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機柜在數(shù)據(jù)機房中是如何存在的

時間:2018-10-30 15:31:35來源:網(wǎng)絡

導語:?談起機柜,它可能只是數(shù)據(jù)中心一個并不起眼的設備,也很少受到關(guān)注。但是數(shù)據(jù)中心的服務器、存儲、交換和安全等設備都需要放置在機柜中,通過機柜為之提供電、冷卻等基礎(chǔ)服務;實際上,它是數(shù)據(jù)機房的重要組成部分。

談起機柜,它可能只是數(shù)據(jù)中心一個并不起眼的設備,也很少受到關(guān)注。但是數(shù)據(jù)中心的服務器、存儲、交換和安全等設備都需要放置在機柜中,通過機柜為之提供電、冷卻等基礎(chǔ)服務;實際上,它是數(shù)據(jù)機房的重要組成部分。

關(guān)于機柜,不同的設備對機柜的規(guī)格、標準、供電能力和電氣兼容性都有著很嚴格的要求,這個看似不起眼的機柜,在數(shù)據(jù)中心供電、通風和布局等設計時,都需要經(jīng)過嚴格設計來完成數(shù)據(jù)中心建設和業(yè)務規(guī)劃。

業(yè)界機柜寬*深*高尺寸標準并不統(tǒng)一,寬度不滿足可能導致設備裝不進去,深度不滿足可能設備尾部會突出在機柜外面,高度不夠?qū)е略O備安裝空間不夠。每一款設備都對機柜有嚴格要求,例如,我們經(jīng)??吹竭@樣的物理參數(shù)描述:寬度不小于600mm,深度不少于1100mm,高度不低于2000mm,可用高度空間不少于42U。

機柜電源輸入功率不能少于柜內(nèi)的各設備的總功耗,否則對客戶的供電系統(tǒng)會產(chǎn)生諸如跳閘等風險,因此要評估功耗是否滿足。

在具體實施時,還要考慮機柜承重能力,特別是機房地板的承重能力,因為整柜比較重,避免對客戶機房帶來安全風險,要評估機柜和地板的承重能力。

在機柜新增了設備后,機房內(nèi)通風散熱發(fā)生改變,要對散熱能力此進行評估,避免因為環(huán)境溫度過高導致器件失效。

機柜相關(guān)標準

機柜在設計時,都需要遵循一定的標準規(guī)范,目前最流行的機柜規(guī)范為IEC(InternationalElectrotechnicalCommission)60297-1、60297-1標準、EIA-310-D(19英寸機柜標準)等等,外觀規(guī)范GB/T4054-1983觀等級級要求,以及CISPR22(2003)、CISPR24(1998-09+A1:2001A2:2003)、IEC61000-4-2-X系列電磁兼容性標準等等。其中IEC60297-1機柜標準是業(yè)界最廣泛的標準,EIA-310-D標準是美國標準。

在數(shù)據(jù)中心最常用的的機柜,一般采用19英寸機械結(jié)構(gòu)尺寸的要求(IEC60297-2規(guī)范),采用模塊化結(jié)構(gòu),便于擴容和維護;機柜的外表面、機架部分多見為灰色。

關(guān)于機柜容量空間計算,一般采用U來計量,1U=1.75inch,約為44.45mm,U是IEC60297標準中定義的高度單位;空機柜重量指機柜帶前門和后門的重量。

機柜結(jié)構(gòu)和部件組成

不同標準的機柜在結(jié)構(gòu)和部件組成上稍有差異,但一般情況,常見的機柜包括前門、機架和后門組成。有些專用的機柜還會包含PDU、電源、散熱系統(tǒng)、管理系統(tǒng)等。

機柜的工作環(huán)境

主要涉及機柜工作的環(huán)境溫度及工作環(huán)境相對濕度。為保證設備始終具備良好的工作狀態(tài),在機房內(nèi)需維持一定的溫度、濕度。

機房的溫濕度是指在地面上1.5m和設備前方0.4m處測量的數(shù)值;短期工作條件是指連續(xù)不超過48小時和每年累計不超過15天。

機柜的結(jié)構(gòu)特點

主要包括機柜材質(zhì)、布線方式、ESD插孔、機柜散熱、機柜防護、安裝場景和機柜并柜。

機柜材質(zhì)由一般采用高強度A級優(yōu)質(zhì)碳素冷軋鋼板和鍍鋅板,內(nèi)部材料也有一定標準和規(guī)范需要遵循,如防火性能符合UL(UnderwriterLaboratories)標準,滿足RoHS(RestrictionoftheuseofcertainHazardousSubstances)要求,內(nèi)部材料防火性能符合UL(UnderwriterLaboratories)標準。

機柜頂部和底部都留有過線孔,支持頂部出線和底部出線兩種走線方式。

機柜在進行安裝操作時,需要配戴防靜電手腕,防靜電手腕的接口一端要插在機柜中部的ESD插孔中。

在進行安裝、維護操作時,需要配戴防靜電手腕,防靜電手腕的接口一端要插在機柜的ESD插孔中。機柜前、后門和底板上開有高密的通風孔,支持前進風、后出風、地板下進風、上出風的通風方式,使機柜具備良好的散熱性能。

機柜在防護方面,設計時充分考慮了電磁兼容性問題,使機柜具有良好的電磁屏蔽性能。機柜底板上的通風孔內(nèi)襯防塵網(wǎng),使機柜具備良好的防塵性能;設計時也考慮了機柜各部件的良好接地,接地電阻不大于0.1歐姆。

機柜支持肩并肩并柜,頂部使用并柜連接板連接,可以實現(xiàn)機柜安全固定,同時也可以有效利用機柜間的空間,這對租用機房的客戶來說,還可以有效節(jié)省空間租用費用。

在有些定制化或高端機柜中,一般還配置機柜管理板RMC(RackManagementController),可以直接管理電源模塊和風扇等模塊和小系統(tǒng)。

電源模塊一般分為AC/DC(兼容DC/DC),為機柜內(nèi)的直流設備提供電源,電源模塊支持熱插拔與冗余備份。通過RMC管理模塊實現(xiàn)對電源的管理,包括電源狀態(tài)的監(jiān)控和功率封頂。

PDU(PowerDistributionUnit)配電單元分為直流PDU、三相交流PDU和單相交流PDU,為機柜內(nèi)的電源模塊、交換機等設備提供配電;下面是單向PDU示意圖。

PDU是配套機柜使用,也是機柜必配件之一,也需要考慮滿足CE,ROHS等認證要求,以及考慮是否滿足輸入端子類型IEC309,輸出連接IEC320C13,IEC320C19的要求。

大多數(shù)廠商機柜配備的PDU外購自APC,PDU插頭L15-30P的包含不同種類,每個國家也有匹配自己國家規(guī)范要求,常見的插頭模式有L15-50、L15-30P和L21-30P等等。

根據(jù)機柜應用不同,機柜的規(guī)格和功能區(qū)也有所不同,下面通過天蝎機柜進行說明。

天蝎整機柜服務器解決方案,采用模塊化設計方案,分為機柜、網(wǎng)絡、供電、服務器節(jié)點、集中散熱、集中管理共六大部分組成。

天蝎2.0機柜分2種規(guī)格,2100mm高度和2300mm高度。其主要差別在于2100mm高度的可用空間為42U,2300mm高度的可用空間為46U。

水平功能分區(qū)

機柜內(nèi)水平功能空間可以分為前部、中部、后部三部分,具體功能描述如下:

前部空間:含理線及立柱空間,占150mm

中部空間:節(jié)點托盤的空間,占850mm

后部空間:含靜壓腔和風扇窗空間,占200mm

垂直功能分區(qū)

機柜垂直方向分為下、中、上三個區(qū)間,即NodeZone1、PowerZone、NodeZone2三個區(qū)間。

NodeZone1可用于部署服務器節(jié)點和交換機,要求交換機可以部署在任意U位置;

NodeZone2可用于部署服務器節(jié)點和交換機,要求交換機可以部署在任意U位置;

PowerZone用于部署PSU和RMC。RMC(機柜管理單元)在機柜內(nèi)和PowerShelf共享空間,位于PowerShelf內(nèi)部。

承重設計

2100mm機柜滿配情況下,重量最高可達到1200Kg,要求機柜立柱支撐強度≥1200Kg;

2300mm機柜滿配情況下,重量最高可達到1500Kg,要求機柜立柱支撐強度≥1500Kg;

并柜設計

相鄰機柜有可能采用以下3種方式并柜:前面立柱、后面立柱、機柜頂部。

前面立柱

2100mm高度機柜在機柜立柱距地面600mm、1500mm高度位置,且在距機柜側(cè)邊15mm處,單邊立柱各有2個M8粗牙螺紋孔,供機柜并柜。

2300mm高度機柜在立柱距地面600mm、1500mm、2000mm高度位置,且在距機柜側(cè)邊15mm處,單邊立柱各有3個M8粗牙螺紋孔,供機柜并柜;

后面立柱:后立柱并柜孔位與前立柱一致;

頂部:要求預留4個并柜M8粗牙螺孔。

RMC架構(gòu)設計

機柜管理單元(RMC)放置在電源框中,固定在電源框的前視圖左側(cè),相關(guān)尺寸需要參考下圖所示方式進行電源模組的匹配設計。

此外,機柜還涉及接地方式、布線、電源、電源框(PowerShelf,也稱為電源模組)、PDU供電、風扇和機柜背板機構(gòu)設計等方面。

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