆的地方:数据中心设计资料里的“PDU”经常指落地式配电柜,内含变压器和几十路支路开关,容量几十到几百 kVA;机柜里的那一条为了区分,常写作 rack PDU 或 rPDU。看国外设备清单或方案时,先确认指的是哪一种。

机柜 PDU 在这一级承担四件事:

  1. 分配:把一个回路分成多个插孔,每台设备一根电源线;
  2. 保护:整条或分组配断路器,某一组过载只断开这一组;
  3. 计量:显示或上报电流、功率、电量,是机柜用电管理和按度计费的数据来源;
  4. 控制:开关型 PDU 可以远程断开、接通单个插孔,或设置上电延时。

基本型只做前两件,计量型加上第三件,智能型才四件都能做。

基本型、计量型、智能型 PDU 有什么区别

厂家的叫法不统一,按“能看到什么、能控制什么”来分最清楚:

类型 英文常见叫法 本地显示 远程读数 计量到哪一级 远程开关插孔 典型用途
基本型 Basic 无,最多有指示灯 无 不计量 不能 负载稳定、不需要看电流的机柜
计量型 Metered 有,显示整条或每相电流 无 整条、每相或每组 不能 上架前到现场看一眼余量
监测型 Monitored,或带网口的 Metered 有 有,Web、SNMP 整条、每相或每组 不能 需要长期采集、按度计费的托管机柜
插孔计量型 Outlet Metered 有 有 每个插孔 不能 一柜多客户,要分清每台设备用了多少电
开关型 Switched 有 有 整条或每组 能 无人值守机房、要远程断电重启的设备
开关加插孔计量型 Switched with Outlet Metering 有 有 每个插孔 能 两种需求都有

表里后四种通常统称智能 PDU。几点说明:

  • 智能 PDU 能读到的数据:常见有电压、电流、有功功率、视在功率、功率因数和累计电量(kWh),部分型号还能接温湿度、门磁等外置传感器,超过阈值时通过 SNMP Trap 或邮件告警,具体以产品规格为准。
  • 计量精度:要用来按度给客户计费时,看规格书标注的计量精度,并核对与机房总表、列头柜读数的差异是否在可接受范围内。
  • 开关型的用处:没有 BMC 的设备(老服务器、部分交换机、PC)死机时,远程断电再上电就能恢复;整柜上电时按插孔依次延时,错开启动电流;空闲插孔关掉,防止私自接入设备。远程断电会直接切断设备电源,操作前先确认插孔对应的是哪台机器。

PDU 规格怎么读:以一条 32A PDU 为例

PDU 的规格通常写成一长串,例如:

0U 竖装,单相 32A 输入,IEC 60309 工业插头(2P+E),3 m 输入线;输出 20 × C13 + 4 × C19,分 2 组,每组 16A 断路器;整条计量,带网口。

逐项拆开:

字段 含义 选型时核对什么
0U 竖装 装在机柜后部立柱旁,不占 U 位 机柜深度和侧面空间放不放得下,放不下改用 1U 横装
单相 32A 输入 整条 PDU 从上游取电的上限 列头柜的支路断路器不能大于 PDU 的输入额定
IEC 60309 工业插头(2P+E) 输入连接器,单相为三针 机房提供的是工业插座、国标插座还是端子接线
3 m 输入线 从 PDU 到上游插座的长度 上走线还是下走线,长度够不够,会不会盘一大圈
20 × C13 + 4 × C19 插孔类型和数量 C13 给普通服务器和交换机,C19 给大功率电源
分 2 组,每组 16A 断路器 插孔分组和分组保护 每组负载不超过该组断路器额定的 80%
整条计量,带网口 计量粒度和通信方式 管理系统能否通过 SNMP 等方式采集

输入规格决定了这条 PDU 最多能带多少设备。按国内 220 V 相电压计算:

输入规格 计算 视在功率 长期按 80% 使用
单相 10A 220 V × 10 A 2.2 kVA 1.76 kVA
单相 16A 220 V × 16 A 3.52 kVA 2.82 kVA
单相 32A 220 V × 32 A 7.04 kVA 5.63 kVA
三相 16A 3 × 220 V × 16 A 10.56 kVA 8.45 kVA
三相 32A 3 × 220 V × 32 A 21.12 kVA 16.9 kVA

三相 PDU 的线电压是 380 V,但插孔按相分组,每组得到的仍是 220 V,三组负载要尽量均衡。双路供电的机柜,两条 PDU 的容量不能相加:一路断电时另一路要带起全柜,可用容量按单条算。

输入连接器常见三种:国标 10A、16A 插头,用于 10A、16A 单相输入;IEC 60309 工业连接器,用于 16A、32A 的单相或三相,单相为 2P+E 三针,三相为 3P+N+E 五针,并按电压用颜色区分,200~250 V 为蓝色,380~480 V 为红色;大电流或固定安装的 PDU 也有直接用端子接线的。输出插孔以 IEC 60320 的 C13(10A)和 C19(16A)为主,国内也常见国标 10A 插孔。

PDU 是什么设备:和 UPS、ATS、列头柜怎么区分

机房里几种配电设备名字相近、位置相邻,按“在链路中的位置”和“有没有电池或切换”来区分:

设备 在链路中的位置 有无电池或切换 主要作用
UPS 低压配电柜之后、列头柜之前 有电池,市电中断时继续供电 后备供电、稳压稳频
列头柜、精密配电柜 UPS 输出之后,通常一列机柜一台 无 把 UPS 输出分成每个机柜的支路,配断路器和支路计量
机架式 ATS 机柜内,两路输入分别取自 A、B 路 有切换,无电池 两路输入、一路输出,让单电源设备也能接两路电
机柜 PDU 机柜内,最末一级 无 分配到每台设备,分组保护,计量与控制
普通插线板 办公、家用环境 无 临时取电,按家用 10A 设计,不适合放进服务器机柜

也有把两种功能合在一起的产品,例如带 ATS 的 PDU:两路输入,内部自动切换,输出给一排插孔,适合单电源设备较多的机柜。

PDU 的其他意思:协议数据单元等同名缩写

搜索“PDU 是什么意思”,结果里常混着几种完全不同的东西:

领域 全称 中文 含义
机房供配电 Power Distribution Unit 电源分配单元 本文所说的机柜 PDU,以及英文资料里的落地式配电柜
计算机网络 Protocol Data Unit 协议数据单元 每一层协议传递的数据单位:数据链路层叫帧,网络层叫分组或数据包,传输层 TCP 叫报文段,UDP 叫数据报
SNMP 网管 Protocol Data Unit 协议数据单元 SNMP 报文里的操作类型,如 GetRequest、GetNextRequest、GetBulkRequest、SetRequest、Response、SNMPv2-Trap、InformRequest
5G 移动通信 PDU Session PDU 会话 终端与数据网络之间建立的连接
新能源汽车 Power Distribution Unit 高压配电单元 把动力电池的高压电分配给电机控制器、空调压缩机等部件的高压配电盒

机房里恰好有两种 PDU 会碰在一起:智能 PDU 通常通过 SNMP 接入监控,管理系统发出的每一个 GetRequest,本身就是一个 SNMP PDU。接入前可以先用 net-snmp 工具确认通信正常:

# 读取智能 PDU 的设备描述和运行时间,确认 SNMP 可达(团体名以实际配置为准)
snmpget -v2c -c public 10.30.0.21 SNMPv2-MIB::sysDescr.0 SNMPv2-MIB::sysUpTime.0

# 遍历厂家私有 MIB 子树,查找电流、功率、电量对应的 OID
snmpwalk -v2c -c public 10.30.0.21 1.3.6.1.4.1

电流、功率等数据的具体 OID 在厂家的 MIB 文件里,以厂家文档为准。PDU 的管理口只接管理网,出厂默认的团体名和 Web 密码要改掉,支持 SNMPv3 的优先用 v3。

选机柜 PDU 前先回答四个问题

  1. 机房给这个机柜的是什么回路? 单相还是三相、16A 还是 32A、插座还是端子,决定 PDU 的输入规格和连接器。
  2. 柜里设备的电源入口是什么? C14 入口配 C13 插孔,C20 入口配 C19 插孔,数清数量再留余量。
  3. 要不要远程看电流、按度计费? 要的话选监测型或插孔计量型,并确认能接入你的管理系统。
  4. 有没有需要远程断电重启的设备? 有不带 BMC 的老设备,或者是无人值守的站点,就选开关型。

安装空间决定 0U 竖装还是 1U 横装,放在最后核对即可。

在管理系统里怎么落地

智能 PDU 的价值在于数据被长期采集,而不是偶尔到现场看一眼显示屏。Toplink DCIM 可以把机柜内的智能 PDU 统一纳管,实时计量用电,首页按机房汇总用电量;设备所在的机柜和 U 位记录在机柜与资产管理里,哪个机柜装了哪些设备、这个机房的用电离供电容量还有多少余量,都能在后台查到。PDU 采集的是机柜这一级,UPS、空调等设施层面的数据由动环监控负责,两类系统的分工见 DCIM 是什么。

常见问题

rPDU 和 PDU 是一回事吗?

rPDU 是 rack PDU 的缩写,专指机柜 PDU。英文资料里单写 PDU 时,有时指落地式的配电柜(floor PDU),容量以几十到几百 kVA 计,相当于国内的列头柜或精密配电柜;看到“150 kVA PDU”这类说法,指的就不是机柜里的那一条。

PDU 的 C13 插孔能插国标插头吗?

不能直接插,C13 插孔只接 C14 插头。设备的电源入口本身是 C14 的,换一根 C14 转 C13 的电源线即可;电源线不能拆的设备,选带国标插孔或混合插孔的 PDU。不要长期靠转换头,接触不良时容易发热。

智能 PDU 的管理模块坏了,插孔还会供电吗?

要看产品设计。不少智能 PDU 的计量通信模块与配电回路相互独立,模块故障或更换时插孔照常供电;开关型 PDU 的继电器在模块故障或断电重启后保持什么状态,各厂家不同,采购前在规格书里确认。

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