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Arten von PDUs in einem Rechenzentrum: Basic, Metered, Monitored und Switched

Stellen Sie sich den Moment vor, in dem ein Rack-Layout einfriert. Die Server werden ausgewählt, das Netzwerkdesign genehmigt und jemand fragt, wie viele Steckdosen jeder Schrank benötigt. Diese Frage ist der falsche Ausgangspunkt. In einem Rechenzentrum ist die Typ Welche PDU Sie installieren – einfache, gemessene, überwachte, geschaltete oder eine vollständig intelligente Steckdosen-gemessene Einheit – entscheidet weitaus mehr als die Anzahl der Stecker. Es entscheidet darüber, ob Sie die Auslastung eines Racks sehen können, ohne den Boden betreten zu müssen, einen eingefrorenen Server um 2 Uhr morgens ohne LKW-Fahrt neu starten und einem Colocation-Kunden eine Rechnung anhand der gemessenen Kilowattstunden anstelle von Schätzungen ausstellen können.

Die kurze Antwort: Sperren Sie zuerst die Mess- und Schaltschicht, dann den Formfaktor und zuletzt die Stecker-Phasen-Kombination. Wenn Sie es in dieser Reihenfolge tun, fällt die Anzahl der Steckdosen fast von selbst aus dem Design heraus.

Zwei Geräte teilen sich den Namen, und hier beginnt die Verwirrung

Wenn Sie in eine Datenhalle gehen, werden die Leute zwei verschiedene Dinge als „PDU“ bezeichnen. Eine davon ist die am Boden montierte Stromverteilereinheit, manchmal auch Fernbedienung Macht Panel genannt, die einen großen Teil der USV-Einspeisung aufnimmt und diese in Zweigstromkreise für eine Reihe von Racks aufteilt. Die andere ist die Rack-PDU, die im Schrank sitzt und die Server mit Strom versorgt. In diesem Artikel geht es um die zweite Variante – die im Gehäuse verschraubte Einheit.

Ein zweiter Mythos, der aufgeklärt werden sollte: Eine einfache Rack-PDU ist nicht einfach eine Steckdosenleiste mit Metallgehäuse. Die Unterschied zwischen einer PDU und einer Steckdosenleiste kommt es auf den Eingangsstrom, die Koordination der Leistungsschalter, die Montage und die Tatsache an, dass eine Rack-PDU für die Stromversorgung aus einem USV-Zweigstromkreis und die Wartung bei spannungsführendem Rack ausgelegt ist.

Die fünf Rack-PDU-Typen nebeneinander

Jede Rack-PDU auf dem Markt ist eine Variation einer Frage: Wie viel vom Strompfad können Sie sehen und wie viel davon können Sie fernsteuern? Die folgende Tabelle zeigt den üblichen Verlauf.

Tabelle 1: Die fünf Rack-PDU-Stufen und die jeweils hinzugefügten Funktionen. „Optional“ bedeutet, dass die Funktion bei einigen Modellen vorhanden ist, für diese Stufe jedoch nicht Standard ist.
PDU-Typ Messung auf Rackebene Messung auf Ausgangsebene Fernschaltung Typische Passform
Einfach Nein Nein Nein Feste, risikoarme Ladungen; kleine Büros; Wandschränke
Dosiert Ja Nein Nein Kapazitätsplanung, Chargeback pro Rack, Hotspot-Erkennung
Überwacht Ja Ja Nein Gemischte Racks, DCIM-gesteuerte Standorte, granulare Kostenzuordnung
Gewechselt Optional Optional Ja Remote-Neustart, stufenweises Einschalten, Deaktivieren nicht verwendeter Ausgänge
Intelligent (geschaltete Steckdose mit Zähler) Ja Ja Ja Colocation-Abrechnung, High-Density- und KI-Zeilen, automatisiertes Failover
Power Rack-Ebene Outlet-Ebene Remote Dosierung Dosierung schalten Einfach Dosiert Überwacht Gewechselt Intelligent

Abbildung 1: Auf dieser Ebene sind Volumenkörpersegmente enthalten. blasse Segmente sind optional oder fehlen.

Eine Basis-PDU ist ein Verteiler in einem Stahlrohr. Eine Messeinheit fügt am Eingang eine Strommessung hinzu, normalerweise pro Phase. Eine überwachte Einheit erweitert dies auf jede Steckdose, sodass Sie sehen können, welcher Server 400 W verbraucht und welcher im Leerlauf ist. Eine geschaltete Einheit fügt pro Steckdose ein Relais hinzu, und die intelligente Ebene kombiniert alle oben genannten Funktionen mit Energiezählern pro Steckdose und Netzwerkschnittstellen wie SNMP v3 oder Modbus TCP.

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Formfaktor: vertikale 0U, horizontale 1U und bodenmontierte Einheiten

Vertikale PDUs werden an den hinteren Seitenschienen oder am Schrankrahmen montiert und verbrauchen keine Rackeinheiten. Sie eignen sich für 42U- und 47U-Schränke, da sich ein 0U-Streifen mit 24 bis 36 Steckdosen über die gesamte Höhe des Racks erstreckt und die Kabel kurz hält, was das Kabelgewirr hinter den Servern reduziert. Horizontale 1U-PDUs sind die praktische Wahl in flachen oder an der Wand montierten Gehäusen, in denen ein Streifen über die gesamte Höhe die Tür oder den Kabeleingang behindern würde.

Was Sie jeder Formfaktor kostet

  • Vertikal 0U: keine Rack-Einheiten verloren, mehr Auslässe, bessere Luftzirkulation an der Rückseite; benötigt eine Schranktiefe von ca. 1000 mm oder mehr.
  • Horizontal 1U: flexible Platzierung und einfacher Austausch, verbraucht aber eine Rack-Einheit und kann in dichten Racks die Abluft im Warmgang behindern.
  • Bodenmontiert oder auf Reihenebene: Beschickt viele Racks von einem Panel aus; erfordert die Planung von Abzweigleitungen und einen übersichtlichen Servicegang.

Phasen-, Stecker- und Leistungsschalterdetails, die Projekte zum Scheitern bringen

Kompatibilitätsfehler kommen fast nie von der Messelektronik. Sie kommen vom Stecker auf der Wandseite und dem vorgeschalteten Leistungsschalter. Drei Zahlen entscheiden das meiste.

  • Einphasig 230 V, 16 A oder 32 A: etwa 3,7 kW oder 7,4 kW pro Einspeisung – genug für ein Netzwerk-Rack oder einen leichten Rechenschrank.
  • Dreiphasig 400/415 V, 16 A oder 32 A: etwa 11 kW oder 22 kW pro Feed, was der übliche Ausgangspunkt für dichte Rechen- und GPU-Reihen ist.
  • Steckverbinderfamilien: IEC 60320 C13-Steckdosen sind für 10 A und C19-Steckdosen für 16 A ausgelegt; Auf der Eingangsseite werden je nach Region typischerweise C20, C14 oder ein verriegelbarer IEC- oder NEMA-Stecker verwendet.

Dann wenden Sie die Dauerlastregel an. Gemäß der NEC-Praxis sollte ein Abzweigstromkreis, der IT-Geräte drei Stunden oder länger versorgt, mit nicht mehr als 80 Prozent seiner Nennleistung belastet werden, sodass eine einphasige Einspeisung von 32 A realistischerweise einer Arbeitslast von 25 A entspricht. Das Überspringen dieser Leistungsreduzierung ist der häufigste Grund dafür, dass ein Rack während eines Firmware-Updates einen Leistungsschalter auslöst, wodurch alle Lüfter gleichzeitig hochgefahren werden.

Welche Messgranularität Ihnen tatsächlich verschafft

Die Messung auf Rackebene beantwortet eine Frage gut: Befindet sich dieser Schrank am Limit? Das reicht für die Kapazitätsplanung und um ein Rack zu erkennen, dessen Kapazität sich still und leise verdoppelt hat. Die Messung auf Ausgangsebene beantwortet eine andere Frage: Wer nutzt sie? In einer Colocation oder einem gemeinsam genutzten Labor verwandeln Kilowattstundenzähler pro Steckdose die Abrechnung in eine Arithmetik statt in eine Argumentation. In einer Unternehmenshalle können Sie mit denselben Daten einen stillgelegten Server verfolgen, der nie vom Stromnetz getrennt wurde und immer noch 300 W verbraucht.

Das praktische Detail ist die Protokollunterstützung. Eine PDU, die nur über ein Anbieterportal berichtet, erzeugt ein Silo; Eine, die SNMP- oder Modbus-TCP-Register verfügbar macht, kann von jedem DCIM oder Überwachungsstapel abgefragt werden, den Sie bereits ausführen. Viele Geräte akzeptieren auch Umgebungssensoren an einer RJ45-Kette, sodass Sie die Einlasstemperatur mit der Last auf demselben Armaturenbrett korrelieren können.

Redundanz: A/B-Einspeisungen, doppelt verkabelte Lasten und Transferschalter

Die meisten Unternehmensserver verfügen aus einem bestimmten Grund über zwei Netzteile: Jedes geht an eine andere PDU, jede PDU an eine andere USV und jede USV an eine andere Stromeinspeisung. Vor Ort gilt die Regel, dass die beiden PDUs niemals den vorgeschalteten Schutz teilen dürfen. Wenn zwei Leisten an dasselbe Panel angeschlossen werden, entsteht der Eindruck von Redundanz, ohne dass dies einen Nutzen bringt.

Bei Geräten mit einem einzigen Kabel nimmt eine PDU mit automatischem Übertragungsschalter zwei Eingänge auf und wählt einen aus. Es ist ein vernünftiger Kompromiss für Schalter und Kleingeräte, aber es stellt einen Single Point of Failure dar und sollte nicht zur Stützung eines Designs verwendet werden, das eigentlich über zwei Kabel verfügen sollte.

A B Vertikale 0U-Rack-PDU, A- und B-Einspeisung 1HE IT-Lasten zwischen den Schienen Top-of-Rack-Schalter

Abbildung 2: Ein typischer dichter Schrank mit rückseitig montierten vertikalen PDUs an separaten Einspeisungen.

Passen Sie die PDU an den Schrank an, in dem sie sich befindet

Eine PDU, die physisch nicht passt, ist eine Rücksendung. Messen Sie vor der Bestellung die nutzbare Tiefe hinter den hinteren Montageschienen; Ein vertikaler Streifen mit Auslässen auf beiden Seiten benötigt typischerweise 50 bis 70 mm Freiraum. Überprüfen Sie, wie das Gerät befestigt wird, da die werkzeuglose Knopfmontage und die Halterungsmontage nicht bei verschiedenen Schrankmarken austauschbar sind. Und überprüfen Sie den Türanschlag – eine Leiste, die zu nahe am hinteren Rahmen montiert ist, kann die Glastür eines 1000 mm tiefen Gehäuses beeinträchtigen.

Der Luftstrom ist die andere Hälfte der Passform. Auf der Rückseite montierte PDUs sollten sich außerhalb des heißen Abluftpfads der Server befinden und ihre Kabel sollten in vertikalen Kabelmanagern verlaufen und nicht über die Abluftfläche. Hier hilft ein schlüssiger Rack-Aufbau: die richtige PDU-Abstimmung Rack-Kabelmanagement-Zubehör und das Abdecken von Blenden trägt mehr zur Verbesserung der Einlasstemperaturen bei als das Hinzufügen eines weiteren Lüfters.

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Bei Bereitstellungen mit hoher Dichte wird die PDU-Auswahl durch das Gehäuse selbst eingeschränkt. Ein für schwere Lasten ausgelegter 42-HE-Rahmen bietet Ihnen die Traglast, Tiefe und den hinteren Freiraum, um einen 32-A-Drehstromstreifen unterzubringen, ohne die Montageschienen zu verbiegen.

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Eine kurze Auswahl-Checkliste

Branchenumfragen wie die jährliche globale Rechenzentrumsumfrage des Uptime Institute zeigen immer wieder, dass die meisten Racks immer noch im einstelligen Kilowattbereich liegen, wobei ein kleiner, aber wachsender Anteil deutlich über 20 kW liegt. Diese Streuung ist genau der Grund, warum ein PDU-Typ nicht eine ganze Einrichtung versorgen kann. Arbeiten Sie diese Punkte durch, bevor Sie sich auf ein Modell festlegen.

  1. Zählen Sie die Kabel pro Rack nach Steckertyp (C13 gegenüber C19) und addieren Sie dann 20 Prozent Spielraum für Wachstum.
  2. Legen Sie die Messebene fest: Rack-Ebene für die Kapazität, Ausgangsebene für die Abrechnung oder Fehlerisolierung.
  3. Bestätigen Sie die Einspeisetopologie: ein- oder dreiphasig, A und B auf separaten Schalttafeln und die Größe des vorgeschalteten Leistungsschalters.
  4. Wenden Sie die 80-prozentige Leistungsreduzierung bei Dauerlast an und prüfen Sie, ob die Eingangsnennleistung der PDU immer noch das Rack abdeckt.
  5. Überprüfen Sie den physischen Sitz: Tiefe hinter den Schienen, Montagemethode und Türabstand.
  6. Bestätigen Sie den Überwachungspfad – SNMP, Modbus TCP oder eine API, die Ihr DCIM bereits abfragt.
  7. Fragen Sie nach Ersatzteilen und Firmware-Updates, denn eine Switched PDU ist ein Netzwerkgerät mit einem Lebenszyklus.

Häufig gestellte Fragen zu PDUs für Rechenzentren

Welche vier Haupttypen von PDUs werden in Rechenzentren verwendet?

Einfach, metered, monitored and switched. A fifth tier, usually called intelligent or outlet-metered switched, combines per-outlet energy metering with remote switching and network management.

Was ist der Unterschied zwischen einer PDU und einer USV?

Eine USV speichert Energie und hält die Ausrüstung während eines Ausfalls am Laufen. Eine PDU verteilt nur den Strom, den die USV oder das Versorgungsunternehmen bereits bereitstellt, und fügt Leistungsschalter, Steckdosen, Messgeräte und Fernbedienung hinzu.

Wie viele PDUs sollte ein Server-Rack haben?

Zwei, an separaten Einspeisungen, für jedes Rack mit Geräten mit zwei Kabeln. Redundanz funktioniert nur, wenn die A- und B-Streifen keinen gemeinsamen Upstream-Schutz haben.

Wofür wird eine geschaltete PDU verwendet?

Ferngesteuertes Ein- und Ausschalten einzelner Steckdosen, stufenweises Einschalten nach einem Ausfall und Deaktivieren ungenutzter Ports, damit niemand ein nicht autorisiertes Gerät an das Rack anschließt.

Einphasige oder dreiphasige Rack-PDU – welche?

Einphasig eignet sich für Netzwerk-Racks und leichte Rechenleistung bis etwa 7 kW pro Einspeisung. Darüber hinaus ist die Dreiphasenschaltung die praktische Wahl, da sie bei einer Einspeisung von 32 A etwa 22 kW liefert.

Kann ich eine normale Steckdosenleiste in einem Server-Rack verwenden?

Nein. Eine Rack-PDU ist für den Einsatz in Schränken ausgelegt und montiert und verfügt über Leistungsschalter, IEC-Steckdosen und Lastwerte, die eine Haushaltssteckdose in einer Live-Datenhalle nicht bieten kann.