PDU og alt andet: energifordeling i reolen

En af racks til intern virtualisering. Vi har arbejdet med farveindikering af kablerne: orange angiver ulige strømindgang, grøn angiver lige.

Her taler vi oftest om 'større udstyr' – chillere, nødgeneratorer, el-tavler. I dag vil vi fokusere på 'småting' – stikkontakter i rackene, også kendt som Power Distribution Unit (PDU). I vores datacenter har vi over 4.000 racks fyldt med IT-udstyr, så i praksis har jeg set meget forskelligt: klassiske PDUs, 'smarte' med overvågning og styring, samt almindelige stikdåser. I dag vil jeg fortælle, hvilke typer PDUs der findes, og hvad der er bedst at vælge i en given situation.

Typer af PDUs

En simpel stikdåse. Ja, den samme som du finder hjemme eller på kontoret.
Formelt set er dette ikke helt en PDU i betydningen industriel brug i racks med IT-udstyr, men disse enheder har også deres tilhængere. Den eneste fordel ved denne løsning er billig pris (priserne starter fra 2.000 rubler). De kan også være nyttige, hvis du bruger åbne racks, hvor en standard PDU ikke kan installeres, og det er ikke ønskeligt at miste enheder til en horisontal PDU. Dette relaterer sig igen til spørgsmålet om besparelse.

Ulemperne er mange: sådanne enheder har ikke altid intern beskyttelse mod kortslutning og overbelastning, og det er umuligt at overvåge data eller styre stikkene. Ofte vil de blive placeret nederst i rackene. Dette er ikke den mest bekvemme placering af stikkontakter til tilslutning af udstyr.

Generelt kan 'piloter' anvendes, hvis:

• du har tusindvis af servere og har brug for at spare penge,
• du kan tillade dig selv at tilslutte udstyr uden at forstå, hvad der reelt sker med det faktiske forbrug,
• du er forberedt på nedetid af udstyr.

Vi bruger ikke sådan noget, men vi har kunder, der praktiserer dette med succes. Dog opbygger de deres infrastruktur på en måde, så fejl på titalls servere ikke påvirker funktionaliteten af den kundevendte applikation.

Billigt og simpelt.

Vertikal placering.

“Dumme” PDUs. Dette er en klassisk PDU til brug i racks med IT-udstyr, hvilket allerede er positivt. De har den rette formfaktor til placering i siderne af rackene, hvilket gør det nemt at tilslutte udstyret. Der er intern beskyttelse. Disse PDU'er har ingen overvågning, så vi vil ikke vide, hvad udstyret bruger, og hvad der overhovedet sker indeni. Vi har næsten ingen af disse PDU'er tilbage, og generelt er de gradvist ved at forsvinde fra massebrug.

Disse PDU'er koster fra 25.000 rubler.

“Smarte” PDU'er med overvågning. Disse enheder har 'hjerner', og de kan overvåge strømforbrug. Der er en skærm, hvor de vigtigste indikatorer vises: spænding, strømstyrke og effekt. De kan overvåge dem efter individuelle grupper af stikkontakter: sektioner eller banker. Man kan tilslutte sig en sådan PDU fjernbetjent og konfigurere dataoverførsel til overvågningssystemet. De registrerer logs, hvor man kan se, hvad der er sket med dem, for eksempel hvornår PDU'en blev slukket.

Desuden kan de beregne forbrug (kWh) til teknisk regnskab for at forstå, hvor meget rack'en bruger over en given tid.

Dette er standard PDU'er, som vi tilbyder vores kunder til leje, og disse PDU'er udgør flertallet i vores datacentre.

Hvis du vil købe, skal du forberede dig på at spendere mindst 75.000 rubler per styk.

Graf fra vores interne PDU-overvågning.

“Smarte” PDU'er med kontrol. Udover ovenstående evner tilføjes kontrol til disse PDU'er. De bedste PDU'er styres og overvåger hver stikkontakt: man kan tænde/slukke, hvilket er nødvendigt i situationer, hvor man skal genstarte serveren via strømmen. Det er både en fordel og en risiko ved disse PDU'er: en almindelig bruger kan uforvarende komme ind i webgrænsefladen, trykke på et eller andet og pludselig genstarte/slukke hele systemet. Ja, systemet advarer to gange om konsekvenserne, men erfaring viser, at selv alarmer ikke altid beskytter mod uovervejede handlinger fra brugeren.

Et stort problem med “smarte” PDU'er er overophedning og fejlfunktion af controlleren og skærmen. PDU'er installeres normalt på bagsiden af racken, hvor den varme luft blæses ud. Det er varmt, og controllerne kan ikke holde til det. PDU'en behøver dog ikke at blive udskiftet helt; controlleren kan skiftes uden at slukke for strømmen.

Og prisen er helt bidende – fra 120.000 rubler.

PDU med styring kan findes ud fra indikationen under hver stikkontakt.

Efter min mening er styringsfunktionen i PDU en smagssag, men overvågning er et must have. Ellers kan man ikke spore forbrug og belastning. Hvorfor det er vigtigt, vil jeg forklare lidt senere.

Hvordan beregner man den nødvendige PDU-effekt?

Ved første øjekast virker det ret simpelt: effekten af PDU vælges i forhold til effekten af rack'en, men der er nuancer. Antag at du har brug for et rack på 10 kW. Producenterne af PDU'er tilbyder modeller på 3, 7, 11, 22 kW. Du vælger 11 kW, og desværre vil du tage fejl. Vi skal vælge 22 kW. Hvorfor har vi så stort et overskud? Jeg forklarer det nu.

For det første angiver producenterne ofte effekten af PDU i kilowatt og ikke i kilovolt-ampere, hvilket er mere korrekt, men ikke indlysende for den gennemsnitlige forbruger.
Nogle gange skaber producenterne selv yderligere forvirring:

Her nævnes først 11 kW,

Og i den detaljerede beskrivelse er der allerede tale om 11000 VA:

Hvis du beskæftiger dig med kedler og lignende forbrugere, vil der ikke være nogen forskel mellem kW og kVA. Et rack på 10 kW med kedler vil bruge 10 kVA. Men hvis vi har IT-udstyr, så opstår der en faktor (cos φ): jo nyere udstyret er, desto tættere er denne faktor på en. I gennemsnit kan man tage 0,93–0,95. Således vil et rack med 10 kW med IT forbrug være 10,7 kVA. Her er formlen for, hvordan vi fik 10,7 kVA.

Ppłn = Pact / Cos(φ)
10 / 0.93 = 10.7 kVA

Og så vil du stille et rimeligt spørgsmål, 10,7 – det er jo mindre end 11. Hvorfor har vi brug for PDU på 22 kW? Der er et andet aspekt: niveauet for elforbruget af udstyret vil ændre sig afhængigt af tidspunktet på dagen, ugedagen. Ved fordeling af strømmen skal man tage højde for dette og lægge ca. 10% til for udsving og hop, så PDU ikke går i overbelastning og efterlader udstyret uden strøm i perioder med øget forbrug.

Forbrugsdiagram for 10 kW racket over 4 dage.

Det viser sig, at vi til de eksisterende 10,7 kW skal lægge yderligere 10%, og derfor passer PDU til 11 kW os ikke længere.

Uddrag af effektdata fra specifikke PDU-modeller ifølge DataLine. Med hensyn til omregning fra kV til kW og overskud til udsving i løbet af dagen.

Installationsfunktioner

Det er nemmest at arbejde med PDU, når den er monteret lodret, til venstre og højre for racken. På denne måde optager den ikke nyttig plads. Som standard kan der installeres op til fire PDU'er i racken - to til venstre og to til højre. Ofte installerer man en PDU på hver side. Hver PDU tilsluttes med én strømforsyning.

Standard "udstyr" for rack er 2 PDU'er og 1 UPS.

Nogle gange er der ikke plads i racken til lodrette PDU'er, for eksempel hvis det er et åbent rack. Her kommer de horisontale PDU'er til undsætning. Det eneste er, at man i dette tilfælde må acceptere et tab på mellem 2 og 4 enheder i racken afhængigt af PDU-modellen.

Her har PDU'en optaget 4 enheder. Denne type PDU bruges også, når det er nødvendigt at adskille to kunder i ét rack. I dette tilfælde får hver kunde et separat par PDU'er.

Nogle gange vælges en rack, der ikke er dyb nok, så serveren stikker ud og dækker PDU'en. Det mest beklagelige her er ikke, at nogle af stikkene vil stå ubesatte, men at hvis en sådan PDU går i stykker, så må man begrave den lige i racken, eller afbryde og trække alt det forstyrrende udstyr ud.

Gør ikke sådan - 1.

Gør ikke sådan - 2.

Tilslutning af udstyr

Selv den mest avancerede PDU vil ikke hjælpe, hvis udstyret er tilsluttet forkert, og der ikke er mulighed for at overvåge forbruget.

Hvad kan gå galt? Nok lidt. teknisk viden. Der kommer to strømforsyninger til hvert rack, i et standardrack to PDU'er. Det betyder, at hver PDU har sin egen strømforsyning. Hvis der sker noget med en af strømforsyningerne (læs: PDU'en), så fortsætter racken med at fungere på den anden. For at denne ordning fungerer, skal visse regler følges. Her er de vigtigste (den fulde liste finder du her):

Udstyret skal tilsluttes forskellige PDU'er. Hvis udstyret har én strømforsyning og én stikprop, tilsluttes det PDU'en via en UPS (automatisk strømskifter) eller ATS (Automatic Transfer Switch). I tilfælde af problemer med en af strømforsyningerne eller selve PDU'en, skifter UPS'en udstyret til den sunde PDU/strømforsyning. Udstyret vil ikke mærke noget.

Parret belastning på de to strømforsyninger/PDU'er. Backup input will only save you if it can handle the load of the failed input. Therefore, it is essential to keep a margin: load each input to less than half of its rated capacity, and the total load of the two inputs must be less than 100% of the nominal rating. Only in this case will the remaining input withstand the double load. If this is not the case, the switch to backup will fail — the equipment will remain without power. To prevent the worst from happening, we monitor this parameter.

Load balancing between PDU sections. PDU sockets are grouped into sections — usually 2 or 3. Each section has its own power limit. It's crucial not to exceed this limit and to distribute the load evenly across all sections. The principle of paired loads mentioned earlier also applies here.

To sum up,

1. whenever possible, choose a PDU with monitoring functionality.
2. When selecting a PDU model, leave a power margin.
3. Install the PDU so it can be replaced without disturbing the IT equipment.
4. Connect correctly: connect equipment to two PDUs, do not overload the sections, and remember paired loads.

Kilde: habr.com