數據中心，一種名為機櫃的設備是如何存在的？

談起機櫃，它可能只是數據中心一個並不起眼的設備，也很少受到關注。但是數據中心的伺服器、存儲、交換和安全等設備都需要放置在機櫃中，通過機櫃為之提供電、冷卻等基礎服務；實際上，它是數據機房的重要組成部分。

關於機櫃，不同的設備對機櫃的規格、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櫃，在數據中心供電、通風和布局等設計時，都需要經過嚴格設計來完成數據中心建設和業務規劃。

業界機櫃寬*深*高尺寸標準並不統一，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櫃外面，高度不夠導致設備安裝空間不夠。每一款設備都對機櫃有嚴格要求，例如，我們經常看到這樣的物理參數描述：寬度不小於600mm，深度不少於1100mm，高度不低於2000mm，可用高度空間不少於42U。

機櫃電源輸入功率不能少於櫃內的各設備的總功耗，否則對客戶的供電系統會產生諸如跳閘等風險，因此要評估功耗是否滿足。

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

在機櫃新增了設備後，機房內通風散熱發生改變，要對散熱能力此進行評估，避免因為環境溫度過高導致器件失效。

機櫃相關標準

機櫃在設計時，都需要遵循一定的標準規範，目前最流行的機櫃規範為IEC (International Electrotechnical Commission) 60297-1、60297-1標準、EIA-310-D (19英寸機櫃標準) 等等，外觀規範GB/T4054-1983觀等級級要求，以及CISPR 22(2003)、CISPR 24(1998-09+ A1:2001 A2:2003)、IEC61000-4-2-X系列電磁兼容性標準等等。其中IEC 60297-1機櫃標準是業界最廣泛的標準，EIA-310-D標準是美國標準。

在數據中心最常用的的機櫃，一般採用19英寸機械結構尺寸的要求（IEC 60297-2規範），採用模塊化結構，便於擴容和維護；機櫃的外表面、機架部分多見為灰色。

關於機櫃容量空間計算，一般採用U來計量，1U=1.75inch，約為44.45mm，U是IEC 60297標準中定義的高度單位；空機櫃重量指機櫃帶前門和後門的重量。

機櫃結構和部件組成

不同標準的機櫃在結構和部件組成上稍有差異，但一般情況，常見的機櫃包括前門、機架和後門組成。有些專用的機櫃還會包含PDU、電源、散熱系統、管理系統等。

機櫃的工作環境

主要涉及機櫃工作的環境溫度及工作環境相對濕度。為保證設備始終具備良好的工作狀態，在機房內需維持一定的溫度、濕度。

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

機櫃的結構特點

主要包括機櫃材質、布線方式、ESD插孔、機櫃散熱、機櫃防護、安裝場景和機櫃並櫃。

機櫃材質由一般採用高強度A級優質碳素冷軋鋼板和鍍鋅板，內部材料也有一定標準和規範需要遵循，如防火性能符合UL(Underwriter Laboratories)標準，滿足RoHS(Restriction of the use of certain Hazardous Substances)要求，內部材料防火性能符合UL（Underwriter Laboratories）標準。

機櫃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。

機櫃在進行安裝操作時，需要配戴防靜電手腕，防靜電手腕的介面一端要插在機櫃中部的ESD插孔中。

在進行安裝、維護操作時，需要配戴防靜電手腕，防靜電手腕的介面一端要插在機櫃的ESD插孔中。機櫃前、後門和底板上開有高密的通風孔，支持前進風、後出風、地板下進風、上出風的通風方式，使機櫃具備良好的散熱性能。

機櫃在防護方面，設計時充分考慮了電磁兼容性問題，使機櫃具有良好的電磁屏蔽性能。機櫃底板上的通風孔內襯防塵網，使機櫃具備良好的防塵性能；設計時也考慮了機櫃各部件的良好接地，接地電阻不大於0.1歐姆。

機櫃支持肩並肩並櫃，頂部使用並櫃連接板連接，可以實現機櫃安全固定，同時也可以有效利用機櫃間的空間，這對租用機房的客戶來說，還可以有效節省空間租用費用。

在有些定製化或高端機櫃中，一般還配置機櫃管理板RMC(Rack Management Controller)，可以直接管理電源模塊和風扇等模塊和小系統。

電源模塊一般分為AC/DC（兼容DC/DC），為機櫃內的直流設備提供電源，電源模塊支持熱插拔與冗餘備份。通過RMC管理模塊實現對電源的管理，包括電源狀態的監控和功率封頂。

PDU(Power Distribution Unit)配電單元分為直流PDU、三相交流PDU和單相交流PDU，為機櫃內的電源模塊、交換機等設備提供配電；下面是單向PDU示意圖。

PDU是配套機櫃使用，也是機櫃必配件之一，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IEC 309，輸出連接IEC 320 C13,IEC 320 C19的要求。

大多數廠商機櫃配備的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範要求，常見的插頭模式有L15-50、L15-30P和L21-30P等等。

根據機櫃應用不同，機櫃的規格和功能區也有所不同，下面通過天蠍機櫃進行說明。

天蠍整機櫃伺服器解決方案，採用模塊化設計方案，分為機櫃、網路、供電、伺服器節點、集中散熱、集中管理共六大部分組成。

天蠍2.0機櫃分2 種規格，2100mm 高度和2300mm 高度。其主要差別在於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

機櫃內水平功能空間可以分為前部、中部、後部三部分，具體功能描述如下。

前部空間：含理線及立柱空間，佔150mm

中部空間：節點托盤的空間，佔850mm

後部空間：含靜壓腔和風扇窗空間，佔200mm

垂直功能分區

機櫃垂直方向分為下、中、上三個區間，即Node Zone 1、Power Zone、Node Zone2三個區間。

Node Zone1可用於部署伺服器節點和交換機，要求交換機可以部署在任意U 位置；

Node Zone2 可用於部署伺服器節點和交換機，要求交換機可以部署在任意U 位置；

Power Zone 用於部署PSU 和RMC。RMC(機櫃管理單元) 在機櫃內和Power Shelf 共享空間，位於Power Shelf 內部。

承重設計

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

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

並櫃設計

相鄰機櫃有可能採用以下3 種方式並櫃：前面立柱、後面立柱、機櫃頂部。

前面立柱

2100mm 高度機櫃在機櫃立柱距地面600mm、1500mm 高度位置，且在距機櫃側邊15mm 處，單邊立柱各有2 個M8粗牙螺紋孔，供機櫃並櫃。

2300mm 高度機櫃在立柱距地面600mm、1500mm、2000mm 高度位置，且在距機櫃側邊15mm 處，單邊立柱各有3個M8 粗牙螺紋孔，供機櫃並櫃；

後面立柱:後立柱並櫃孔位與前立柱一致；

頂部:要求預留4 個並櫃M8 粗牙螺孔。

RMC架構設計

機櫃管理單元(RMC)放置在電源框中，固定在電源框的前視圖左側，相關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，機櫃還涉及接地方式、布線、電源、電源框(Power Shelf，也稱為電源模組)、PDU供電、風扇和機櫃背板機構設計等方面，在這裡就不在贅述，請大家在學習和工作中查閱相關機櫃詳細參數和設計指導。

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