Raspberry Pi 的應用 - 網管人神器，隨時監控電力狀況的 UPS Server

by 海公公 6月 01, 2015 4 意見 CentOS     Linux     Mac     RaspberryPi     Windows    

「啊~~~~ 怎麼突然停電了！！！ 我的文件還沒存檔，天啊！」
「我的設計圖才畫到一半耶，救人哦！！！」
「報表等一下就要交給老闆了啦，死定了！！！」

不管是跳電、插頭被踢掉，或是莫名其妙的平地一聲雷，都會讓這樣子的哀嚎及慘叫聲在辦公室此起彼落。

你，也想成為他們其中的一個嗎？或是成為被炮轟的對象嗎？

為什麼要用 UPS

所有的網管人都知道，機房裡的重要設備，電源線一定連在 UPS 上面，大從 Server、Router，小到 Switch、Hub，絕對無一倖免 ... XDD

這裡指的 UPS 可不是 United Parcel Service Inc.，那個世界知名的物流運輸公司。

而是 Uninterruptible Power Supply，不斷電系統。

UPS 的功能很簡單，一方面提供品質穩定的電源輸出，另一方面處理不穩定的電源輸入；說破了，也不過就是一片電路板，一顆大電池，再用一個外殼包起來而已。

說起來當然是很簡單，做起來可是不簡單，關於 UPS 的 Q&A，請參閱 台達電 - UPS 問與答。

這邊順便要釐清一個錯誤的觀念：
「讓我們在斷電時還能繼續工作，那是備用發電機組該負責的，絕對不是 UPS 的任務。」

UPS 的目的只是讓我們在斷電的時候，能依正常程序結束工作並關閉系統，不會因突然停電造成系統、資料的毀損，或是設備的故障。

而 UPS 主要分為三種運作型態：

• 離線式 (Off-Line) - 平時為待機狀態，斷電的瞬間才供電。
• 在線互動式 (Line Interactive) - 平時為待機狀態，但是隨時在穩壓，在斷電的瞬間才供電。
• 在線式 (On-Line) - 全時進行穩壓再供電。

在選購時，比較重要的關鍵有：

• 容量大小，決定供電的時間長短。
• 運作模式，決定供電品質的好壞。
• 監控介面，決定如何監控供電狀況。

容量跟運作模式就沒什麼好說的，容量越大越好，在線式才是王道，一切提「錢」來見。

監控介面不外乎下面幾種：

• Serial Port，也就是 RS-232 接頭，現在比較少見了。
• USB，目前的主流介面。
• RJ-45，高階的 UPS 才會有。

UPS 可不是裝上去就好了，斷電的時候，我們可是要趕快去把設備關機，以測安全。

問題是，我怎麼知道停電了呢？

透過內建的網路介面加上專用軟體來監控 UPS 的供電狀況，當然是輕鬆又方便，可是只有 Serial Port 或是 USB 的話，難道就不能透過網路來管理嗎?

放心!!!
當然有辦法，Network UPS Tools 就是你的救星。

它支援了上百家個品牌的 UPS，並且支援 Windows、Mac、Linux 及 BSD 等平台，不管是 Serial Port、USB、RJ-45 也統統可以使用。

事前準備

• Raspberry Pi Model B / B+ / 2B，Model A / A+ 須加上 USB 有線 / 無線網路卡。
• Raspbian 作業系統。
• UPS，監控介面最好是 USB 或 RJ-45，這次是用 APC Back-UPS ES 500VA。
  如果是 Serial Port 也不是不可以，只要利用支援 Linux 的 USB to RS-232 轉接線 即可。

Server 端安裝與設定

安裝 Network UPS Tools 套件。
sudo apt-get -y install nut

先從官網的 硬體支援清單，查詢該型號使用的驅動程式及連接埠，這邊有幾個欄位可以過濾：

• Support Level - 支援程度，一顆星到五顆星，越高越好。
• Device Type - 設備類型，PDU (電源分配器)、SCD (太陽能控制設備)、UPS (不斷電系統)。
• Manufacturer - 廠牌。
• Model -型號。
• Connection - 連線方式，Serial、USB、Network。

找到對應的 UPS 型號，右側會顯示適用的驅動程式類型，點選這個連結。

在「IMPLEMENTATION」的段落，就會有驅動程式的設定值。

編輯 UPS 設定檔。
sudo vi /etc/nut/ups.conf

將剛剛查詢到的驅動程式設定值，寫入設定檔裡，中括弧「[apc]」是自訂的 UPS 名稱，接下來的步驟會用到，desc="xxx" 只是註解可省略。
[apc]
    driver = usbhid-ups
    port = auto

啟動 UPS 設備。
sudo upsdrvctl start

編輯運作模式設定檔。
sudo vi /etc/nut/nut.conf

將「MODE=none」改成「MODE=netserver」

確認本機所有的 IP 位址，這裡只加入 IPv4 的位址。
ifconfig | grep inet[^6]

編輯 UPS Daemon 設定檔。
sudo vi /etc/nut/upsd.conf

找到「# LISTEN <address> [<port>]」，在下一行加入所有 IP 位址，連接埠 3493 不用改。
LISTEN 127.0.0.1 3493
LISTEN 10.1.1.22 3493
LISTEN 172.17.42.1 3493

編輯 UPS Daemon 使用者設定檔。
sudo vi /etc/nut/upsd.users

新增一個管理者帳號，「[admin]」是自訂的帳號名稱，「password=」是自訂密碼。
[admin]
  password = admin-pw
  actions = SET
  instcmds = ALL

再新增一個 UPS 主控端，「password=」是自訂密碼。
[upsmon]
  password = upsmon-pw
  upsmon master

編輯 UPS 監控程式設定檔。
sudo vi /etc/nut/upsmon.conf

加入下列設定值，「apc」是 ups.conf 的 UPS 名稱，「localhost」是本機的 IP 位址，「upsmon」是 upsd.users 的主控端名稱，「upsmon-pw」是主控端的密碼，「master」代表這台是主控端。
MONITOR apc@localhost 1 upsmon upsmon-pw master

啟動 NUT 的 Server 端服務。
sudo service nut-server start

啟動 NUT 的 Client 端服務。
sudo service nut-client start

確認服務均已正確啟動。
ps -ef | grep ups

我們還可以用指令來確認這顆 UPS 可執行的管理命令。
upscmd -l apc

或是取得 UPS 目前的系統狀態。
upsc apc

斷電實測

我們試著將 UPS 的市電插頭拔掉，這時候在 Shell 就會跳出「UPS on battery」的訊息。

接著再把市電插頭接回去之後，就會出現「UPS on line power」的訊息。

如果我們拔掉 USB 連接線，則是出現「UPS is unavailable」的訊息。

這些服務在運作過程中的錯誤訊息，可以在 /var/log/syslog 裡面找到。
cat /var/log/syslog | grep ups | less

Windows Client 端

在 Windows 上，常見的是兩套程式：WinNUT 及 Windows NUT Client。

WinNUT

這根本就是把 NUT 原封不動的轉到 Windows 平台上，目前支援到 Windows 7。

最後的版本是在 2011/2/24 發佈的 2.0.0.4a。

安裝過程是標準的無腦安裝法，一直按「Enter」鈕就行了。

安裝完畢之後，會在程式集裡新增捷徑：

• Start WinNUT Ups Monitor - 啟動 WinNUT
• Stop WinNUT Ups Monitor - 停止 WinNUT
• WinNUT Configuration Tool - 設定 WinNUT

先執行「WinNUT Configuration Tool」，點選「Configuration File Path」右側的「Edit」。

看到了吧!!! 真的就是 Linux 上面的設定檔格式。

我們一樣要加入 UPS 的 IP 位址，千萬別照抄，要改成 Server 的 IP ，而角色也不是「master」，是「slave」。
MONITOR apc@10.1.1.22 1 upsmon upsmon-pw slave

如果我們需要同時管理多台 UPS的話，在這邊加入多個 IP 位址的設定值即可。

如果我們用的是 x64 的版本，NOTIFYCMD 的路徑也要改，把「Program Files」改成「Program Files (x86)」。
NOTIFYCMD "C:\\Program Files (x86)\\WinNUT\\alertPopup.exe"

儲存設定值之後，點選「Apply and Start WinNUT」，Status 就會變成「Running as Application」。

這邊還有一些選項可以調整：

• Event Log - 設定 Log 檔記錄的錯誤訊息等級。
• Install As Service - 把 WinNUT 轉成背景服務的運作模式，自動執行。
• Upsd Port - Server 端的監聽通訊埠。
• Use Timed Shutdown - 斷電後自動關機，設定斷電幾秒之後關機，以及關機的模式。

我們一樣把市電的插頭拔掉，就會跳出一個對話框，顯示「UPS on battery」。

再把插頭接上，對話框就會顯示「UPS on line power」了。

Windows NUT Client

這一套的畫面比較漂亮，但是設定值相對少很多，安裝也沒什麼好說的，同樣是無腦 Enter 安裝法。

進到主畫面之後，先點選「Settings」。

在「Connection」頁籤，設定好 Server 端的 IP、通訊埠、名稱，「Re-establish connection」打勾。

在「Misc」頁籤，可以設定 UPS 電力剩下多少 % 就關機。

接著就可以連線到 Server 端，並且看到 UPS 的狀況了。

但是有個可能是 BUG 的小問題，不管是在插上或拔掉市電，UPS 的狀態永遠是「UPS On Battery」。

Linux Client 端

Linux 上只要安裝 nut-client 即可。
sudo apg-get -y install nut-client

同樣編輯 upsmon.conf。
sudo vi /etc/nut/upsmon.conf

而設定值比照 WinNUT 一樣就可以了。

Mac OS X Client 端

NUT 官網有提供 Binary packages for Mac，透過 Fink 或 MacPort 兩種套件管理工具來安裝。

Fink 上的才有支援到 10.10 Yosemite。

MacPort 上的只支援到 10.6 Snow Leopard。

否則就得從 Source Code 自己編譯了。

不過這個部份我目前沒有需求，所以就不實作了，或許過一陣子我想不開的時候會再試試 ...... XD

異常排除

在啟動 UPS 的過程中，出現「Can't chdir to /var/run/nut」、「writepid: fopen /var/run/nut/usbhid-ups-apc.pid: Permission denied」。

這是因為安裝套件時，系統沒有自動建立 run-time 的目錄，手動建立即可。
sudo mkdir /var/run/nut
sudo chown root:nut /var/run/nut
sudo chmod 770 /var/run/nut

在啟動 nu-server 時出現「upsd failed」的錯誤訊息。

可能是 upsd.conf 設定錯誤、UPS 的 USB 線沒接、UPS 的電源沒開 ... 等原因所致。

參考資料

• Network UPS Tools
• Synology Community Forum
• Thanassis Bakalidis's Programming and DBA Scratch Pad - Using a raspberry-pi as a UPS server with nut
• MelGrubb.ToBlog() - Raspberry Pi Home Server: Part 15–Power Failures

圖片來源

• http://www.ups.com/asia/tw/chtindex.html
• http://www.apc.com/home/tw/zh/
• http://www.ai.net/data-centers/power
• http://www.groovymap.com/products/m8854093008762
• https://www.semshred.com/hard_drive_crusher_cases

更新紀錄

• 2015/06/01 撰文。