Passende Rechenzentrums-Ausstattung erhöht die IT-Leistung

RZ-Infrastruktur planen und einsetzen

17. Februar 2005, 23:55 Uhr   |  Ralf Dahmer/jos Ralf Dahmer ist Director Product Management IT-Solutions bei Rittal in Herborn.

Zur Planung und bei Investitionsentscheidungen über die Ausstattung von Rechenzentren existieren hilfreiche Kriterien, um die meist erhebliche Investition möglichst sinnvoll einzusetzen. Vier Umfeldparameter beeinflussen, ob ein Rechenzentrum auf Dauer die erwartete Leistung klaglos erbringt: die Stromversorgung der Server, ihre Unterbringung, die Klimatisierung und nicht zuletzt die Überwachung und Steuerung. Damit ist eine klare und objektive Definition der Ziele möglich.

Komplexe Anwendungen, schnelle Prozessoren, Information und Kommunikation rund um den Globus und
die Uhr: Dies sind die aktuellen Herausforderungen an Einrichtung und Betrieb
unternehmenskritischer IT-Infrastruktur. Längst haben sich die Anwender an die Verfügbarkeit
komfortabelster und leistungsfähigster Technik gewöhnt. Aber um so mehr ist ein klares Verständnis
der komplexen Voraussetzungen nötig, die erfüllt sein müssen, um diese Leistung uneingeschränkt
erbringen zu können.

Kostenbewusst zu investieren erfordert eine solide Kalkulation mit Blick auf eine
risikogewichtete Total Cost of Ownership. Dies gilt maßstabsgetreu vom Großrechenzentrum bis zum
einzelnen Server im mittelständischen Unternehmen. Gleichgültig, ob es sich um einen kompletten
Neubau handelt, einen Umzug, eine Überprüfung oder Erweiterung bestehender Anlagen: Wie bei jeder
Investition sollte am Anfang unbedingt eine klare Definition der Ziele stehen. Welche Leistung soll
erbracht werden, welche künftigen Betriebs- und Erweiterungsanforderungen warten auf die
Einrichtung?

Dabei ist der Bedarf an absoluter Rechenleistung im engen Zusammenhang mit den Anforderungen an
die Verfügbarkeit des gesamten Unternehmensnetzes zu sehen. Es macht einen gewaltigen Unterschied,
ob eine Verfügbarkeit von 95 Prozent oder eine von 99 Prozent oder gar darüber hinaus gewährleistet
werden soll. Ist dies schon ein wesentlicher Parameter des Investitionsschutzes, so sollte man
daneben die künftige Skalierbarkeit im Rahmen einer kaufmännischen mittelfristigen Geschäftsplanung
keinesfalls außer Acht lassen. Und mancher hat erst nach der ersten Kostenaufstellung für
Wartungsarbeiten eingesehen, dass er Aspekten wie Zugang, Modularität und servicefreundliche
Komponenten besser mehr Aufmerksamkeit geschenkt hätte.

Wachstum durch skalierbare Modulbauweise

Schon bei der Auslegung der Infrastruktur sollte man den Zugängen zu Energie, Kommunikation,
Luft und Wasser besondere Aufmerksamkeit widmen. Vor allem für die Klimatisierung, aber etwa auch
für Notstromgeneratoren werden in zunehmendem Maße erweiterte Flächen, Ein- und Austrittsöffnungen
und Anbaumöglichkeiten benötigt. Die Erweiterbarkeit der Anlage sollte sich – wo immer dies möglich
ist – planerisch nicht auf die Server selbst beschränken.

Räume für den IT-Einsatz sind in den seltensten Fällen sofort maximal bestückt. Es geht vielmehr
darum, möglichst mit den Anforderungen zu wachsen. Dies gilt für die bereitgestellte Rechenleistung
ebenso wie für die Höhe der Investitionen und die notwendigen Gehäusesysteme. Schlagworte wie "Pay
as you grow" oder "IT on Demand" umschreiben diesen Trend. Erst wenn mehr Leistung tatsächlich
angefordert wird, ist diese auch zu implementieren. Hier empfiehlt sich die Auswahl solcher
Ausstattungssysteme, die von vornherein modular und daher skalierbar aufgebaut sind.

Immer unter Strom

Verfügbarkeit ist das Kriterium, an dem sich alle Änderungen in der IT-Landschaft eines
Unternehmens messen lassen müssen. Für eine 100-prozentige Einsatzbereitschaft sind letztlich alle
mikroprozessorgesteuerten Systeme auf optimale und permanente Stromversorgung angewiesen. Neben
einer entsprechend abgesicherten Haupt- und Unterverteilung ist das Thema unterbrechungsfreie
Stromversorgung (USV) heute Pflicht für jede bedeutsame IT-Installation.

Die Struktur der Niederspannungshauptverteilung ist meist in drei Netze unterteilt, den
Netzstrom, den Notstrom (durch Generator) und eine zusätzlich gesicherte Schiene über
unterbrechungsfreie Stromversorgungen mit Batteriepufferung, die eingreifen, bis der Generator
läuft. Wer sich von vornherein für modulare und daher wartungsfreundliche und skalierbare Lösungen
entscheidet, der erspart sich im späteren Betrieb viele graue Haare. Mit einer "N+1-Philosophie"
für USVs ist man aus heutiger Sicht meist bereits auf der sicheren Seite: Bei Ausfall eines Moduls,
sei es durch Havarie oder für Wartungszwecke, springt das freie Modul ein.

Aktive Power System Module (PSM), wie sie als Hersteller zum Beispiel Rittal empfiehlt, sind bei
der Stromversorgung aktuell der Stand der Technik. Sie arbeiten mit dreiphasiger Einspeisung und
sorgen für eine sichere Einspeisung im Rack sowie eine überwachte, redundante Stromversorgung.
Berührungsschutz nach VDE und EN macht es möglich, dass jede weitere normale Wartung oder
Erweiterung durch eigenes Personal geleistet werden kann. Die Module werden auf entsprechende
Leisten im Rack aufgesteckt und sind sofort einsatzbereit.

Auch bei der USV gibt es erhebliche Leistungs- und Sicherheitsunterschiede. Empfehlenswert für
eine saubere Sinusausgangsspannung ist die Doppelwandler- oder Online-Technik. Wirklich
unterbrechungsfrei ist die Stromversorgung nur mit einem elektronischen Bypass, der die
Umschaltzeit auf Millisekunden reduziert. Erneut ermöglicht ein modularer Aufbau sowohl die
erwünschte Redundanz als auch die Wartung im laufenden Betrieb. Dabei ist auch auf das Handling der
Module zu achten: Gewicht und Einbautechnik entscheiden mit darüber, wie zeitaufwändig der Service
am Ende tatsächlich wird.

Rack-optimierte Bauweise spart Platz und Kosten

Moderne IT-Systeme, Server, aber auch die Umfeldmodule für Strom, Klima, Überwachung werden in
entsprechenden Racks installiert. Von diesen Knoten aus sind Netze, Anwender und Peripheriegeräte
angebunden. Sauberes Kabelmanagement auch für die redundante Energieversorgung muss im Rack
abgebildet werden. Hier entscheidet sich, ob alle Umfeldaspekte ihr Ziel, die optimale Leistung der
Server, tatsächlich erreichen. Das aufeinander abgestimmte Zusammenspiel von Klima-, Energie- und
Sicherheitslösungen ist die Voraussetzung dafür, die Leistung pro IT-Rack zu erhöhen und damit die
Gesamteffizienz der IT unter Berücksichtigung von Platzverhältnissen und Fixkosten zu optimieren.
Höchstmögliche Packungsdichte und die effiziente Raumausnutzung durch die flexible Anordnung der
IT-Racks zur Gesamtlösung beeinflussen positiv die TCO und senken die laufenden Betriebskosten pro
Rack.

Allgemein unterstützt ein offenes und aufeinander abgestimmtes Baukastenprinzip die Ansätze zur
Kosteneffizienz. Die Erweiterbarkeit in alle Richtungen erlaubt dem Betreiber, so viele
Höheneinheiten wie möglich mit Rechenleistung zu bestücken, und Wartung und Nachrüstung im
laufenden Betrieb vorzunehmen. Damit sind Erweiterungen des Server-Parks ebenso gemeint wie
zusätzliche Klimatisierungs- oder Überwachungslösungen.

Mehr Hardware in immer höherer Packungsdichte setzt neben dem Platz sehr stabile Racks voraus.
Das Gewicht steigt derzeit stärker als man vielleicht vermuten würde: 1000 Kilogramm pro Rack sind
keine Seltenheit. Daher muss auch eine flexible Lösung gleichzeitig stabil sein – ein Punkt den
kein Planer unterschätzen sollte.

Klimatisierung: Server, Rack, Raum, Luft und Liquid

Ein Server-Rack mit 30 Pizza-Servern erzeugt eine Abwärme, die zum Betrieb einer Sauna
ausreicht. Ein mit Blade-Servern bestückter Serverschrank liefert eine Verlustleistung von 10 kW
und mehr. Überhitzung von Rechnern, in der Stromversorgung oder von Kabeln im Doppelboden ist für
20 Prozent aller Versicherungsfälle in Rechenzentren verantwortlich. Selbst wenn es nicht bis zum
Ausbruch eines Brandes kommt, führt die Hitzeentwicklung bei unzureichender Kühlung zu
Leistungseinbußen im laufenden Betrieb (längere Response-Zeiten mit allen negativen Folgen etwa für
die Produktion oder bei Entwicklungsrechnern).

Kühlung ist also ein wesentlicher erfolgskritischer Faktor beim Betrieb von Serverstationen und
Serverräumen. Der Kerngedanke muss sein: Nicht nach Schema F vorgehen, sondern die Hitze an dem
Punkt packen, wo sie entsteht, und sie vollständig und effizient abführen. Erneut empfehlen sich
ganzheitliche, modulare und skalierbare Lösungen. Und erneut besteht die Möglichkeit, die Kühlung
direkt am Rack zu optimieren.

Mittlerweile gibt es für jede klimatische Herausforderung spezifische und geeignete Techniken
und Komponenten. Sie lassen sich je nach den individuellen Anforderungen kombinieren: von den
baulichen Gegebenheiten (Lage im Gebäude, Raumhöhen) über die Luftführung (Doppelboden,
Doppeldecke, Hot-Aisle-Cold-Aisle-Anordnung) und die eingesetzten Kühlungskomponenten bis hin zu
einzelnen Maßnahmen am Rack und am einzelnen Server.

Je stärker die Verlustwärme der eingesetzten Komponenten, um so leistungsfähiger muss die
Klimatisierung ausgelegt sein. Spitzenleistungen erzielt man heute mit Modulen für die
CPU-Flüssigkühlung, die direkt auf dem Prozessor aufsitzen, sowie mit Luft-Wasser-Wärmetauschern.
Rittals "Liquid Cooling Packages" etwa werden direkt an der Seitenwand des Racks angeflanscht und
ermöglichen eine skalierbare und am aktuellen Bedarf orientierte Kühlung des Schrankes. Bei
geschlossenen Schrankseiten lassen sich bis zu 20 kW Verlustwärme abführen: Mit horizontaler
Luftzuführung über die gesamte Höhe des Schranks vermeidet man die häufig zu beobachtenden Hotspots
im oberen Bereich des Racks.

Zugriff nur mit dem richtigen Daumen

Mit der steigenden Bedeutung von IT- und Kommunikations-Infrastrukturen für die Unternehmen
steigt auch der Sicherheitsbedarf. Sicherheit für die eingebauten Systeme gliedert sich in
unterschiedliche Bereiche. Neben einer ausfallsicheren Hard- und Software geht es um den Schutz
gegen Eindringlinge ins Netzwerk. Das wird in der Regel von Firewall- und Antiviren-Lösungen
bewerkstelligt.

Unberechtigter Zugriff ereignet sich aber auch unmittelbar und physisch. Manipulation durch
eigene Mitarbeiter oder Dritte kommt häufiger vor, als den Betreibern lieb ist. Hier gilt:
Vertrauen ist gut – Vorbeugen ist besser. Ein unternehmensweites Zugangssystem bis hin zur
Zuordnung einzelner Schlüssel kann gewährleisten, dass unbefugtes Hantieren unterbleibt. Wer hier
ganz auf Nummer sicher gehen will, dem stehen bereits berührungslose Transponder-Technik oder
biometrische Lösungen zur Verfügung.

Erfolgsrelevant für die Installation ist darüber hinaus die Verringerung des Faktors "
menschliches Versagen". Die notwendige Verbindung Stromversorgung/Klimatisierung ist ein Beispiel
dafür, dass sich Fehler verhindern lassen, wenn das Gesamtsystem Komponenten bietet, die in ihren
Eigenschaften aufeinander abgestimmt sind. Auch hier hängt es von den individuellen Anforderungen
ab, ob und welche Instrumente man im Rack unterbringt. Rauchmelder, Temperaturfühler oder Sensoren
für die Leistung der Ventilatoren, deren Messergebnisse im Leitstand zusammenlaufen, sind wichtige
Elemente. Auch Rack-spezifische Videoüberwachungs- und Löschsysteme sind bereits erhältlich.

Auf Facebook teilen Auf Twitter teilen Auf Linkedin teilen Via Mail teilen

Das könnte Sie auch interessieren

Verwandte Artikel

Default