Redundante Stromversorgung für den Mittelstand
USV-Redundanz kostengünstig
In puncto Ausfallsicherheit nimmt die unterbrechungsfreie Stromversorgung (USV) eine Schlüsselstellung im Rechenzentrum ein. Automatische Transferschalter bieten auch kleineren Rechenzentren die Möglichkeit, USV-Redundanz-Level besonders kosteneffizient und flexibel bereitzustellen.
Neben der Energieeffizienz ist Ausfallsicherheit einer der wichtigsten Parameter für Rechenzentren. Wie weit die Ambitionen dabei gehen, hängt von der Beschaffenheit der bereitgestellten Dienste sowie vom jeweiligen Tier-Level ab. Moderne Großrechenzentren etwa streben heute überwiegend die "Five Nine" an, also eine Verfügbarkeit von 99,999 Prozent. Dies entspricht einer jährlichen Ausfallzeit von nur etwa fünf Minuten. Um solche Werte zu erreichen, müssen allerdings alle technischen Voraussetzungen stimmen - von der Qualität der eingesetzten Komponenten bis hin zur Mehrfachauslegung wichtiger betriebskritischer Infrastrukturen wie Kühlung, Stromverteilung und USV-Technik.
Je höher die angestrebte Verfügbarkeit, desto höher ist auch der finanzielle Aufwand. Betreiber kleinerer Firmenrechenzentren oder einfacher Server-Räume können dabei oft nicht mehr mithalten. Die Kosten einer hochverfügbaren Infrastruktur sind für sie nicht zu bewältigen. Die steigende IT-Abhängigkeit betrieblicher Prozesse verlangt indessen auch in kleineren Server-Umgebungen eine nachhaltige Optimierung der Ausfallzeiten. Ein neuralgischer Punkt ist dabei die Stromversorgung, lässt sich doch ein Großteil aller Ausfälle direkt oder indirekt auf Versorgungsprobleme zurückführen. Auch bei knappen Budgets ist es deshalb empfehlenswert, redundante Strompfade zu realisieren und die Server durch Systeme zur unterbrechungsfreien Stromversorgung (USV) abzusichern.
Sichere Stromversorgung als besondere Herausforderung
In kleineren IT-Umgebungen stellt sich die Stromversorgung meist schon von Haus aus weniger ausgefeilt dar als in größeren Rechenzentren. Zum einen sind kleinere Datacenter meist nicht mit unabhängigen Netzzuleitungen (A/B-Feed) ausgestattet, zum anderen sind auch Netzwerktechnik und Server dort kleiner dimensioniert und haben aus Kostengründen meist nur ein Einzelnetzteil. Doppelte Strompfade mit redundantem Netzteil lassen sich so also nicht ohne weiteres umsetzen. Auch die vielfach übliche N+1-Redundanz bei USV-Anlagen bringt die Betreiber kleiner Rechenzentren schnell an die Grenze ihrer finanziellen Möglichkeiten. Denn durch den dezentralen Aufbau der IT-Infrastruktur muss in der Praxis gewissermaßen jedes Rack mit zwei USV-Systemen abgesichert sein, um die gewünschte Wartungsredundanz zu realisieren. Für kleine IT-Umgebungen ist dies im Hinblick auf Investitions- und Betriebskosten eine erhebliche Belastung. Vor allem die USV-Batterien stellen einen wiederkehrenden Kostenfaktor dar, der umso höher ausfällt, je länger die Batterien den IT-Betrieb bei Stromausfall stützen sollen.
Nun könnte der eine oder andere RZ-Betreiber an dieser Stelle versucht sein, ganz auf die Bereitstellung einer N+1-Redundanz zu verzichten und darauf zu spekulieren, dass der Netzstrom und die USV-Anlage schon nicht gleichzeitig oder kurz nacheinander ausfallen werden. Doch dieses Risiko sollten RZ-Verantwortliche lieber nicht eingehen, da der Ausfall bestimmter IT-Infrastrukturen eine erhebliche Gefahr für den gesamten Geschäftsbetrieb darstellen kann. Dies gilt nicht allein für die Server: Ist beispielsweise eine Firewall oder ein zentraler Netzwerk-Switch vom Stromzugang abgeschnitten, kann dies schnell dazu führen, dass in großen Teilen des Unternehmens kein Netzwerkzugriff mehr möglich ist oder dass man sich von Heimarbeitsplätzen aus nicht mehr ins Firmennetz einwählen kann. In diesem Fall wäre der gesamte Geschäftsbetrieb weitgehend lahmgelegt. Betreiber kleiner Rechenzentren sollten daher prüfen, wie sich ungünstige Netzanschlussbedingungen auch unter der Voraussetzung eines knappen IT-Budgets zumindest teilweise kompensieren lassen.
Redundanzaufbau mit automatischen Transferschaltern
Eine sehr gute Möglichkeit, dies zu erreichen, stellt der Einsatz automatischer Transferschalter (Automatic Transfer Switch) wie zum Beispiel die Modelle Eaton ATS 16 oder ATS 30 dar. Mithilfe solcher Schalter lassen sich Server oder Netzwerkequipment auch dann über zwei verschiedene Stromzufuhren speisen, wenn sie nur über ein Netzteil verfügen. Eingangsseitig lassen sich zwei unabhängige Stromquellen (wie etwa Netzstrom, USV-Systeme oder Notstromaggregate) an den Transferschalter anschließen, wobei eine Primär- und eine Sekundärquelle zu definieren ist. Fällt die Primärquelle aus, schaltet der Switch innerhalb von rund acht Millisekunden auf die Sekundärquelle um. Die Transferzeit liegt damit innerhalb der Unterbrechungsspanne, die ein IT-Netzteil gemäß den international gültigen Vorgaben der ITIC (Information Technology Industry Council) tolerieren muss. Für den ausgangsseitigen Anschluss der IT-Technik stehen je nach Transfer-Switch-Modell entweder mehrere Kaltgeräteanschlüsse oder Klemmleisten zur Festverdrahtung zur Verfügung. Neben der Möglichkeit, das Fehlen redundanter Netzteile effektiv zu kompensieren, bieten automatische Transferschalter darüber hinaus die Option, in Umgebungen ohne zentralen USV-Raum die heute standardisierte N+1-USV-Redundanz mit weitaus weniger Geräten als üblich zu realisieren. Die Lösung ist dabei so einfach wie elegant: Anstatt jedes einzelne Rack mit zwei USV-Systemen abzusichern, ist einem Rack immer nur ein USV-System fest zugeordnet. Dieses System liegt jeweils am Primäreingang des ATS an. Die zusätzliche USV für die N+1-Redundanz hingegen ist einer ganzen Gruppe von Racks oder Geräten zugewiesen und liegt an den Sekundäreingängen mehrerer Transferschalter gleichzeitig an (Bild Seite 20).
Durch diese gruppenübergreifende Zuordnung sind dann beispielsweise zur Absicherung von vier Server-Racks nur noch fünf statt bisher acht USV-Anlagen erforderlich. Dies bedeutet eine enorme Kosteneinsparung und damit eine spürbare Entlastung des IT-Budgets. Zudem bringt der Einsatz von Transfer-Switches noch einen weiteren Vorteil: Während bei den einphasigen USV-Systemen, die heute in kleinen Rechenzentren dominieren, in vielen Fällen ein spezieller Wartungsbypass montiert sein muss, erübrigt sich diese Installation, sobald ein ATS ins Spiel kommt. Denn dieser schaltet bei Bedarf auf die andere Zuleitung um und übernimmt die Bypassfunktion so einfach mit.
Fazit
Die Nutzung automatischer Transferschalter eröffnet den Betreibern kleinerer und mittelgroßer Rechenzentren gleich in mehrfacher Hinsicht neue Möglichkeiten, um die Stromversorgung ihres Server-Raums kostengünstig zu flexibilisieren und zugleich die Verfügbarkeit deutlich zu erhöhen.
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