收藏：数据中心机柜知识总结-技术圈

谈起机柜，它可能只是数据中心一个并不起眼的设备，也很少受到关注。但是数据中心的服务器、存储、交换和安全等设备都需要放置在机柜中，通过机柜为之提供电、冷却等基础服务；实际上，它是数据机房的重要组成部分。

关于机柜，不同的设备对机柜的规格、标准、供电能力和电气兼容性都有着很严格的要求，这个看似不起眼的机柜，在数据中心供电、通风和布局等设计时，都需要经过严格设计来完成数据中心建设和业务规划。

业界机柜宽*深*高尺寸标准并不统一，宽度不满足可能导致设备装不进去，深度不满足可能设备尾部会突出在机柜外面，高度不够导致设备安装空间不够。每一款设备都对机柜有严格要求，例如，我们经常看到这样的物理参数描述：宽度不小于600mm，深度不少于1100mm，高度不低于2000mm，可用高度空间不少于42U。

机柜电源输入功率不能少于柜内的各设备的总功耗，否则对客户的供电系统会产生诸如跳闸等风险，因此要评估功耗是否满足。

在具体实施时，还要考虑机柜承重能力，特别是机房地板的承重能力，因为整柜比较重，避免对客户机房带来安全风险，要评估机柜和地板的承重能力。

在机柜新增了设备后，机房内通风散热发生改变，要对散热能力此进行评估，避免因为环境温度过高导致器件失效。

机柜相关标准

机柜在设计时，都需要遵循一定的标准规范，目前最流行的机柜规范为IEC (International Electrotechnical Commission) 60297-1、60297-1标准、EIA-310-D (19英寸机柜标准) 等等，外观规范GB/T4054-1983观等级级要求，以及CISPR 22(2003)、CISPR 24(1998-09+ A1:2001 A2:2003)、IEC61000-4-2-X系列电磁兼容性标准等等。其中IEC 60297-1机柜标准是业界最广泛的标准，EIA-310-D标准是美国标准。

在数据中心最常用的的机柜，一般采用19英寸机械结构尺寸的要求（IEC 60297-2规范），采用模块化结构，便于扩容和维护；机柜的外表面、机架部分多见为灰色。

关于机柜容量空间计算，一般采用U来计量，1U=1.75inch，约为44.45mm，U是IEC 60297标准中定义的高度单位；空机柜重量指机柜带前门和后门的重量。

机柜结构和部件组成

不同标准的机柜在结构和部件组成上稍有差异，但一般情况，常见的机柜包括前门、机架和后门组成。有些专用的机柜还会包含PDU、电源、散热系统、管理系统等。

机柜的工作环境

主要涉及机柜工作的环境温度及工作环境相对湿度。为保证设备始终具备良好的工作状态，在机房内需维持一定的温度、湿度。

机房的温湿度是指在地面上1.5m和设备前方0.4m处测量的数值；短期工作条件是指连续不超过48小时和每年累计不超过15天。

机柜的结构特点

主要包括机柜材质、布线方式、ESD插孔、机柜散热、机柜防护、安装场景和机柜并柜。

机柜材质由一般采用高强度A级优质碳素冷轧钢板和镀锌板，内部材料也有一定标准和规范需要遵循，如防火性能符合UL(Underwriter Laboratories)标准，满足RoHS (Restriction of the use of certain Hazardous Substances)要求，内部材料防火性能符合UL（Underwriter Laboratories）标准。

机柜顶部和底部都留有过线孔，支持顶部出线和底部出线两种走线方式。

机柜在进行安装操作时，需要配戴防静电手腕，防静电手腕的接口一端要插在机柜中部的ESD插孔中。

在进行安装、维护操作时，需要配戴防静电手腕，防静电手腕的接口一端要插在机柜的ESD插孔中。机柜前、后门和底板上开有高密的通风孔，支持前进风、后出风、地板下进风、上出风的通风方式，使机柜具备良好的散热性能。

机柜在防护方面，设计时充分考虑了电磁兼容性问题，使机柜具有良好的电磁屏蔽性能。机柜底板上的通风孔内衬防尘网，使机柜具备良好的防尘性能；设计时也考虑了机柜各部件的良好接地，接地电阻不大于0.1欧姆。

机柜支持肩并肩并柜，顶部使用并柜连接板连接，可以实现机柜安全固定，同时也可以有效利用机柜间的空间，这对租用机房的客户来说，还可以有效节省空间租用费用。

在有些定制化或高端机柜中，一般还配置机柜管理板RMC(Rack Management Controller)，可以直接管理电源模块和风扇等模块和小系统。

电源模块一般分为AC/DC（兼容DC/DC），为机柜内的直流设备提供电源，电源模块支持热插拔与冗余备份。通过RMC管理模块实现对电源的管理，包括电源状态的监控和功率封顶。

PDU(Power Distribution Unit)配电单元分为直流PDU、三相交流PDU和单相交流PDU，为机柜内的电源模块、交换机等设备提供配电；下面是单向PDU示意图。

PDU是配套机柜使用，也是机柜必配件之一，也需要考虑满足CE ，ROHS等认证要求，以及考虑是否满足输入端子类型IEC 309，输出连接IEC 320 C13,IEC 320 C19的要求。

大多数厂商机柜配备的PDU外购自APC， PDU插头L15-30P的包含不同种类，每个国家也有匹配自己国家规范要求，常见的插头模式有L15-50、L15-30P和L21-30P等等。

根据机柜应用不同，机柜的规格和功能区也有所不同，下面通过天蝎机柜进行说明。

天蝎整机柜服务器解决方案，采用模块化设计方案，分为机柜、网络、供电、服务器节点、集中散热、集中管理共六大部分组成。

天蝎2.0机柜分2 种规格，2100mm 高度和2300mm 高度。其主要差别在于2100mm 高度的可用空间为42U，2300mm高度的可用空间为46U。

水平功能分区

机柜内水平功能空间可以分为前部、中部、后部三部分，具体功能描述如下。

前部空间：含理线及立柱空间，占150mm
中部空间：节点托盘的空间，占850mm
后部空间：含静压腔和风扇窗空间，占200mm

垂直功能分区

机柜垂直方向分为下、中、上三个区间，即Node Zone 1、Power Zone、Node Zone2三个区间。

Node Zone1可用于部署服务器节点和交换机，要求交换机可以部署在任意U 位置；
Node Zone2 可用于部署服务器节点和交换机，要求交换机可以部署在任意U 位置；
Power Zone 用于部署PSU 和RMC。RMC(机柜管理单元) 在机柜内和Power Shelf 共享空间，位于Power Shelf 内部。

承重设计

2100mm 机柜满配情况下，重量最高可达到1200Kg，要求机柜立柱支撑强度≥1200Kg；
2300mm 机柜满配情况下，重量最高可达到1500Kg，要求机柜立柱支撑强度≥1500Kg；

并柜设计

相邻机柜有可能采用以下3 种方式并柜：前面立柱、后面立柱、机柜顶部。

前面立柱
2100mm 高度机柜在机柜立柱距地面600mm、1500mm 高度位置，且在距机柜侧边15mm 处，单边立柱各有2 个M8粗牙螺纹孔，供机柜并柜。

2300mm 高度机柜在立柱距地面600mm、1500mm、2000mm 高度位置，且在距机柜侧边15mm 处，单边立柱各有3个M8 粗牙螺纹孔，供机柜并柜；

后面立柱: 后立柱并柜孔位与前立柱一致；
顶部: 要求预留4 个并柜M8 粗牙螺孔。

RMC架构设计

机柜管理单元(RMC)放置在电源框中，固定在电源框的前视图左侧，相关尺寸需要参考下图所示方式进行电源模组的匹配设计。

此外，机柜还涉及接地方式、布线、电源、电源框(Power Shelf，也称为电源模组)、PDU供电、风扇和机柜背板机构设计等方面，在这里就不在赘述，请大家在学习和工作中查阅相关机柜详细参数和设计指导。

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