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データセンターの PDU のタイプ: 基本、従量制、監視、スイッチ

ラックのレイアウトがフリーズする瞬間を想像してみてください。サーバーが選択され、ネットワーク設計が承認され、各キャビネットに必要なコンセントの数が尋ねられます。その質問は出発点として間違っています。データセンターでは、 タイプ 設置する PDU の数 (ベーシック、従量制、監視、スイッチ、完全にインテリジェントなコンセント従量制ユニット) によって、プラグ数よりもはるかに多くのことが決まります。床を歩かずにラックの負荷を確認できるか、トラックロールなしで凍結したサーバーを午前 2 時に再起動できるか、見積りではなく測定されたキロワット時からコロケーションの顧客に請求できるかどうかが決まります。

簡単に言うと、最初にメータリング層とスイッチング層をロックし、次にフォームファクターをロックし、最後にプラグとフェーズの組み合わせをロックします。この順序で実行すると、コンセントの数が自然に設計から外れてしまいます。

2 つのデバイスが名前を共有しているため、混乱が始まります

データホールに入ると、人々は 2 つの異なるものを「PDU」と呼ぶでしょう。 1 つは床に設置された配電ユニット (リモート電源パネルとも呼ばれます) で、UPS から大量の電力を受け取り、それをラック列の分岐回路に分割します。もう 1 つは、キャビネット内に設置され、サーバーに電力を供給するラック PDU です。この記事は 2 番目のユニット、つまりエンクロージャにボルトで固定されたユニットについて説明します。

2 番目の誤解は解消する価値があります。基本的なラック PDU は、金属シェルを備えた単なる電源タップではありません。の PDUと電源タップの違い 重要なのは、入力電流、ブレーカーの調整、取り付け、そしてラック PDU が UPS 分岐回路から給電され、ラックをライブ状態で保守できるように設計されているという事実です。

5 つのラック PDU タイプを並べて表示

市場に出回っているすべてのラック PDU は、1 つの質問に対するバリエーションです。それは、どの程度の電力経路が見えるのか、またどの程度の電力経路がリモートで制御できるのかということです。以下の表は通常の進行を示しています。

表 1: 5 つのラック PDU 層とそれぞれの層で追加される機能。 「オプション」とは、その機能が一部のモデルに存在するが、その層では標準ではないことを意味します。
PDUのタイプ ラックレベルの計測 コンセントレベルの計測 リモートスイッチング 一般的なフィット感
基本 いいえ いいえ いいえ 固定された低リスクの負荷。小規模オフィス。壁掛けキャビネット
従量制 はい いいえ いいえ キャパシティプランニング、ラックごとのチャージバック、ホットスポット検出
監視対象 はい はい いいえ 混合ラック、DCIM 主導のサイト、きめ細かなコスト配分
切り替え済み オプション オプション はい リモート再起動、段階的な電源投入、未使用のコンセントの無効化
インテリジェント (スイッチ付きコンセントメーター) はい はい はい コロケーション課金、高密度および AI 行、自動フェイルオーバー
パワー ラックレベル コンセントレベル リモート 測光 測光 切り替え 基本 従量制 監視対象 切り替え済み インテリジェント

図 1: 実線セグメントはその層に含まれます。淡いセグメントはオプションであるか、存在しません。

基本的な PDU は鋼管内の配電盤です。計測ユニットは、通常は相ごとに、入力に電流検出を追加します。監視対象ユニットはそれをすべてのコンセントに拡張するため、どのサーバーが 400 W を消費しており、どのサーバーがアイドル状態であるかを確認できます。スイッチ ユニットはコンセントごとにリレーを追加し、インテリジェント層は上記のすべてをコンセントごとのエネルギー カウンタおよび SNMP v3 や Modbus TCP などのネットワーク インターフェイスと組み合わせます。

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フォームファクタ: 垂直 0U、水平 1U、および床置き型ユニット

垂直 PDU は背面のサイド レールまたはキャビネット フレームに取り付けられ、ラック ユニットを消費しません。 24 ~ 36 個のコンセントからなる 0U ストリップがラックの高さいっぱいに配置され、コードが短くなり、サーバーの後ろでの絡みが軽減されるため、42U および 47U のキャビネットに適しています。横型 1U PDU は、フルハイトのストリップがドアやケーブルの入り口を邪魔する浅いエンクロージャや壁に取り付けられたエンクロージャでは実用的な選択肢です。

各フォームファクターにかかる費用

  • 垂直 0U: ラックユニットの損失がなく、コンセントが増え、背面のエアフローが向上します。キャビネットの奥行きはおおよそ1000mm以上必要です。
  • 横型 1U: 柔軟な配置と簡単な交換が可能ですが、ラックユニットを消費し、密度の高いラックではホットアイルの排気を妨げる可能性があります。
  • 床置きまたは列レベル: 1 つのパネルから多数のラックに供給します。分岐回路計画と明確なサービス通路が必要です。

プロジェクトを中断するフェーズ、コネクタ、ブレーカーの詳細

互換性の問題が計測電子機器に起因することはほとんどありません。壁側のプラグと上流のブレーカーから来ています。 3 つの数字がほとんどを決定します。

  • 単相 230 V、16 A または 32 A: フィードあたり約 3.7 kW または 7.4 kW — ネットワーク ラックまたは軽量のコンピューティング キャビネットには十分です。
  • 三相 400/415 V、16 A または 32 A: フィードあたり約 11 kW または 22 kW。これは、高密度コンピューティング行と GPU 行の一般的な開始点です。
  • コネクタ ファミリ: IEC 60320 C13 コンセントの定格は 10 A、C19 コンセントの定格は 16 A です。入力側は通常、地域に応じて C20、C14、またはロック IEC または NEMA プラグを使用します。

次に、継続負荷ルールを適用します。 NEC の慣例では、IT 機器に 3 時間以上給電する分岐回路の負荷は定格の 80% 以下である必要があるため、32 A の単相給電は現実的には 25 A の動作負荷となります。このディレーティングをスキップすることが、すべてのファンを一度に回転させるファームウェアのアップデート中にラックがブレーカーを落とす最も一般的な理由です。

実際に得られる測定粒度

ラックレベルのメータリングは、このキャビネットは限界に近づいていますか?という 1 つの質問によく答えます。容量計画や、静かに利用量を 2 倍に増やしているラックを見つけるには、これで十分です。コンセントレベルの計量は、誰が使用しているのかという別の質問に答えます。コロケーションまたは共有ラボでは、コンセントごとのキロワット時カウンターにより、請求が引数ではなく算術演算に変換されます。企業ホールでは、同じデータを使用して、コンセントが抜かれておらず、まだ 300 W を消費している廃止されたサーバーを追跡できます。

実際の詳細はプロトコルのサポートです。ベンダー ポータル経由でのみレポートを行う PDU はサイロを作成します。 SNMP または Modbus TCP レジスタを公開するものは、既に実行している DCIM または監視スタックによってポーリングできます。多くのユニットは RJ45 チェーン上の環境センサーも受け入れ、同じダッシュボード上で吸気温度と負荷を関連付けることができます。

冗長性: A/B フィード、デュアルコード負荷、および転送スイッチ

ほとんどのエンタープライズ サーバーには理由があって 2 つの電源装置があります。それぞれの電源装置は異なる PDU に接続され、各 PDU は異なる UPS に接続され、各 UPS は異なるユーティリティ フィードに接続されます。サイトで重要なルールは、2 つの PDU がアップストリーム保護を共有してはいけないということです。 2 つのストリップを同じパネルに接続すると、冗長であるように見えますが、何のメリットもありません。

コードが 1 本の機器の場合、自動転送スイッチ PDU は 2 つの入力を受け取り、1 つを選択します。これはスイッチや小型家電製品にとっては合理的な妥協点ですが、単一障害点となるため、デュアルコードであるべき設計を支えるために使用すべきではありません。

A B 垂直 0U ラック PDU、A および B フィード レール間の 1U IT 負荷 トップオブラックスイッチ

図 2: 個別のフィードに背面に取り付けられた垂直 PDU を備えた典型的な高密度キャビネット。

PDU をそれが設置されているキャビネットに適合させる

物理的に適合しない PDU は返品となります。注文する前に、背面取り付けレールの後ろの使用可能な深さを測定してください。両面にコンセントがある垂直ストリップには通常、50 ~ 70 mm の空きスペースが必要です。工具不要のボタン取り付けとブラケット取り付けはキャビネットのブランド間で互換性がないため、ユニットの取り付け方法を確認してください。そして、ドアの揺れをチェックしてください。リアフレームに近づきすぎると、奥行き 1000 mm のエンクロージャのガラス張りのドアにストリップが取り付けられてしまいます。

エアフローはフィット感の残りの半分です。背面に取り付けられた PDU は、サーバーの熱排気経路の外側に配置する必要があり、そのコードは排気面を横切るのではなく、垂直のケーブル マネージャーに配線する必要があります。ここで、一貫したラック構築が役に立ちます。PDU を適切なものと一致させることです。 ラックケーブル管理アクセサリ また、ブランク パネルは、別のファンを追加するよりも吸気温度を改善します。

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高密度導入では、キャビネット自体が PDU の選択を制限します。重荷重用に設計された 42U フレームは、取り付けレールを曲げることなく 32 A 三相ストリップに適合する定格荷重、深さ、背面クリアランスを提供します。

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短い選択チェックリスト

Uptime Institute の年次世界データセンター調査などの業界調査では、ほとんどのラックが依然として 1 桁キロワットの範囲にあり、小さいながらも 20 kW をはるかに超えるシェアが増加していることが報告され続けています。この広がりこそが、1 つの PDU タイプが施設全体にサービスを提供できない理由です。モデルにコミットする前に、これらの点に取り組んでください。

  1. ラックごとのコネクタ タイプ (C13 対 C19) ごとにコードをカウントし、拡張に備えて 20 パーセントのヘッドルームを追加します。
  2. 測定レイヤーを決定します。容量についてはラック レベル、請求または障害分離についてはコンセント レベルです。
  3. 給電トポロジー: 単相または三相、別個のパネル上の A と B、および上流ブレーカーのサイズを確認します。
  4. 80% の連続負荷軽減を適用し、PDU の入力定格がまだラックをカバーしていることを確認します。
  5. 物理的なフィット感を確認します: レールの後ろの深さ、取り付け方法、ドアの隙間。
  6. モニタリング パス (SNMP、Modbus TCP、または DCIM がすでにポーリングしている API) を確認します。
  7. スイッチド PDU はライフサイクルのあるネットワーク デバイスであるため、スペアパーツやファームウェアのアップデートについて問い合わせてください。

データセンター PDU に関するよくある質問

データセンターで使用される 4 つの主な PDU タイプは何ですか?

基本, 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.

PDU と UPS の違いは何ですか?

UPS はエネルギーを蓄え、停電中も機器の稼働を維持します。 PDU は、UPS またはユーティリティがすでに提供している電力のみを分配し、ブレーカー、コンセント、メーター、およびリモート制御を追加します。

サーバー ラックには PDU をいくつ搭載する必要がありますか?

デュアルコード機器を備えたラックに 2 つ、別々のフィード上にあります。冗長性は、A ストリップと B ストリップがアップストリーム保護を共有していない場合にのみ機能します。

スイッチド PDU は何に使用されますか?

リモート power cycling of individual outlets, staged power-up after an outage, and disabling unused ports so nobody plugs an unauthorised device into the rack.

単相または三相ラック PDU — どちらですか?

単相はネットワーク ラックに適しており、フィードあたり最大約 7 kW の軽量コンピューティングを実現します。それ以上では三相が現実的な選択肢となり、32 A の給電から約 22 kW を供給します。

通常の電源タップをサーバーラックで使用できますか?

いいえ。ラック PDU は、国内のストリップではライブ データ ホール内で提供できないブレーカー、IEC コンセント、および負荷定格を備えたキャビネットでの使用向けに定格および取り付けられています。