Der zukunftssichere Serverraum

Sicherheit, Kühlung und Stromversorgung entscheiden

21. Juli 2006, 10:10 Uhr |

Alle IT-Installationen verursachen laufende Betriebskosten, die die Anfangsinvestition schnell übertreffen. Die modulare Auslegung der gesamten Infrastrukturumgebung sorgt für moderate Kosten bei fälligen Erweiterungen. Auf die flexiblen Nachrüstmöglichkeiten in den Bereichen Stromversorgung und Klimatisierung sollte daher schon bei der Planung geachtet werden.

Heute ist es möglich und empfehlenswert die Themen Stromversorgung, Klima und Sicherheit gemeinsam zu betrachten.

Die Aufgaben der IT im Rechenzentrum sind klar, dennoch nehmen Projekte für Errichtung und Betrieb von modernen Servern und Netzwerkstrukturen heute einen anderen Verlauf als noch vor wenigen Jahren. Wesentlicher Unterschied: Früher wurden zu Beginn eines Projektes konkrete und weitgehend abschließende Planungen für sämtliche Aufgaben vorgenommen. Es war klar, was im Rechenzentrum stehen musste. Heute wachsen die Ansprüche hinsichtlich Leistung mit den Anwendungen und mit der Verfügbarkeit performanterer Rechnersysteme. Das heißt, alles muss möglich sein. Und dennoch müssen Sicherheit, Klimatisierung und Stromversorgung passen.

Serverräume entstehen neu oder vorhandene werden an steigende Anforderungen angepasst. Dies gilt gleichermaßen für die IT-Infrastrukturen in Unternehmen. Die Abhängigkeit von einer leistungsfähigen Informationstechnologie als Rückgrat unternehmerischen Agierens steigt. Und damit wird immer offensichtlicher, dass es professioneller, flexibler Lösungen bedarf, auf die Verlass ist und deren Investitionen auch morgen noch ihren Wert haben. Was heute gut ist muss auch zukünftigen Anforderungen genügen.

Es geht um Investitions- und Betriebskosten, Flexibilität hinsichtlich Erweiterungen – räumlich und leistungsmäßig – sowie die Verfügbarkeit von Systemen und Infrastrukturen. Letztlich müssen diese Strukturen im Sinne eines Managements verwaltet und überwacht werden. Dabei müssen Service und Betrieb auch unter steigendem Kostendruck gesichert werden.

IT on demand mit Investitionssicherheit

Heute sind die Kosten für Server und Kabel-Infrastrukturen etwa gleich verteilt. Den Gehäuse- und Racksystemen kommt ein besonderer Stellenwert zu, wenn es darum geht, auch künftige technologische Entwicklungen im Server-Umfeld sicher, geschützt und hoch verfügbar zu betreiben.

Werden Räume für den IT-Einsatz ausgewählt, so sind sie in den seltensten Fällen sofort maximal bestückt. Es geht vielmehr darum, möglichst mit den Anforderungen zu wachsen. Das gilt für die bereitgestellte Rechenleistung ebenso wie für die Höhe der Investitionen und die notwendigen Gehäuse-Systeme. »Pay as you grow« umschreibt diesen Trend. Erst wenn mehr Leistung gefordert ist, wird diese auch implementiert. »IT on demand« ist ein Synonym für »pay as you grow«, denn offene, erweiterbare Lösungen passen auch zu kommenden Anforderungen.

Ein Problem dabei ist beispielsweise, dass entsprechende Räume für aktive Komponenten bisher kaum zu 100 Prozent genutzt werden können, weil es ansonsten Probleme beim Wärmeabtransport gibt. Die enorme Abwärme/Verlustleistung moderner Server mit ihrer hohen Packungsdichte führt oft dazu, dass Schränke aus Sicherheitsgründen nur zu 2/3 mit aktiven Systemen bestückt werden können. Die Folge ist ein steigender Platzbedarf – sprich: mehr Schränke. Das wiederum bedeutet mehr Raumbedarf und damit höhere Kosten. Abhilfe kann man hier nur schaffen, wenn sich die Racks/Gehäuse zusammen mit Klimatisierung und Stromversorgung flexibel an die Anforderungen anpassen lassen.

Ein Schlüsselfaktor ist die rackoptimierte Bauweise. Das heißt, es müssen so viele genormte Höhen-Einheiten, kurz HEs, wie möglich mit Rechenleistung bestückt werden. Ein offenes und aufeinander abgestimmtes Baukasten-Prinzip unterstützt die Ansätze zur Kostensenkung. Wenn sich alles im laufenden Betrieb nachrüsten lässt, senkt das die Betriebskosten. Und damit sind Erweiterungen der Gehäuse-Lösung ebenso gemeint wie zusätzliche Klimatisierungslösungen und die zugehörige Stromversorgung für neu eingebaute aktive Komponenten. Letztlich dreht sich alles um die Verfügbarkeit der Server. Jede Betriebsunterbrechung ist möglichst zu vermeiden. Die Erweiterung von Gehäusen nicht nur durch neue Hardware, sondern auch in den Bereichen Klima und Stromversorgung mittels Plug & Play ist heute bereits möglich, wenn schon bei der Anfangsinvestition ein entsprechender Gehäuse-Hersteller gewählt wird.

Die Flexibilität der bei der Planung gewählten Gehäuselösung entscheidet später auch über die Möglichkeiten zur nachträglichen Änderung der installierten Basis. Eine der Grundvoraussetzungen bei der Rack-Planung sollte daher die Erweiterbarkeit in alle Richtungen sein. – Klingt einfach, kann aber vielfach von den am Markt verfügbaren Angeboten nicht eingelöst werden. Beispielsweise sind bei den Schranksystemen von Rittal in allen Ebenen – auch nach oben – jederzeit Erweiterungen möglich.

Flexibilität heißt auch Anpassung an steigenden Leistungsbedarf hinsichtlich Server-Hardware und der zugehörigen Stromversorgung. 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 kg pro Rack sind keine Seltenheit. Daher muss auch eine flexible Lösung gleichzeitig stabil sein – ein Punkt, den kein Planer unterschätzen sollte. Auch steigender Raumbedarf für die Verkabelung muss abgebildet werden können. Beispielsweise bietet Rittal eine Vielzahl von Wand- und Türmodulen, die – auch nachträglich – mehr Kabelrangierraum eröffnen.

Eine flexible Erweiterbarkeit umfasst nach Ansicht des Gehäuse-Spezialisten Rittal darüber hinaus modulare Optionen hinsichtlich Energiezuführung und Klimatisierung. So hat Rittal als erster Anbieter kompatible und aufeinander abgestimmte Module für beide Bereiche im Angebot.

Die Erweiterung der Stromversorgung erfolgt einfach mittels

Power-Distribution-Modulen (PDM). Über vier Abgänge können vier Rittal-Stromschienen jeweils mit den entsprechenden dreiphasigen Power-System-Modulen (PSM) sicher angeschlossen werden. Die Anschlüsse versorgen bei Bedarf bis zu drei benachbarte Server-Racks zentral jeweils mit 10 kW Leistung. Macht die steigende Verlustwärme der eingesetzten Komponenten eine leistungsfähigere Klimatisierung nötig, so ermöglicht das modulare »Liquid Cooling Package« eine skalierbare und am aktuellen Bedarf orientierte Kühlung des Schrankes aus der Seitenwand. In jeder Kühleinheit sorgen maximal drei Luft-Wasser-Wärmetauscher mit jeweils 3,5 kW Leistung sowie ein horizontaler Luftstrom für optimale Kühlung der Rechner-Systeme.

Erfolgsrelevant für die gesamte 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 und sich darüber hinaus auch noch gemeinsam an zentraler Stelle für das Monitoring zusammenführen lassen.

Flexibilität zeigt sich auch in der Art und Weise, wie anwendungsbezogen modulare Lösungen wachsen. Beispiel Kühlung: Im einfachsten Fall ermöglicht ein Rack den horizontalen Airflow. Die in den Servern eingebauten Lüfter – oder zusätzliche Lüfter im Rack – sorgen gemeinsam mit gelochten Türen vorn und hinten für den entsprechenden Kühlluftstrom. Durch 78 Prozent offene Türfläche sorgt beispielsweise Rittal für ein Plus von 15 Prozent im Marktvergleich. Mit steigender Packungsdichte wird hier irgendwann die Grenze für einen sicheren Systembetrieb erreicht. Hier spricht man von maximal 3 kVA Verlustleistung pro Rack. Spätestens dann reicht eine herkömmliche Gebäude-Klimatisierung – auch mit Luftzuführung durch einen Doppelboden im Rechenzentrum – nicht mehr aus. Jetzt sind alternative, skalierbare Klimakonzepte gefragt. Dazu gehören neben den genannten, abgestimmten Liquid-Cooling-Packages im Rack und externer Rückkühlung auch Optionen, die noch weiter in eine Zukunft reichen, die bereits begonnen hat. Hochleistungs-Server werden künftig kaum noch ohne Prozessor-Flüssigkeitskühlung auskommen. Bei Rittal erwartet man bei dem Einsatz von Blade-Servern Verlustleistungen von 15 bis 20 kW pro Schrank. Deshalb sind heute Lösungen erhältlich, die eine vielfach höhere Wärmeabführung mittels Kühlflüssigkeit am Ort der Entstehung ermöglicht. Die Prozessoren benötigen nur einen Kühlaufsatz, der entweder vom Hersteller mitgeliefert oder nachgerüstet wird. Mittels tropffreier Verbindungsstücke und horizontaler Verteilung, ähnlich einem Patchfeld, wird jeder neue Prozessor in ein Rückkühlsystem integriert. Eine weitere Option bietet die Integration von Kühlungs-Vor- und Rücklauf ohne Raumverlust – wie bei der Stromversorgung – in einem Rack-Holm.

Zusammengefasst bedeutet dies für einen Serverraum: Zu Beginn eine Horizontallüftung mit gelochten Türen. Dann Aufrüstung mit geschlossenen Türen und Kühlluftzuführung von unten. Wenn das nicht mehr reicht folgt der Einsatz von Liquid-Cooling-Packages im Schrank und am Ende steht die mögliche Erweiterung auf Flüssigkeitskühlung der Prozessoren.

Investitionsschutz und Flexibilität können auch bedeuten, dass eine erhöhte Schutzart wie IP55 erreichbar ist, ohne dass dazu die gesamte Installation in kalte und warme Zonen einzuteilen wäre, um Kondenswasser zu verhindern. Solche Umbauten würden in jedem Fall zu längeren Ausfallzeiten der IT führen. Moderne Lösungen stellen sicher, dass eine flexible Nachrüstung jederzeit möglich ist und sichern damit die getätigten Investitionen langfristig.

Management der Systeme – aktives Monitoring

Verfügbarkeit ist das Kriterium, an dem sich alle Änderungen in der IT-Landschaft eines Unternehmens messen lassen müssen. Für eine hundertprozentige Einsatzbereitschaft ist es essentiell, dass auch die Stromversorgung permanent zur Verfügung steht. Neben einer entsprechend abgesicherten Haupt- und Unterverteilung ist das Thema unterbrechungsfreie Stromversorgung, kurz USV, heute Pflicht für jede bedeutsame IT-Installation. Die redundante Energieversorgung – notfalls unterstützt durch zusätzliche Generatoren – muss auch im Rack abgebildet werden. Beispielsweise bietet Rittal eine Lösung an, die allen Anforderungen gerecht wird. Im Rackholm wird eine gegen Berührung geschützte, redundante Stromversorgung integriert. Die

Power-System-Module (PSM) werden je nach Einbaurichtung mit dem einen oder dem anderen Stromkreis verbunden, und das im laufenden Betrieb. Aktive PSM messen darüber hinaus den aufgenommenen Strom und können diese Information an Überwachungssysteme übermitteln.

Die beste integrierte Gehäuselösung ist jedoch nur so gut wie das Monitoring und die Fehlerbehandlung. Schließlich kann es aus den unterschiedlichsten Gründen, wie Stromversorgung, Klima oder Umwelteinflüsse, zu Fehlern in den eingebauten Systemen kommen. Eine schnellstmögliche und vorgelagerte Alarmierung, beispielsweise bei leichter Überschreitung vorgegebener Temperatur-Grenzwerte, kann möglicherweise dazu beitragen, Folgeprobleme zu verhindern. Bei Bedarf integriert beispielsweise Rittal dazu in jede beliebige Gehäuselösung ihr mikroprozessorgesteuertes Überwachungs- und Management-System CMC-TC. Eine Vielzahl optionaler Sensoren ermöglicht die Überwachung von Umgebungsbedingungen im und um die Schränke sogar aus der Ferne. Voreingestellte Alarme initiieren entsprechende Handlungsprozesse, so dass Fehler schnellstmöglich behoben werden können.

Aber Monitoring reicht mit seinen vielfältigen Optionen noch weiter. So übernimmt das gleiche CMC-TC-System, das ohne Raumverlust in die Gehäuse integriert wird, optional auch die Zugangskontrolle. Neben vielfältigen Schließoptionen ermöglicht CMC-TC auch die Remote-Parametrierung der Gehäuse-Systeme sowie die Kontrolle darüber, wer und wann jemand an einem Schrank/System gearbeitet hat. Das kann besonders dann von Interesse sein, wenn die Systeme unternehmensweit verteilt aufgestellt sind und der Administrator keinen direkten Zugriff darauf hat. Via Netzwerk lassen sich Systeme, Schränke und Umgebungssensoren weltweit zentral überwachen und steuern. Beim Energiemanagement gehört dazu nicht nur die Meldung, dass auf USV-Betrieb umgeschaltet wurde, sondern auch die Möglichkeit zur proaktiven Steuerung der Energieversorgung, beispielsweise durch An- und Abschaltung eines PSM.

Heute ist es möglich – und empfehlenswert – die Themen Stromversorgung, Klima und Sicherheit gemeinsam zu betrachten. Die zentrale Kontrolle via Netzwerk oder Internet gestattet jederzeit einen genauen Überblick über die Systembefindlichkeiten. Am Ende tragen die hier beispielhaft genannten Optionen einer umfassenden Lösung zur Erhöhung der Verfügbarkeit von IT-Diensten bei. Und die sind in den meisten Fällen höchst unternehmensrelevant.

Fazit

Neben der Anfangsinvestition verursachen alle IT-Installationen auch laufende Betriebskosten. Die modulare Auslegung der gesamten Infrastrukturumgebung sorgt für moderate Kosten bei fälligen Erweiterungen. Auf die flexiblen Nachrüstmöglichkeiten in den Bereichen Stromversorgung und Klimatisierung sollte daher schon bei der Planung geachtet werden. Beispielsweise stellt sich die Frage, ob für eine Erweiterung in der Stromversorgung entsprechendes Fachpersonal benötigt wird. So sind kaskadierbare Stromversorgungen verfügbar, die nach erstmaliger Inbetriebnahme am Drehstromnetz später von Laien erweitert werden können. Das gleiche gilt für Klimatisierungsmodule, die mit steigender Leistungsdichte notwendig werden.

Am Ende ist daher nicht jede vordergründig preiswerte Lösung im Bereich Server- oder Infrastrukturraum auch wirklich dauerhaft ihren Preis wert. In einem so schnelllebigen Umfeld wie der IT und vor dem Hintergrund ihrer hohen Unternehmensrelevanz lohnt es sich aus Sicherheits- und Kostenaspekten, wenn man auf die flexiblen Lösungen eines Systemanbieters setzt. Die Anzahl möglicher Varianten und die überregionale Verfügbarkeit der Komponenten sowie das Vertrauen in die Zuverlässigkeit des Lieferanten rechnen sich auf lange Sicht immer. Sie münden darüber hinaus – und das ist entscheidend – in höchster Systemverfügbarkeit und beeinflussen damit den Geschäftserfolg. Ralf Dahmer, Director Product Management IT-Solutions, Rittal


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