智慧機房：使用 NUT 實作樹莓派 UPS 監控

一次意外的斷電就足以造成嚴重的系統損害，因此建立完善的 UPS 監控機制變得格外重要。今天玄貓要分享如何運用樹莓派搭配 Network UPS Tools (NUT) 開發一套專業的 UPS 監控系統。

為何需要 UPS 監控系統？

在實際營運環境中，斷電往往來得措手不及。若沒有適當的監控機制，系統可能在電力耗盡前無法正常關機，導致資料損失或硬體受損。透過 NUT 監控系統，我們可以：

即時掌握 UPS 電池狀態
在電力不足時自動觸發伺服器安全關機
集中管理多台 UPS 裝置
建立完整的電力事件記錄

NUT 系統架構說明

NUT 採用主從式架構，包含以下核心元件：

NUT 伺服器：負責與 UPS 裝置直接溝通
NUT 客戶端：連線至 NUT 伺服器取得 UPS 狀態
監控介面：提供 UPS 狀態查詢與管理功能

樹莓派 NUT 伺服器建置步驟

環境準備

首先需要準備以下裝置：

樹莓派（建議使用 Pi 4 或更新版本）
microSD 卡（建議 16GB 以上）
USB 連線線（連線 UPS）
乙太網路線

系統安裝與基礎設定

安裝 NUT 套件：

sudo apt install -y nut

掃描並識別 UPS 裝置：

sudo nut-scanner -U

設定 UPS 設定檔：

sudo nano /etc/nut/ups.conf

[server-room-ups]
driver = nutdrv_qx
product = UPS
desc = "機房主要 UPS 裝置"
port = auto
vendorid = 0665
productid = 5161
bus = 001

內容解密

讓玄貓為各位解說上述設定的重要引數：

[server-room-ups]：代表 UPS 的識別名稱，我們可以自訂一個好記的名字
driver：指定使用的驅動程式，這裡使用通用的 nutdrv_qx
product：UPS 產品描述
desc：裝置說明，方便管理者識別
port：設定為 auto 可自動偵測連線埠
vendorid 與 productid：UPS 的硬體識別碼
bus：USB 匯流排編號

這些參陣列合確保系統能正確識別並通訊與特定的 UPS 裝置。在實務上，我建議為每台 UPS 設定獨特的識別名稱，並在描述欄位詳細記錄裝置位置與用途，這樣在擴充系統時會更容易管理。

NUT 伺服器進階設定

在設定完基本的 NUT 伺服器後，我們需要進行一些進階設定，以確保系統能安全與有效地運作。以下是關鍵的設定步驟：

設定 UPS 監控使用者

首先，我們需要編輯 upsd.users 檔案來定義可以存取 UPS 的使用者：

[admin]
password = your_admin_password
actions = set
actions = fsd
instcmds = all
upsmon primary

[monitor]
password = your_monitor_password
upsmon secondary

這個設定檔中：

admin 使用者擁有完整的管理許可權，可以執行所有指令
monitor 使用者只具有基本的監控許可權，適合給一般使用者使用
密碼應使用強度足夠的組合，避免使用簡單密碼

設定網路監聽設定

編輯 upsd.conf 檔案來設定網路監聽：

LISTEN 0.0.0.0 3493

這個設定允許 NUT 伺服器接受來自任何 IP 位址的連線。在正式環境中，建議限制特定 IP 範圍：

# 只允許內部網路連線
LISTEN 192.168.1.0/24 3493

設定 UPS 監控引數

編輯 upsmon.conf 檔案來調整監控引數：

# 主要 UPS 監控設定
MONITOR ups@localhost 1 admin your_admin_password primary

# 設定關機延遲時間（秒）
FINALDELAY 180

# 設定電池電量警告閾值
MINSUPPLIES 1
SHUTDOWNCMD "/sbin/shutdown -h +0"

這些引數的說明：

FINALDELAY：系統關機前的等待時間
MINSUPPLIES：最少需要幾個 UPS 供電
SHUTDOWNCMD：當需要關機時執行的指令

啟用服務自動啟動

設定完成後，需要確保相關服務會在系統啟動時自動執行：

sudo systemctl enable nut-server
sudo systemctl enable nut-monitor
sudo systemctl start nut-server
sudo systemctl start nut-monitor

驗證設定

完成所有設定後，可以使用以下指令檢查 UPS 狀態：

# 檢查 UPS 狀態
upsc ups@localhost

# 檢查服務狀態
systemctl status nut-server
systemctl status nut-monitor

若要測試通知功能，可以手動斷開 UPS 電源，觀察系統是否正確傳送警告。但在測試前，請確保所有重要服務都已做好備份。

安全性考量

網路安全：
- 設定防火牆只允許必要的 IP 存取
- 使用強密碼
- 定期更新系統和 NUT 套件
監控告警：
- 設定電池電量低於特定值時傳送警告
- 設定多重通知管道（如電子郵件、簡訊）
- 定期測試告警系統
備份設定：
- 定期備份所有 NUT 設定檔
- 記錄所有設定變更
- 建立設定回復程式

這些進階設定能確保 UPS 監控系統在緊急情況下正常運作，有效保護您的裝置安全。定期檢查和維護這些設定，將有助於預防潛在問題的發生。

在建置智慧家庭或伺服器環境時，UPS（不斷電系統）的監控管理至關重要。玄貓在多年的系統建置經驗中，發現將 UPS 整合到 Home Assistant 不僅能提供即時監控，更能實作智慧化的電源管理。讓我們探討如何實作這套解決方案。

Home Assistant 與 NUT 整合設定

在 Home Assistant 中整合 NUT（Network UPS Tools）相當直觀。首先需要在 Home Assistant 的整合頁面中加入 NUT 整合元件。系統會自動識別網路中的 NUT Pi 裝置，只需設定 observer 使用者名稱和密碼即可完成基本設定。

建立監控面板

以下是一個精簡但實用的 UPS 監控面板設定範例：

type: vertical-stack
title: 機房 UPS 監控
cards:
  - type: history-graph
    entities:
      - name: 系統狀態
        entity: sensor.server_room_rack_status
    hours_to_show: 4
  - type: gauge
    entity: sensor.server_room_rack_battery_charge
    name: 電池電量
    severity:
      green: 50
      yellow: 20
      red: 0

這個面板包含兩個主要元件：

歷史顯示最近 4 小時的 UPS 狀態變化
電量計：以視覺化方式呈現目前電池電量，並透過顏色區分不同電量等級

使用 Docker 佈署 NUT Web 介面

除了 Home Assistant 整合外，我們還可以使用 Docker 佈署一個獨立的 Web 監控介面。以下是佈署指令：

docker run \
-e UPSD_ADDR=10.0.2.10 \
-e UPSD_USER=observer \
-e UPSD_PASS=您的密碼 \
-p 9000:9000 \
ghcr.io/superioone/nut_webgui:latest

NUT 使用者端節點設定

為確保系統在斷電時能夠安全關機，需要在其他伺服器上設定 NUT 使用者端。以下是設定步驟：

安裝與設定流程

安裝 NUT 使用者端套件：

sudo apt install nut-client

測試與伺服器的連線：

upsc server-room-rack@伺服器IP

設定 UPS 監控設定：編輯 /etc/nut/upsmon.conf，加入：

MONITOR server-room-rack@伺服器IP 1 observer 密碼 secondary

修改運作模式：編輯 /etc/nut/nut.conf，設定：

MODE=netclient

啟用服務：

sudo systemctl restart nut-client
sudo systemctl enable nut-client

系統監控與日誌

要監控 NUT 系統的運作狀況，可以使用以下指令檢視日誌：

在伺服器端：

journalctl -f -u nut-server

在使用者端：

journalctl -f -u nut-monitor

這套完整的 UPS 監控方案不僅提供了即時的狀態監控，更確保了在斷電情況下系統能夠安全關機。透過 Home Assistant 的整合，我們可以在統一的介面中監控和管理 UPS，大幅提升了系統的可靠性與管理效率。在實際佈署過程中，建議定期測試斷電情境，確保所有節點都能正確回應電源事件。

在多年管理大型資料中心的經驗中，穩定的電源管理系統對維持服務的持續運作至關重要。今天玄貓要分享如何進行 NUT（Network UPS Tools）的進階設定與測試，確保您的 UPS 監控系統運作正常。

UPS 指令操作與監控

基礎指令操作

在 NUT 系統中，我們可以使用以下指令檢視和控制 UPS：

# 列出 UPS 支援的指令
upscmd -l server-room-rack

# 執行快速電池測試（需要管理員密碼）
upscmd -u admin server-room-rack test.battery.start.quick

Debian 12 監控問題與解決方案

在最近的專案中，玄貓發現 Debian 12 的 nut-client 套件存在一個值得注意的問題：當執行 UPS 自我測試時，系統會設定 ‘CAL’（校準）標誌，此時系統會忽略所有重要的 UPS 電池警示。

這個問題的臨時解決方案是：

定期重啟 nut-client 服務
使用 cron 排程執行：sudo systemctl restart nut-client

NUT 系統測試策略

經過多次佈署經驗，玄貓建議採用三層式測試策略，確保 NUT 系統的可靠性。

第一層：除錯測試模式

這是最安全的測試方式，不會影響實際系統運作：

# 啟用測試模式
# 修改 /etc/nut/upsmon.conf
DEBUG_MIN = 1

第二層：模擬斷電測試

這種測試可以驗證系統的反應機制：

# 觸發 FSD（強制系統關機）事件
upsmon -c fsd

此指令會模擬 UPS 處於「電池供電與電量低」的狀態，觸發所有連線系統的關機程式。

第三層：實際斷電測試

這是最完整的測試方式，建議在系統維護時段進行：

拔除 UPS 電源
使用以下指令監控 UPS 狀態：

# 監控 UPS 狀態
upsc server-room-rack

# 重要引數說明
battery.charge    # 電池電量百分比
battery.voltage   # 電池電壓
ups.load         # UPS 負載
ups.status       # UPS 狀態（OL=正常供電，OB=電池供電）

進階設定建議

根據玄貓的實務經驗，對於高負載伺服器，建議調整以下設定：

提前關機時間：不要等到電池完全耗盡才關機
負載監控：根據實際負載調整關機觸發條件
自動化佈署：使用 Ansible 等工具統一管理設定

最後，系統將在電池電量降至設定閾值或剩餘時間不足時，自動觸發關機程式。這種預防性的設定可以有效避免資料損失，確保系統安全關機。

在多年的維運經驗中，玄貓發現適當的設定和定期測試是確保 UPS 系統可靠性的關鍵。建議至少每季進行一次完整的測試流程，並保持監控系統的更新。透過這些措施，我們可以建立一個更穩固的電源保護機制，為關鍵系統提供更好的保障。

在維護大型基礎設施時，不間斷電源系統（UPS）的管理至關重要。多年來在建置各種規模的資料中心，玄貓深刻體會到若沒有妥善的 UPS 管理機制，一次意外斷電就可能造成嚴重的系統損害。今天將分享如何透過 NUT（Network UPS Tools）Client 的自動化佈署，建立可靠的電源管理系統。

UPS 管理自動化的重要性

在現代資料中心環境中，手動設定 UPS 管理已不符合效率需求。透過自動化佈署 NUT Client，不僅可以大幅減少人為錯誤，還能確保所有系統都有一致的電源保護機制。

NUT Client 佈署架構設計

在規劃 NUT Client 佈署時，需要考慮幾個關鍵要素：

中央管理伺服器與客戶端的通訊機制
斷電時的自動關機流程
系統監控與警示設定
許可權管理與安全性設定

Ansible 角色設定重點

建立 NUT Client 的 Ansible 角色時，需要注意以下幾個關鍵設定：

- name: 安裝 NUT Client 套件
  apt:
    name: nut-client
    state: present
  when: ansible_os_family == "Debian"

- name: 設定 NUT Client 設定檔
  template:
    src: upsmon.conf.j2
    dest: /etc/nut/upsmon.conf
    mode: '0640'

第一個任務使用 apt 模組安裝 nut-client 套件，但僅在 Debian 系列作業系統執行
第二個任務將設定範本佈署到正確位置，並設定適當的檔案許可權

設定範本最佳化設計

在建立 upsmon.conf 範本時，需要考慮各種環境需求：

MONITOR ups@master 1 monuser secret master
MINSUPPLIES 1
SHUTDOWNCMD "/sbin/shutdown -h +0"
POLLFREQ 5
POLLFREQALERT 5
HOSTSYNC 15
DEADTIME 15
POWERDOWNFLAG /etc/killpower

MONITOR 定義了 UPS 監控的基本引數，包含 UPS 識別名稱、權重和認證資訊
MINSUPPLIES 指定最小需要的 UPS 數量
SHUTDOWNCMD 設定斷電時的關機指令
POLLFREQ 和 POLLFREQALERT 定義了正常和警示狀態下的輪詢頻率

安全性考量與最佳實踐

在佈署 NUT Client 時，安全性是不容忽視的環節：

- name: 設定 NUT Client 存取許可權
  file:
    path: /etc/nut/upsmon.conf
    owner: root
    group: nut
    mode: '0640'

- name: 確保 NUT 服務啟用
  service:
    name: nut-client
    state: started
    enabled: yes

確保設定檔案只能被適當的使用者和群組存取
設定服務自動啟動，確保系統重開機後能自動運作

監控與警示機制

為了確保系統能及時反應電源異常，需要建立完善的監控機制：

- name: 設定監控警示
  template:
    src: notifycmd.j2
    dest: /etc/nut/notifycmd
    mode: '0755'
    owner: root
    group: root

建立客製化的警示指令碼
設定適當的執行許可權
確保警示能即時通知相關人員

佈署流程自動化

完整的佈署流程應包含以下步驟：

- name: 前置檢查
  assert:
    that:
      - nut_server is defined
      - nut_password is defined
    fail_msg: "缺少必要的設定引數"

- name: 佈署 NUT Client
  include_tasks: deploy.yml

- name: 驗證佈署
  include_tasks: verify.yml

在佈署前進行必要的引數檢查
使用模組化的任務檔案組織佈署流程
加入佈署後的驗證機制

在多年的系統維運經驗中，玄貓發現自動化佈署不僅能提升效率，更能確保系統的可靠性。透過精心設計的 Ansible 角色，結合適當的監控機制，能夠建立一個穩固的 UPS 管理環境。在實際佈署時，建議先在測試環境進行完整的驗證，確保所有元件都能正常運作，再逐步推展到生產環境。

記住，良好的電源管理機制是確保系統穩定運作的根本。透過自動化工具的協助，不僅能降低管理成本，更能提供更可靠的服務品質。持續最佳化和調整設定，因應不同環境的需求，才能建立真正堅實的基礎設施。

玄貓

技術愛好者，專注於分享程式開發、雲端技術與 AI 應用的心得體會。