Fachartikel aus PROTECTOR 10/2018, S. 34 bis 35

Datacenter zukunftssicher aufstellen Strategie rechnet sich

Energieeffizienz, Cloud-Integration und Ausfallsicherheit sind zentrale Anforderungen an moderne Rechenzentren. Es gilt, diese Aspekte nahtlos in einem tragfähigen Konzept für die Datacenter zu verbinden.

Bild: Rittal
Je nach Einsatzzweck kann es kostengünstiger sein, gezielt einzelne Racks zu kühlen als einen kompletten Raum zu klimatisieren. Das LCP DX von Rittal wurde speziell zur Kühlung kleiner IT-Räume entwickelt und führt die Kaltluft mit der richtigen Temperatur direkt dem IT-Equipment zu. (Bild: Rittal)

IT-Verantwortliche sollten frühzeitig die Weichen stellen, um ihr Rechenzentrum auf kommende Anforderungen vorzubereiten. Denn: die digitale Transformation wird dazu führen, dass bestehende IT-Systeme weiter ausgebaut werden und neue IT-Infrastrukturen entstehen. Hier sind es insbesondere die Energiekosten, die CIOs im Blick behalten sollten. Das Borderstep Institut geht in einer Schätzung davon aus, dass der jährliche Energiebedarf deutscher Rechenzentren von 2015 bis 2020 um 16 Prozent steigen wird. Vier Punkte sind für eine zukunftssichere IT-Strategie besonders wichtig.

Baustein: Klimatechnik

Ein erster Baustein ist eine effiziente Klimatisierung. Daher sollten IT-Verantwortliche zunächst die im Rechenzentrum installierten Komponenten für die IT-Kühlung analysieren und auf Optimierungspotenzial prüfen. Auf die Kühlung entfällt der größte Teil der IT-Infrastrukturkosten, denn ein Ausfall führt zu einem schnellen Hitzetod der IT. Für eine energieoptimierte IT-Kühlung gibt es verschiedene Ansätze. Bei kleineren Umgebungen kann es sinnvoll sein, anstatt Raumkühlung eine DX-basierte Rackkühlung (DX steht für Direct Expansion) zu verwenden. Hierbei kommen Split- Klimageräte mit Kühlmittel zum Einsatz, die direkt am Rack montiert werden. Eine Kühlung ist am effizientesten, je näher sie an der Wärmequelle montiert ist. Wichtig ist, dass die verwendeten Kühlgeräte mit invertergesteuerten Kompressoren arbeiten, die schnell und direkt auf Laständerungen der Server im Rack reagieren können. Darüber hinaus sollten Ventilatoren mit regelbaren EC-Motoren zum Einsatz kommen, da diese weniger Strom verbrauchen. Drehzahlgeregelte Ventilatoren sind gerade im Teillastbereich sehr sparsam und auch bei der Geräuschentwicklung deutlich leiser. Eine solche Lösung kann leicht um eine Kaltgangeinhausung erweitert werden, um heiße und kalte Luftströmungen zu trennen, wodurch die Energieeffizienz steigt.

Indirekte Optimierung

Es gibt jedoch auch physikalische Verfahren, die indirekt für eine Energieoptimierung sorgen, wie beispielsweise die adiabatische Freikühlung. Hierbei wird die einströmende Luft noch bevor sie auf einen Wärmetauscher trifft mit zerstäubtem Wasser versetzt. Die erzeugten feinen Tropfen führen dazu, dass das Wasser in dem warmen Luftstrom sofort verdunstet und damit der umgebenden Luft die Wärme entzieht. Als Folge trifft deutlich kühlere Luft auf den Wärmetauscher und die Kühlleistung des Klimageräts steigt. Welches Verfahren sich für die Energie optimierung im eigenen Rechenzentrum eignet, sollte gemeinsam mit einem erfahrenen Spezialisten ermittelt werden, da hier Faktoren wie klimatische Bedingungen sowie die aktuelle und zukünftige Nutzung von IT-Systemen eine Rolle spielen.

Baustein: Stromversorgung

Ist geplant, die Server zu erneuern und beispielsweise durch Blade-Server zu ersetzen, sollte zunächst bei der Stromversorgung inklusive der USV-Anlage geprüft werden, ob diese die Anforderungen der neuen Technologien unterstützen. Moderne Blade-Systeme mit integrierten Schaltnetzteilen erzeugen eine kapazitive Last, während alte USV-Anlagen häufig noch auf induktive Leistungsfaktoren ausgelegt sind. Im Klartext: Die USV arbeitet nicht in dem optimalen Arbeitspunkt, damit leidet die Effizienz und bringt nicht die nominale Leistung, die für den Ernstfall eigentlich eingeplant wurde. Die Modernisierung der USV-Systeme sollte ohnehin betrachtet werden. Ein wesentlicher Grund dafür sind die starken Veränderungen des Stromnetzes in Deutschland in den vergangenen Jahren: Durch die Einspeisung von regenerativen Stromquellen besteht die Gefahr, dass das Netz durch wechselnde Lasten instabil wird und es treten Schwankungen in der Netzfrequenz auf. Hier übernimmt die USV die Aufgabe, solche Störungen zu filtern und eine stabile, verfügbare Stromversorgung zur Verfügung zu stellen. Durch den Gleichstromzwischenkreis wird die Sekundärseite, an der die IT angeschlossen ist, von der Primärseite entkoppelt. Darüber hinaus ist der Zustand der USV-Batterien regelmäßig zu prüfen – sie sind das schwächste Glied in der Backup- Kette. Moderne USV-Systeme sollten mit einem Wirkungsgrad von wenigstens 98 Prozent arbeiten. Ein hoher Wirkungsgrad senkt den Eigenverbrauch der USV-Anlage und damit die Betriebskosten über die gesamte Lebensdauer des Systems.

PDUs verteilen Energie

Im Zusammenhang mit der Stromversorgung sind auch Steckdosensysteme beziehungsweise Stromverteiler zu untersuchen, die sogenannten PDUs (Power Distribution Units). Dies sind intelligente Steckdosen, die messen und schalten. Wer hier Energie sparen möchte, verwendet Geräte mit bi-stabilen Relais. Diese verbleiben stromlos in ihrem jeweiligen Schaltzustand und reduzieren so den Eigenverbrauch einer PDU auf unter 15 Watt. Gerade bei einem 24/7-Betrieb lassen sich somit die Energiekosten spürbar senken. Gleichzeitig haben Rechenzentrumsbetreiber durch die vielfältigen Messfunktionen die Energie, die Auslastung und die Phasensymmetrie pro Rack genau im Blick.

Baustein: Monitoring

Komponenten wie Kühlsysteme, USV oder PDU verfügen über Ethernet-basierende Schnittstellen. Damit können IT-Administratoren über das Monitoring-Protokoll SNMP alle relevanten Daten auswerten und über eine DCIM-Software auswerten und analysieren. Um den Erfolg einer Modernisierung zu dokumentieren, sollten IT-Manager klare Ziele definieren und den Ist-Zustand mit dem geplanten Soll-Zustand regelmäßig abgleichen. Die dafür notwendigen Funktionen liefert eine DCIM-Software (Data Center Infrastructure Management). Einige der am Markt verfügbaren DCIM-Lösungen sind für die Überwachung kompletter Rechenzentren ausgelegt und bieten daher einen sehr breiten Funktionsumfang. Rittal liefert mit der Lösung „RiZone“ eine schlanke und modular aufgebaute DCIM-Anwendung, um damit beispielsweise den Energieverbrauch der IT zu optimieren. Mit der Lösung können lassen sich die Systeme auch dauerhaft überwachen, wodurch sich die Ausfallsicherheit verbessert.

Baustein: Cloud

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IT-Experten und Industrieanalysten sehen in Cloud-Infrastrukturen die Zukunft für den IT-Betrieb. Wichtig ist hierbei, eine technologieübergreifende und herstellerunabhängige Managementplattform für die zugrundeliegende Infrastruktur zu nutzen. Beispielsweise mit der Software „OpenStack“ gelingt ein herstellerneutraler Cloud-Betrieb. Über offene API-Schnittstellen ist damit eine effiziente Integration von anderen IT-Systemen und Technologien möglich. So lassen sich viele Produkte des Cloud-Ökosystems integrieren, wie die Open-Source-Lösungen Hadoop oder „MapR“, mit deren Hilfe Unternehmen leistungsfähige Big-Data-Plattformen aufbauen können. Darüber hinaus muss ein Wandel in den Köpfen der IT-Manager stattfinden: Anstatt jeden IT-Service selbst zu leisten, sollte sich die IT-Organisation als Service- Broker aufstellen und gezielt immer mehr Leistungen schrittweise aus der Cloud beziehen und diese auch aktiv den Fachbereichen anbieten. Damit gelingt es, die Anforderungen der Fachabteilungen flexibel umzusetzen und die Kosten für den IT-Betrieb zu senken.

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