Sparsam, sicher und flexibel: Das perfekte Data Center Detail - Computerwelt

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30.06.2011 Bernd Reder*

Sparsam, sicher und flexibel: Das perfekte Data Center

Wie sieht das ideale Rechenzentrum aus? Sicher soll es sein, energieeffizient und sehr flexibel. Keine leichte Aufgabe für IT-Manager.

Die Liste der Anforderungen, die ein modernes Rechenzentrum erfüllen soll, wird immer länger: Es soll weniger Energie verbrauchen und sich kostengünstiger betreiben lassen, das jedoch möglichst ohne Abstriche in Bezug auf die Leistungsfähigkeit. Es soll sich problemlos an geänderte Anforderungen anpassen lassen, ein hohes Maß an Sicherheit für Anwendungen und Daten bieten, jedoch offen für Cloud-Computing-Services sein.

Kein Wunder, dass sich ein modernes Data Center kaum noch mit einem typischen "Glashaus" vergleichen lässt, wie es vor zehn oder fünfzehn Jahren errichtet wurde. Heute sind Faktoren gefragt wie hohe Modularität, eine möglichst effiziente Nutzung der Energie und die Möglichkeit, unterschiedliche Datenverkehrsarten über eine einheitliche Infrastruktur zu transportieren, Stichwort Konvergenz.

KONVENTIONELL, MODULAR ODER IM CONTAINER: DIE STRUKTUR EINES DATA-CENTERS Vor allem in US-amerikanischen Rechenzentren taucht immer häufiger der "Pod" auf. Statt nach bewährtem Muster Racks mit Servern sowie Speicher- und Netzwerksystemen in einem Data Center zu platzieren, greifen immer mehr Unternehmen zum "Data Center im Container". Anbieter solche Systeme sind unter anderem Cisco Systems, Hewlett-Packard, i/o Data-Centers und Oracle/Sun. Solche "Pods" sind komplette Data-Center, inklusive IT-Ausrüstung, Kühlung und Stromversorgung. Der größte Vorteil des Konzepts: Wer mehr Rechenleistung benötigt, kann weitere Container ordern und damit das "Rechenzentrum" erweitern. Microsoft setzt in seinem Data-Center in Dublin (Irland) auf ein solches "Pod"-Konzept, in Verbindung mit der Kühlung durch Außenluft. Container wie der ecoPod von HP haben Platz für 44 Rack sund bis zu 4400 (virtualisierte) Server. Die Energieeffizienz (PUE, Power Usage Effectiveness) liegt bei 1,05. Zum Vergleich: Standard-Data-Center kommen auf 1,7 bis 2,0 PUE.

Ein weiterer Ansatz sind modulare Rechenzentren, die auf Standardkomponenten basieren, etwa das "Butterfly"-Konzept von HP. Bei ihm werden vorfabrizierte Module mit Racks für Server, Speichergeräte, Stromversorgung und Kühlsysteme nach Bedarf um ein zentrales Versorgungsmodul gruppiert. Wird mehr Rechenleistung benötigt, lassen sich weitere "Schmetterlinge" in einem Gebäude platzieren. Der PUE-Wert solcher modularer Data-Center liegt bei etwa 1,15.

Beide Konzepte – Pods und modulare Data-Center – werden an die Stelle klassischer Ansätze treten. Die Vorteile wie hohe Flexibilität und Effizienz sowie laut Hersteller um bis zu 75 Prozent niedrigere Betriebskosten machen solche Ansätze für viele Anwender interessant.

WIE SOLLTE DIE PHYSIKALISCHE SICHERHEIT DES IDEALEN RZ AUSSEHEN? Manche Betreiber haben ihre Rechenzentren in aufgelassenen Atombunkern eingerichtet, wie etwa die britische Firma The Bunker in der Nähe von London. Bombensicher muss ein Data Center sicherlich nicht sein. Dennoch muss es erhöhten Sicherheitsanforderungen entsprechen. Dies betrifft den Schutz vor physikalische Bedrohungen wie Feuer, Wasserschäden, zu hohen oder zu niedrigen Temperaturen oder den Ausfall der Stromversorgung. Auch der Zugang Unbefugter muss ausgeschlossen sein.

Umsetzen lässt sich ein Grundschutzkonzept mithilfe von Sensoren. Zur Basisausstattung gehören folgende Systeme:

• Temperatursensoren in Racks, • Feuchtigkeitssensoren in Rack-Reihen, • Komponenten, die Lecks von Kühlsystemen ermitteln (verteilt im gesamten Raum), • digitale Kameras, die den Raum und die Racks überwachen sowie • Türschließsysteme mit Keycards.

APC by Schneider Electric, ein Hersteller von Rechenzentrumsausrüstung, empfiehlt zudem optionale Sensoren, etwa um Rauchentwicklung, Bewegungen und Vibrationen zu ermitteln. Die Informationen, die diese Sensoren liefern, werden an "Aggregator"-Systeme übermittelt und von dort über das IP-Netz an eine zentrale Monitoring-Station. Sie wertet die Daten aus und übersetzt sie gewissermaßen in Status- und Alarmmeldungen. Wichtig: Das Überwachungssystem muss in der Lage sein, automatisch Maßnahmen einzuleiten, etwa ein Herunterfahren von Servern bei einem Ausfall der Kühlung.

DIE RICHTIGE VERKABELUNG IM DATA CENTER WÄHLEN Nach Angaben des Netzwerkhersteller Brocade macht die Verkabelung etwa zehn Prozent der Gesamtkosten eines Rechenzentrums aus. Wer heute ein Data-Center plant, muss zum einen den steigenden Bedarf an Bandbreite berücksichtigen, zum anderen neue Trends wie Fibre Channel over Ethernet (FCoE) und Standards wie IEEE 802.3ba für Ethernet mit 40 und 100 GBit/s. Die Grundlage bilden die Normen TIA-942 und EN 50173-5, die eine strukturierte und anwendungsneutrale Verkabelung fordern. Für die strukturierte Verkabelung speziell in Rechenzentren hat die ISO/IEC den Standard 24764 entwickelt.

Um die Anforderungen in den kommenden vier bis fünf Jahren zu erfüllen, sollten Rechenzentren nach Angaben des Verkabelungsspezialisten R&M die höchsten Spezifikationen für die Anwendung von 10-Gigabit-Ethernet (10 GbE) zugrunde legen. Bei einer Glasfaserverkabelung sind Multimode-OM3-Fasern (Optical Multimode) mit 50/125 µm Durchmesser anzuraten, die über MTP/MPO-Steckverbinder (Multi-Path Push On) beziehungsweise LC-Steckverbindern (Local Connect) verfügen. Bei Kupferkabeln sollten geschirmte RJ45/Cat-6A-Komponenten beziehungsweise Kabel und Steckverbinder zum Zuge kommen, welche die Anforderungen von Class-EA-Channel (Kat 7/Class F und Kat 7A/Class FA) erfüllen.

Eine Herausforderung für die Planer von Rechenzentren ist die wachsende Systemdichte. Immer mehr Server und Speichersystems werden auf engstem Raum untergebracht und müssen an das Netzwerk angeschlossen werden. Daher empfiehlt R&M den Einsatz von Kupfer- und Glasfaserkabeln mit reduziertem Durchmesser. Um das Kabelmanagement zu vereinfachen, ist eine möglichst einfache und leicht zu handhabende Kabelführung am Rack erforderlich. Alle Racks sollten zudem nach demselben Schema "verdrahtet" werden. Das erleichtert es dem Service-Personal, neue Komponenten wie Blade-Server oder Speichersysteme hinzuzufügen.

Ein Trend: die modulare Verkabelung. Sie besteht aus Kupfer- oder Glasfaserkabeln, die bereits vom Hersteller vorkonfektioniert und getestet werden. Der Vorteil besteht in den niedrigeren Arbeitskosten, weil die Fachleute vor Ort die Kabel nicht mehr konfektionieren müssen, ein weiterer in der Qualitätsgarantie durch den Hersteller. Allerdings ist die Flexibilität geringer, weil Standardkomponenten Verwendung finden. Der Kabelsystem-Hersteller Leoni Kerpen favorisiert dennoch diesen Ansatz. Seine Lösung: Data-Center-Links in Zwölffaser-MPO-Technik. Sie unterstützen in einem Patch-Feld von einer Höheneinheit (1 HE) bis zu 24 Ethernet-Verbindungen mit 40 GBit/s oder 144 Systeme mit 10 GBit/s.

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