機房與資料中心

PDU 是什麼意思?機櫃電源分配單元的作用、型別與規格

在機房和資料中心裡,PDU 是 Power Distribution Unit 的縮寫,即電源分配單元:裝在機櫃裡,把上游一個迴路的電分給櫃內裝置,並提供保護、計量和遠端控制。按功能分基本型、計量型、智慧型三類;看規格只看輸入接多大的迴路、輸出有幾個什麼樣的插孔。網路通訊裡的 PDU 是協議資料單元,與供電無關。

作者 頂聯產品團隊發布於 6 分鐘閱讀

PDU 是什麼意思,要先看語境。在機房和資料中心裡,PDU 是 Power Distribution Unit 的縮寫,中文叫電源分配單元,也常被叫作機櫃 PDU、機櫃電源插座或電源分配器。它是供電鏈路的最後一級:上游列頭櫃的一個迴路接進來,在機櫃裡分成幾個到幾十個插孔,給伺服器、交換器、儲存的電源供電,同時在這一級做過流保護,智慧型還能計量電流和電量、遠端開關單個插孔。在計算機網路和通訊領域,PDU 則是 Protocol Data Unit(協議資料單元)的縮寫,指每一層協議傳遞的資料單位,兩者只是縮寫相同。下文先講機櫃 PDU,後面再把同名縮寫列清楚。

PDU 在機房供電鏈路的哪一環

一台伺服器的電,從市電到電源模組要經過好幾級:

市電 / 柴油發電機
  → 低壓配電櫃(含 ATS 雙電源切換)
  → UPS
  → UPS 輸出配電櫃
  → 列頭櫃(精密配電櫃)或母線槽插接箱    英文資料裡常叫 floor PDU
  → 機櫃 PDU(rack PDU,本文所說的 PDU)
  → 伺服器、交換器的電源模組

機櫃 PDU 的輸入,就是列頭櫃裡的一個支路斷路器;雙路供電的機櫃有兩條 PDU,分別接 A、B 兩路的支路。所以 PDU 能帶多少裝置,首先取決於上游給它的那個迴路有多大。

英文語境裡有一個容易混淆的地方:資料中心設計資料裡的“PDU”經常指落地式配電櫃,內含變壓器和幾十路支路開關,容量幾十到幾百 kVA;機櫃裡的那一條為了區分,常寫作 rack PDU 或 rPDU。看國外裝置清單或方案時,先確認指的是哪一種。

機櫃 PDU 在這一級承擔四件事:

  1. 分配:把一個迴路分成多個插孔,每台裝置一根電源線;
  2. 保護:整條或分組配斷路器,某一組過載只斷開這一組;
  3. 計量:顯示或上報電流、功率、電量,是機櫃用電管理和按度計費的資料來源;
  4. 控制:開關型 PDU 可以遠端斷開、接通單個插孔,或設定上電延時。

基本型只做前兩件,計量型加上第三件,智慧型才四件都能做。

基本型、計量型、智慧型 PDU 有什麼區別

廠家的叫法不統一,按“能看到什麼、能控制什麼”來分最清楚:

型別 英文常見叫法 本地顯示 遠端讀數 計量到哪一級 遠端開關插孔 典型用途
基本型 Basic 無,最多有指示燈 無 不計量 不能 負載穩定、不需要看電流的機櫃
計量型 Metered 有,顯示整條或每相電流 無 整條、每相或每組 不能 上架前到現場看一眼餘量
監測型 Monitored,或帶網口的 Metered 有 有,Web、SNMP 整條、每相或每組 不能 需要長期採集、按度計費的託管機櫃
插孔計量型 Outlet Metered 有 有 每個插孔 不能 一櫃多客戶,要分清每台裝置用了多少電
開關型 Switched 有 有 整條或每組 能 無人值守機房、要遠端斷電重啟的裝置
開關加插孔計量型 Switched with Outlet Metering 有 有 每個插孔 能 兩種需求都有

表裡後四種通常統稱智慧 PDU。幾點說明:

  • 智慧 PDU 能讀到的資料:常見有電壓、電流、有功功率、視在功率、功率因數和累計電量(kWh),部分型號還能接溫溼度、門磁等外接感測器,超過閾值時透過 SNMP Trap 或郵件告警,具體以產品規格為準。
  • 計量精度:要用來按度給客戶計費時,看規格書標註的計量精度,並核對與機房總表、列頭櫃讀數的差異是否在可接受範圍內。
  • 開關型的用處:沒有 BMC 的裝置(老伺服器、部分交換器、PC)當機時,遠端斷電再上電就能恢復;整櫃上電時按插孔依次延時,錯開啟動電流;空閒插孔關掉,防止私自接入裝置。遠端斷電會直接切斷裝置電源,操作前先確認插孔對應的是哪台機器。

PDU 規格怎麼讀:以一條 32A PDU 為例

PDU 的規格通常寫成一長串,例如:

0U 豎裝,單相 32A 輸入,IEC 60309 工業插頭(2P+E),3 m 輸入線;輸出 20 × C13 + 4 × C19,分 2 組,每組 16A 斷路器;整條計量,帶網口。

逐項拆開:

欄位 含義 選型時核對什麼
0U 豎裝 裝在機櫃後部立柱旁,不佔 U 位 機櫃深度和側面空間放不放得下,放不下改用 1U 橫裝
單相 32A 輸入 整條 PDU 從上游取電的上限 列頭櫃的支路斷路器不能大於 PDU 的輸入額定
IEC 60309 工業插頭(2P+E) 輸入聯結器,單相為三針 機房提供的是工業插座、國標插座還是端子接線
3 m 輸入線 從 PDU 到上游插座的長度 上走線還是下走線,長度夠不夠,會不會盤一大圈
20 × C13 + 4 × C19 插孔型別和數量 C13 給普通伺服器和交換器,C19 給大功率電源
分 2 組,每組 16A 斷路器 插孔分組和分組保護 每組負載不超過該組斷路器額定的 80%
整條計量,帶網口 計量粒度和通訊方式 管理系統能否透過 SNMP 等方式採集

輸入規格決定了這條 PDU 最多能帶多少裝置。按國內 220 V 相電壓計算:

輸入規格 計算 視在功率 長期按 80% 使用
單相 10A 220 V × 10 A 2.2 kVA 1.76 kVA
單相 16A 220 V × 16 A 3.52 kVA 2.82 kVA
單相 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 的線電壓是 380 V,但插孔按相分組,每組得到的仍是 220 V,三組負載要儘量均衡。雙路供電的機櫃,兩條 PDU 的容量不能相加:一路斷電時另一路要帶起全櫃,可用容量按單條算。

輸入聯結器常見三種:國標 10A、16A 插頭,用於 10A、16A 單相輸入;IEC 60309 工業聯結器,用於 16A、32A 的單相或三相,單相為 2P+E 三針,三相為 3P+N+E 五針,並按電壓用顏色區分,200~250 V 為藍色,380~480 V 為紅色;大電流或固定安裝的 PDU 也有直接用端子接線的。輸出插孔以 IEC 60320 的 C13(10A)和 C19(16A)為主,國內也常見國標 10A 插孔。

PDU 是什麼裝置:和 UPS、ATS、列頭櫃怎麼區分

機房裡幾種配電裝置名字相近、位置相鄰,按“在鏈路中的位置”和“有沒有電池或切換”來區分:

裝置 在鏈路中的位置 有無電池或切換 主要作用
UPS 低壓配電櫃之後、列頭櫃之前 有電池,市電中斷時繼續供電 後備供電、穩壓穩頻
列頭櫃、精密配電櫃 UPS 輸出之後,通常一列機櫃一台 無 把 UPS 輸出分成每個機櫃的支路,配斷路器和支路計量
機架式 ATS 機櫃內,兩路輸入分別取自 A、B 路 有切換,無電池 兩路輸入、一路輸出,讓單電源裝置也能接兩路電
機櫃 PDU 機櫃內,最末一級 無 分配到每台裝置,分組保護,計量與控制
普通插線板 辦公、家用環境 無 臨時取電,按家用 10A 設計,不適合放進伺服器機櫃

也有把兩種功能合在一起的產品,例如帶 ATS 的 PDU:兩路輸入,內部自動切換,輸出給一排插孔,適合單電源裝置較多的機櫃。

PDU 的其他意思:協議資料單元等同名縮寫

搜尋“PDU 是什麼意思”,結果裡常混著幾種完全不同的東西:

領域 全稱 中文 含義
機房供配電 Power Distribution Unit 電源分配單元 本文所說的機櫃 PDU,以及英文資料裡的落地式配電櫃
計算機網路 Protocol Data Unit 協議資料單元 每一層協議傳遞的資料單位:資料鏈路層叫幀,網路層叫分組或資料包,傳輸層 TCP 叫報文段,UDP 叫資料包
SNMP 網管 Protocol Data Unit 協議資料單元 SNMP 報文裡的操作型別,如 GetRequest、GetNextRequest、GetBulkRequest、SetRequest、Response、SNMPv2-Trap、InformRequest
5G 行動通訊 PDU Session PDU 會話 終端與資料網路之間建立的連線
新能源汽車 Power Distribution Unit 高壓配電單元 把動力電池的高壓電分配給電機控制器、空調壓縮機等部件的高壓配電盒

機房裡恰好有兩種 PDU 會碰在一起:智慧 PDU 通常透過 SNMP 接入監控,管理系統發出的每一個 GetRequest,本身就是一個 SNMP PDU。接入前可以先用 net-snmp 工具確認通訊正常:

# 讀取智慧 PDU 的裝置描述和執行時間,確認 SNMP 可達(團體名以實際配置為準)
snmpget -v2c -c public 10.30.0.21 SNMPv2-MIB::sysDescr.0 SNMPv2-MIB::sysUpTime.0

# 遍歷廠家私有 MIB 子樹,查詢電流、功率、電量對應的 OID
snmpwalk -v2c -c public 10.30.0.21 1.3.6.1.4.1

電流、功率等資料的具體 OID 在廠家的 MIB 檔案裡,以廠家文件為準。PDU 的管理口只接管理網,出廠預設的團體名和 Web 密碼要改掉,支援 SNMPv3 的優先用 v3。

選機櫃 PDU 前先回答四個問題

  1. 機房給這個機櫃的是什麼迴路? 單相還是三相、16A 還是 32A、插座還是端子,決定 PDU 的輸入規格和聯結器。
  2. 櫃裡裝置的電源入口是什麼? C14 入口配 C13 插孔,C20 入口配 C19 插孔,數清數量再留餘量。
  3. 要不要遠端看電流、按度計費? 要的話選監測型或插孔計量型,並確認能接入你的管理系統。
  4. 有沒有需要遠端斷電重啟的裝置? 有不帶 BMC 的老裝置,或者是無人值守的站點,就選開關型。

安裝空間決定 0U 豎裝還是 1U 橫裝,放在最後核對即可。

在管理系統裡怎麼落地

智慧 PDU 的價值在於資料被長期採集,而不是偶爾到現場看一眼顯示屏。Toplink DCIM 可以把機櫃內的智慧 PDU 統一納管,即時計量用電,首頁按機房彙總用電量;裝置所在的機櫃和 U 位記錄在機櫃與資產管理裡,哪個機櫃裝了哪些裝置、這個機房的用電離供電容量還有多少餘量,都能在後台查到。PDU 採集的是機櫃這一級,UPS、空調等設施層面的資料由動環監控負責,兩類系統的分工見 DCIM 是什麼。

常見問題

rPDU 和 PDU 是一回事嗎?

rPDU 是 rack PDU 的縮寫,專指機櫃 PDU。英文資料裡單寫 PDU 時,有時指落地式的配電櫃(floor PDU),容量以幾十到幾百 kVA 計,相當於國內的列頭櫃或精密配電櫃;看到“150 kVA PDU”這類說法,指的就不是機櫃裡的那一條。

PDU 的 C13 插孔能插國標插頭嗎?

不能直接插,C13 插孔只接 C14 插頭。裝置的電源入口本身是 C14 的,換一根 C14 轉 C13 的電源線即可;電源線不能拆的裝置,選帶國標插孔或混合插孔的 PDU。不要長期靠轉換頭,接觸不良時容易發熱。

智慧 PDU 的管理模組壞了,插孔還會供電嗎?

要看產品設計。不少智慧 PDU 的計量通訊模組與配電迴路相互獨立,模組故障或更換時插孔照常供電;開關型 PDU 的繼電器在模組故障或斷電重啟後保持什麼狀態,各廠家不同,採購前在規格書裡確認。

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