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機柜系統基本要求和機柜組件及單元介紹

來源:中國綠色數據中心 作者:機房360 更新時間:2009-5-8 14:41:47

摘要:一套完整的新一代機柜系統主要包括機柜主體、氣流管理單元、線纜管理單元、電力分配單元、安裝固定配件、KVM切換器及機架式LCD顯示器等。

  一、機柜系統基木要求
  在上個世紀70年代末,企業開始在機柜中安裝計算機。然而,由于多個供應商之間的設備不兼容,因此安裝很難。1984年,國際電工委員會(IEC)通過了IEC297-3標準,規定機柜的標準物理尺寸為482.6nun(lgin.)。其它如EIA310(美國電子工業協會)等標準進一步確立了機架式安裝的電信和IT設備的標準。盡管建立了這些標準,但是計算機工業的不斷進步及其與電信行業的不斷融合卻帶來了新的問題,即這些標準明顯滯后。本節系統地闡述了對用戶問題的識別和分類,并對下一代關鍵業務設施機柜系統的性質和特性進行了深入分析。
  本節系統分析了客戶在機柜系統方面的問題,指出了下一代關鍵業務設施的發展方向。當前的設計思路和設備沒有解決的、最為緊迫的問題都有一個共同的核心問題,即數據中心或網絡機房適應文化能力較差。機柜系統必須對不斷變化的要求有更強的適應能力,才能改善其可用性和成本效益。
  在許多行業,隨著在可靠性、周期、成本方面的進步,對標準化、預工程化和模塊要求的進一步提高,行業均達到了一定的成熟水平。關鍵業務設施及其所使用的機柜系統的設計人員和設施所有者都應該考慮是否達到了這一點要求。

  二、機柜組件
  一套完整的新一代機柜系統主要包括機柜主體、氣流管理單元、線纜管理單元、電力分配單元、安裝固定配件、KVM切換器及機架式LCD顯示器等。本節所提到的機柜通常情況下都是指機柜主體,除非特殊說明外。
  (一)機柜主體
  符合現代核心機房設計要求的機柜主體通常具有以下特征。
  (1) 前后門通風面積不小于5355cm2,滿足主要服務器生產商規定的通風要求。
  
         滿足通風面積要求的機柜前門
  (2)垂直安裝立柱能夠進行方便的調節,以滿足不同安裝深度設備的要求。
  (3)所有符合EIA-310-D標準的設備均能夠進行正確安裝。
  (4)集成的后部線纜管理專用通道,使用戶可以方便地對大量的數據線纜進行敷設、管理和操作,即使在機柜中已安裝機架設備或已并柜安裝的情況下也可以輕松完成。
  (5)通過后部電源分配通道,用戶可以方便將多種型號的垂直安裝電源分配器(PDU)進行安裝,同時無需占用寶貴的機柜有效安裝空間。專用的電源分配通道,方便了電源分配操作,同時為機柜安裝設備提供了更大數量的電源插座,在機柜一側的電源分配通道中可以提供不少于21個IEC電源插座。
  (6)電源線和數據線既可來自于機柜頂部線纜橋架,也可來自于架空地板的下部空間,因此機柜的柜頂和機柜底部需要提供充足的線纜進入通道口。在一些使用環境下,電源線或數據線可能需要從并排安裝的一個機柜中敷設到相鄰的另一個機柜,在機柜后部的布線通道上需要提供側面線纜通道口,以滿足這種使用需要。
  
  (7)機柜的垂直安裝立柱上標示出了每個"U"的準確位置,免除了用戶反復查找安裝位置的煩惱,大大方便用戶的安裝工作。
  (8)前門、后門及側板均可鎖定,并只能用提供的鑰匙打開。
  (9)經過驗證的框架設計、堅固的標準安裝桿以及重載輪腳提供不小于900kg的靜態和動態負載級別。
  (10)設置多個接地螺栓,為機柜內安裝的設備及所有獨立的金屬部件提供充足的接地點。
  (11)可快速拆卸的前、后門和側板設計。在進行設備安裝及日常維護時,拆掉機柜門或側板能夠帶來意想不到的方便。
  (二)氣流管理單元
  氣流管理單元主要用于防止空氣在機柜內反復循環,提高機房制冷效率。通常分為被動式和主動式兩種模式。
  1.被動式氣流管理單元
  被動式氣流管理單元通常采用無源組件來改變氣流的分配。例如,盲板通過占用未使用的機架空間來促進機箱內正常的空氣流通,并采用模塊化、無工具的設計,可快速、輕松地安裝到EIA-31019in.機架中或具有方形安裝孔的機柜中。
  金屬擋板用于螺紋導軌的情況,毛刷條可在阻擋氣流的同時允許電纜從機架正面穿到機架背面。
  使用由lU、2U、4U、8U擋板組成的氣流操縱擋板套件,通過占據未使用的機架空間來防止空氣再循環。
  2.主動式氣流管理單元
  主動式氣流管理單元通常采用有源設備來改變氣流在機柜中的流動。根據功能不同,有以下幾種。
  (1)側面到側面氣流分配。帶側向空氣流動的機架設備對IT設施管理員提出了很多挑戰,尤其是在制冷方面。因為大多數機柜設計成氣流從前到后的形式,而要在側向通風的設備里保持理想的運行溫度是有困難的。機柜側送風單元考慮了更好的安全性和構成,它允許機柜可以一個挨一個地并排放置卻不會阻止空氣流動。
  機柜側送風單元通常為2U的機柜安裝送風產品,用于網絡設備或服務器間的側向空氣流動。它把經調節過溫濕度的空氣從機柜的前方吸入,并送向網絡設備側面的氣流入口。這樣,通過供給適當的入口溫度延長了設備壽命。
  對于一個或多個連續堆疊在機柜里的網絡設備推薦使用該產品。機柜側送風單元可以放置在網絡設備的上面,或下面,用戶可以通過可互換的氣流導向葉片來配置氣流方式。
  (2)后部氣流管理。在高密度設備環境中,傳統的散熱方式通常比較低效。高密度安裝的機柜可能導致IT設備過熱,造成停機。機架排氣設備可收集排出的熱空氣,將其返回至通風管道,從而消除數據申心中的熱點。通過基于溫度的自動風扇速度調節機制,風扇能夠自動調節速度以達到最佳性能。通過設備安裝的LCD顯示屏,用戶可查看機架溫度、監視報警條件以及調整設備設置值。通過集成式網絡管理卡可以遠程監視和控制機架排氣設備。這種節省空間的產品安裝在符合要求的機柜背面,不占臺面空間。
  (3)前部氣流管理。架式前部空氣分配設備是一個獨特的架式安裝風扇托盤產品,它與已有的精確空氣調節系統共同使用為機殼內的設備傳送冷空氣。空氣分配設備與活地板相連接,直接將補充空氣送入機殼,避免它在到達需要制冷的設備前與外界熱空氣混合。
  架式空氣分配設備可以消除機殼頂部與底部的溫度差異,它也可以防止溫度很高的廢氣重新循環從入口處進入機殼。
  對于架式機殼,額定負載超過1.5kW的架式空氣調節設備比較合適,它最大能夠以3.0千瓦的功率提供氣流。如果地下空氣調節設備不能滿足附近電信設備的需求,那么還要在活地板上額外使用上述設備。

  三、線纜管理單元
  機架和機柜比以前能容納更多的設備,這種設備密度的增加更加需要機架內外井井有條的電纜管理。電纜如果管理不善,不僅可能導致電纜損壞或延長增加可更換電纜的時間,而且可能阻礙主要氣流通過或到達,從而導致設備性能下降甚至停機。這些配件提供了滿足各種需要的適用的電纜管理方案,從簡單的電纜管理環、垂直或水平整理面板到線槽和纜線梯的各種解決方案。
  根據功能可以劃分為以下幾種。
  (1)線纜梯。通常用于機柜之間架空的線纜管理,常用的尺寸有寬度為l5cm和30cm兩種。在實際應用中,線纜梯通常稱對使用,一個用于數據傳輸,另外一個用于電力傳輸,并且間隔距離不小于l5cm。
  (2)線纜通道。線纜通道用于機柜外的線纜管理,通常安裝于機柜的頂部,一般至少安裝2個通道,分別對數據線纜和電力線纜進行管理。
  線纜通道組件
  (3)水平線纜管理,即機柜內部的線纜管理。
  (4)垂直線纜管理,即機柜內部的線纜管理。

  四、電力分配單元
  電力分配單元通常占用lU或0U的機柜空l間,為整個機柜提供不少于21個電源插座。電源插座采用國際通用的Cl3、C19標準,單個電力分配單元提供的最大電流值不小于32A,并提供過載或短路保護。
  可選擇計量式配電單元提供了高級警告,以防止發生意外的電源過載現象。一旦超過用戶定義的報警閩值,即可就任務關鍵設備可能存在的意外電路過載問題發出本地和遠程實時報警,降低了風險。計量式機架PDU提供了電源利用率趨勢,使數據中心經理可以就正確調整IT環境的規模做出明智的決定。

  五、安裝固定配件
  安裝固定配件包括穩定板、鍵盤抽屜、輕型和重型托架、螺栓鎖定支架、接地包、安裝滑軌、支架和相關的五金件。
  

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