數(shù)據(jù)中心PDU使用現(xiàn)狀和技術創(chuàng)新研究

肖 鑫

(成方金融信息技術服務有限公司，北京 100032)

0 引言

電源分配單元(Power Distribution Unit，PDU)是數(shù)據(jù)中心配電系統(tǒng)的最末端一級設備和最基本供電單元。近年來，隨著數(shù)據(jù)中心基礎設施設備的迭代發(fā)展，PDU也從最初的普通型逐漸升級為智能型，給機柜微環(huán)境監(jiān)測和數(shù)據(jù)中心精細化管理提供了新的技術支撐。但是PDU選型和使用過程中也存在一些問題，給數(shù)據(jù)中心供電安全帶來了新的挑戰(zhàn)，本文對當前數(shù)據(jù)中心PDU使用情況、存在的問題進行了剖析，并對PDU技術創(chuàng)新內(nèi)容進行了研究。

1 數(shù)據(jù)中心PDU使用現(xiàn)狀

1.1 智能PDU應用快速增加

許多數(shù)據(jù)中心同時運行著普通PDU和智能PDU，但存量中普通PDU在逐漸被智能PDU替換，近幾年新建設的機房則普遍選擇配置智能PDU。雖然智能PDU較普通PDU成本要高，但是智能PDU具備端口級電量監(jiān)控的顯著優(yōu)勢，有助于規(guī)?；渴鹪O備的運行功率監(jiān)視分析及電量精細化管理，銀行、通信、互聯(lián)網(wǎng)等向全社會提供高并發(fā)實時服務的行業(yè)快速接受了智能PDU產(chǎn)品。

1.2 定制PDU成為常態(tài)化需求

定制符合機房特質(zhì)的PDU并規(guī)?；渴鹪谛侣涑傻臄?shù)據(jù)中心屢見不鮮，已經(jīng)成為數(shù)據(jù)中心建設的常態(tài)化需求?？蛻敉鶕?jù)數(shù)據(jù)中心單機柜功率設計值、機柜型號和外形尺寸、電纜走線方式、擬上架IT設備的電源線插頭數(shù)量與規(guī)格、供電安全性級別等因素提出定制化PDU的具體技術指標要求。

1.3 PDU主流品牌優(yōu)勢明顯

近年來新建數(shù)據(jù)中心數(shù)量和規(guī)模迅猛擴展，老機房電源更新改造情況也較為普遍，PDU市場需求旺盛，眾多PDU品牌激烈競爭。在產(chǎn)品質(zhì)量方面，市場占有率高的頭部企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量口碑較好，品牌優(yōu)勢明顯，帶動整個行業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量水平持續(xù)不斷提升。

2 數(shù)據(jù)中心PDU選型和使用的一些問題

2.1 PDU的開關選擇

PDU本體開關的配置一般由采購方的使用習慣和使用場景決定，開關的選擇本質(zhì)上是一個管理問題：對于業(yè)主自用的機房而言，不選配PDU開關既可以節(jié)約成本又可以解決誤操作問題；但對于IDC機房而言，同一臺列頭柜后端的機柜可能承租給不同用戶，這種情況下配置PDU本體開關便于用戶自主控制機柜的電源，減少對列頭柜開關操作的頻率，避免客戶間的相互影響。

2.2 PDU系統(tǒng)的色彩管理

數(shù)據(jù)中心規(guī)?；?、標準化發(fā)展趨勢下，基礎設施設計過程中色彩管理的原則和方法運用具有區(qū)分空間、強化辨識度和提升管理效率的作用，而智能PDU系統(tǒng)的色彩管理往往被忽視。通過兩路智能PDU本體及其相關網(wǎng)線采用不同的明亮度和顏色，不僅使機房內(nèi)部整體感觀規(guī)范有序，還有助于運維人員快速確認電氣故障信息，在數(shù)據(jù)中心設計和設備選型過程中應優(yōu)先在智能PDU系統(tǒng)應用色彩管理。

2.3 PDU的兼容性

同一個機房區(qū)域內(nèi)可能存在多個品牌的普通PDU，但很難同時存在多個品牌的智能PDU，因為智能PDU的聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測涉及到通信數(shù)據(jù)包的一致性問題，各品牌都有自己的監(jiān)控管理系統(tǒng)，不同品牌的設備很難在一個監(jiān)控系統(tǒng)下完美融合。另外，同一品牌不同型號的智能PDU混用時，也有可能存在軟、硬件版本變化導致的通信故障。未來兼容性問題可能隨著產(chǎn)品的進一步發(fā)展、通信數(shù)據(jù)格式的逐漸統(tǒng)一而減少，但使用方不應忽視這一情況。

2.4 智能PDU與動環(huán)監(jiān)控平臺的對接

對于直接將智能PDU接入動環(huán)監(jiān)控平臺的設計方案，如需管理2個以上品牌的智能PDU，則需在前期確定好數(shù)據(jù)接口開放事宜，避免在施工階段出現(xiàn)無法對接的情況。大型數(shù)據(jù)中心在設計階段必須考慮智能PDU監(jiān)控數(shù)據(jù)規(guī)模的問題，確保動環(huán)監(jiān)控主機性能滿足要求。

2.5 PDU附屬功能模塊的選擇

常見的PDU附屬功能模塊包括溫濕度、煙霧感應、水浸感應、門禁管理、資產(chǎn)管理等模塊，可根據(jù)機房管理的具體需求進行選配。以溫濕度模塊為例，機柜級的溫濕度探測數(shù)據(jù)對機房整體而言作用有限，因為基本上機房投產(chǎn)前都會對氣流組織進行專業(yè)的CFD模擬分析，機房內(nèi)各處的溫濕度應處在合理水平，但是在出現(xiàn)局部熱點或者個別位置濕度偏高的特殊情況下，利用PDU附屬功能模塊可實現(xiàn)近距離及時探測，所以總體沒有為全部PDU統(tǒng)一配置溫濕度模塊的必要性。其他附屬模塊同樣也應根據(jù)實際使用需求和場地具體情況綜合評估選配種類和數(shù)量。

2.6 PDU的組網(wǎng)與級聯(lián)

智能PDU需通過網(wǎng)線實現(xiàn)組網(wǎng)管理，若采用每條PDU單獨引網(wǎng)線直接連接至交換機的方式，不僅對交換機的需求量非常大，對網(wǎng)線的數(shù)量需求和敷設工作量也會成倍增加，所以一般采取“手拉手”級聯(lián)的方式進行組網(wǎng)：使用1臺智能PDU作為主機，3臺智能PDU作為從機，通過網(wǎng)線將4臺智能PDU串聯(lián)起來即可將2臺機柜的配電信息最終通過1條網(wǎng)線傳輸至交換機。通過級聯(lián)方式可以串聯(lián)多個機柜，但串聯(lián)的機柜數(shù)量增加會使得監(jiān)控信息更新時間變慢，且一旦串聯(lián)路徑上某個PDU出現(xiàn)故障，會導致后端PDU的信息無法上傳，因此在智能PDU組網(wǎng)過程中應根據(jù)實際情況合理選擇組網(wǎng)方式和級聯(lián)數(shù)量。

2.7 PDU的插口數(shù)量不足問題

由于智能PDU每個插口都增加了電氣參數(shù)采集模塊，而且智能PDU集成的網(wǎng)口、USB口等硬件也占用了一定位置，所以智能PDU的電源插口數(shù)量比同長度的普通PDU要少，導致在當前IT設備普遍配置4路電源的情況下，機柜內(nèi)智能PDU電源插口數(shù)量越來越緊張，甚至不得不配置“一拖二”電源線和插口轉(zhuǎn)換電源線以滿足插口數(shù)量不足的需求。

3 數(shù)據(jù)中心PDU技術創(chuàng)新

3.1 實現(xiàn)故障錄波功能

當IT設備電源故障引發(fā)列頭柜分閘開關跳閘使整條PDU停電時，若不能及時判定機柜內(nèi)具體電源故障位置，只能先維持單路電源供電，存在一定的運行風險。智能PDU具備故障錄波功能，可以將開關跳閘前每個電源插口的電壓和電流波形進行記錄，有助于及時精準判定故障點位，大幅縮短故障處置時間。在智能PDU已有信號采集硬件基礎上，故障錄波功能依靠軟件改進即可實現(xiàn)。

3.2 采用信息安全防護技術

相較于普通PDU彼此獨立沒有互聯(lián)互通的網(wǎng)絡關系，智能PDU通過網(wǎng)線連接進行組網(wǎng)集中管理后就形成了一個局域網(wǎng)，可實現(xiàn)配電信息精細化管理，但這也帶來了信息安全的挑戰(zhàn)。大型數(shù)據(jù)中心數(shù)萬條智能PDU組成的局域網(wǎng)應強化防病毒、防攻擊、防控制的信息安全防護能力，通過增加防火墻、配置網(wǎng)絡訪問策略等措施提升信息安全防護水平。

3.3 整合智能PDU與列頭柜功能

考慮到當前智能PDU通過網(wǎng)線進行組網(wǎng)方式的施工難度和施工成本，可以從供電側(cè)進行技術革新：首先，保留智能PDU網(wǎng)口，僅作為設備調(diào)試使用；其次，智能PDU連接線在火線、零線和地線基礎上增加1條信號線，監(jiān)控信息通過信號線直接傳輸給列頭柜，列頭柜初步處理后上傳給動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)；最后，對配電柜的中央處理器進行升級，確保其可以滿足十幾條智能PDU監(jiān)控數(shù)據(jù)的快速處置。按照這一思路將列頭柜和智能PDU設備進行配套改造，省去交換機和網(wǎng)線配置，避免接入動環(huán)系統(tǒng)的二次開發(fā)，可大幅降低施工成本，減輕運維壓力，提升數(shù)據(jù)中心末端供電管理的可靠性和安全性。

4 結(jié)束語