Eine Schlüsselrolle in der vernetzten Datenwelt spielen Rechenzentren. In ihnen verbinden sich IT- und Infrastrukturwelt. Denn entscheidend ist nicht nur, die Daten zu verarbeiten, zu speichern und zu schützen, sondern auch die Gebäude, in denen die Rechner stehen, zu sichern und effizient zu betreiben. Die Voraussetzung dafür sind leistungsfähige Systeme für das Management von Gebäudeinfrastrukturen und -technik.
Mit dem Wandel in der IT-Welt gehen enorme technische Herausforderungen einher. Allein der Datenverkehr mit mobilen Devices wächst jährlich um mehr als 50 Prozent. Per Oktober 2013 gab es eine Million Apple-Apps und 500.000 Google-Apps. Längst ist das Exabyte – eine Ziffer mit 18 Nullen – zur gängigen Dateneinheit geworden. Für den Alltag eines Rechenzentrumsverantwortlichen heißt das: Nach drei bis fünf Jahren entsprechen seine IT- Systeme nicht mehr den aktuellen Anforderungen und müssen erneuert werden.
Infrastrukturen im Zeichen der Verdichtung
Die Gebäudeinfrastrukturen eines Rechenzentrums wie Computerräume oder Stromversorgung können jedoch nicht im selben Tempo erneuert werden. Denn ihr Lebenszyklus ist mit typischerweise fünfzehn bis zwanzig Jahren deutlich länger als derjenige der IT-Komponenten. Diese Situation wird gerade in Rechenzentren offensichtlich, wo sich IT-Welt und Infrastrukturwelt verbinden. Eine technische Antwort auf dieses Dilemma lautet »Verdichtung«: Kompakte Blade- Server liefern hohe Rechenleistungen auf vergleichsweise engem Raum. Die Kehrseite: Die Blades haben einen hohen Energiebedarf, so dass der Stromkonsum pro Quadratmeter steigt – und mit ihm das Risiko für Überhitzung oder gar Brand.
Weil die Gebäudeinfrastruktur die kontinuierliche Aufstockung der Rechenleistung unterstützen muss, muss auch sie skalierbar sein. Dem Infrastrukturmanagement kommt dabei eine zentrale Bedeutung zu. Welche genau, darüber entscheidet auch das individuelle Geschäftsmodell eines Rechenzentrums. Nutzt ein Unternehmen sein Rechenzentrum ausschließlich selbst, ist das Management vergleichsweise einfach: Im Idealfall ist die Serverstruktur einheitlich, der Energieverbrauch gleichmäßig und gut planbar, der physische Zutritt auf eine klar definierbare Mitarbeitergruppe begrenzt. Ähnliches gilt für die Rechenzentren großer Internetunternehmen, weil diese ihre IT oft stark standardisiert haben.
Spagat zwischen IT-Welt und Infrastrukturwelt
Anders ist es bei Anbietern von so genannten Hosted Managed Services oder bei Colocators, oder kurz Colos. Sie stellen anderen Unternehmen Rechnerkapazitäten und deren Betrieb zur Verfügung – oder auch nur die Räumlichkeiten zum Aufstellen eigener Rechner. Daher kann der Bedarf an Platz und Energie auftragsabhängig stark schwanken. Außerdem ist bei den Colos der Kreis der Personen, die das Rechenzentrum betreten dürfen, in der Regel größer und komplexer zu verwalten. Denn ein Kunde muss Zutritt zu den eigenen Servern haben und dies womöglich rund um die Uhr, darf jedoch keinesfalls die IT-Komponenten eines anderen Kunden manipulieren können.
Je heterogener die IT-Infrastruktur eines Rechenzentrums, desto wichtiger ist somit ein gutes Infrastruktur- und Asset-Management. Umgekehrt gilt: Je homogener die IT-Komponenten in einem Rechenzentrum, desto größer sind die Optimierungsmöglichkeiten. Um diese auszuloten und umzusetzen, braucht es nicht nur Expertise in der Gebäudeinfrastruktur, -technik und -automatisierung, sondern auch umfassendes Branchenwissen um die Prozesse in und das Management von Rechenzentren.
Fabriken des 21. Jahrhunderts
Der sichere und effiziente Betrieb von IT-Infrastrukturen weist viele Analogien zum Betrieb klassischer Industrie-Infrastrukturen auf. Man kann daher Rechenzentren mit gutem Grund als »Fabriken des 21. Jahrhunderts« bezeichnen. Hier wie dort geht es darum, industrietypische Prozesse und Workflows zu verstehen und sie mit durchgängigen, integrierten Lösungen zu unterstützen und zu automatisieren.
»Integriert« heißt in diesem Zusammenhang, dass alle Einzelgewerke nahtlos und technisch transparent ineinandergreifen. Siemens bietet spezifisch für Rechenzentren einen lösungsorientierten Ansatz, bei dem nicht einzelne Komponenten betrachtet, sondern ein Paket aus verschiedenen Komponenten geschnürt wird. »Integriert« kann zudem heißen, dass sich bei der Umsetzung solcher Lösungen vielfältige Kompetenzbereiche ergänzen müssen. Daher erweitert Siemens seine Kernkompetenzen rund um Gebäudetechnik und Energieeffizienz durch die Kooperation mit ausgewählten Partnern aus dem Infrastruktur- wie auch dem IT-Bereich und bindet bei Bedarf deren Drittprodukte in sein eigenes Lösungsportfolio ein.
Die in einem Rechenzentrum eingesetzten Systeme und Anlagen müssen höchsten Ansprüchen an die Verfügbarkeit genügen, vergleichbar mit der hohen Priorität, die der Ausfallsicherheit in der industriellen Produktion zukommt. Rechenzentren müssen täglich rund um die Uhr und unterbrechungsfrei funktionieren – Business Continuity ist hier das Stichwort. Dies mit gutem Grund: Fällt die Datenverarbeitung aus, kommt es in allen Branchen über kurz oder lang zum Geschäftsstillstand, möglicherweise mit fatalen Folgen.
Eingreifen, bevor Schaden entsteht
Integrierte Gesamtlösungen erlauben die professionelle Steuerung und das transparente Management der komplexen Abläufe und Prozesse der Rechenzentrumsinfrastruktur. Was das in der alltäglichen Praxis bringt, verdeutlicht folgendes Beispiel: Weisen etwa die Energieverbrauchsdaten auf einen punktuell erhöhten Stromverbrauch hin oder signalisieren die Sensoren eine außergewöhnliche Wärmeentwicklung in einer bestimmten Zone des Rechenzentrums, kann dies ein Frühindikator für eine Störung sein oder ein Anzeichen für ein Schadensereignis wie einen Brand. In dem Moment lassen sich Gegenmaßnahmen frühzeitig einleiten, noch ehe größerer Schaden entstehen kann.
Die Desigo-Produktfamilie von Siemens übernimmt das übergreifende Management, die Kontrolle und die Automatisierung der Rechenzentrumsinfrastruktur. Dazu zählen Energie- und Gebäudemanagement, Brandschutz und Gebäudeüberwachung. Diese Applikationen ermöglichen zudem Visualisierungen in 3D, respektive sogar 4D, indem eine dreidimensionale Visualisierung mit zusätzlichen Informationen wie Temperatur oder Stromverbrauch ergänzt wird.
Zusätzlich kann Siemens‘ DCIM-Software (Data Center Infrastructure Management) Datacenter Clarity LC genutzt werden, um Facility- und IT-Management zu verknüpfen und Daten und Informationen aus verschiedenen Systemen zusammenzuführen. Nebst Asset-Management- Funktionalität und 3D-Modellierung des Rechenzentrums bietet die Software auch Simulationen, um aufzuzeigen, wie sich Änderungen an der IT-Landschaft auf die Gebäudetechnik auswirken würden. Soll zum Beispiel zusätzliche Serverhardware aufgestellt werden, um die Rechenleistung hochzuschrauben, ermittelt die Software die Auswirkungen auf den Energieverbrauch oder berechnet, wie die Kühlleistung angepasst werden muss.
Optimierter Energiebedarf
Nicht nur wegen ihrer energiehungrigen Server, sondern auch aufgrund der gebäudetechnischen Anlagen, die für den unterbrechungsfreien Betrieb erforderlich sind, gehören Rechenzentren zu den größten Stromverbrauchern überhaupt. Schätzungen gehen davon aus, dass sie für rund zwei Prozent des weltweiten Energiekonsums verantwortlich sind. Die Energiekosten machen denn auch den Löwenanteil an den Betriebskosten eines Rechenzentrums aus. Legt man die Infrastruktur energieeffizienter aus, können die Opex-Kosten demnach signifikant sinken. Als Kenngröße für Energieeffizienz wird der so genannte PUE-Wert (Power Usage Effectiveness) herangezogen. In gemäßigten Klimazonen gilt heute ein PUE von 1,2 bis 1,3 als sehr gut.
Der wohl relevanteste Faktor bei der energetischen Optimierung des Rechenzentrumbetriebs ist die effiziente Kühlung, auf deren Konto bei Standorten in Mitteleuropa bisher 30 bis 40 Prozent des gesamten Energieverbrauchs gehen. Desigo unterstützt nicht nur verschiedene Kühlsysteme und -konzepte, sondern auch die Integration weiterer Infrastrukturkomponenten und managt diese.
Ohne Strom geht gar nichts
Strom ist das Lebenselixier jedes Rechenzentrums. Da die Stromversorgungsunternehmen keine ununterbrochene Verfügbarkeit garantieren, ist es Aufgabe des Rechenzentrumsbetreibers, sich gegen Ausfälle bestmöglich abzusichern, indem er die Stromverteilung redundant auslegt und mit USV-Anlagen und Generatoren ergänzt. Es versteht sich von selbst, dass die Auslegeordnung ganzheitlich und gemäß der Tier-Level-Zertifizierung, die das Rechenzentrum erreichen möchte, konzipiert werden muss. Zusätzlich zu ihren primären Funktionen sollen die Komponenten im Stromnetz die Risiken, die generell mit Strom verbunden sind, möglichst minimieren. Mitarbeiter sollen im Arbeitsalltag geschützt und Brandgefahren minimiert werden. Bus-Stromverteilsysteme beispielsweise bieten nicht nur Flexibilität für den Betrieb, sondern senken zudem auch das Brandrisiko.
Im laufenden Betrieb muss das Stromversorgungssystem ständig überwacht werden, um unter anderem den Verbrauch oder die Versorgungsqualität zu kontrollieren. Diese Werte werden punktuell an verschiedenen Orten im Stromnetz gemessen und zum Teil für spätere Analysen aufgezeichnet. Bei Abweichungen von Sollparametern können diese Messewerte sogar Alarm auslösen. Auch für die elektrische Energieversorgung in Rechenzentren bietet Siemens ein breites Produktportfolio, das die Forderungen nach Verfügbarkeit und Ausfallsicherheit ideal unterstützt.
Brände im Keim ersticken
Tatsächlich sind Brände die häufigste Ursache für Betriebsunterbrechungen in Rechenzentren. Sie entstehen zum Beispiel aus Schwelbränden in der Verkabelung. Dies zu vermeiden, ist nicht nur eine zentrale Aufgabe im Bereich der objektorientierten Sicherheit, sondern auch in allen Ländern gesetzlich vorgeschrieben. Siemens bietet hierfür spezifische Brandschutzlösungen für Rechenzentren. Das Ziel dabei ist immer, einen entstehenden Brand möglichst früh zu erkennen und wirkungsvoll zu bekämpfen.
So genannte Ansaugrauchmelder (Aspirating Smoke Detectors, ASD), die in den Rechnerräumen installiert werden, ziehen dazu permanent über ein Ansaugrohrnetz Luftproben und untersuchen sie auf Rauchpartikel. Erkennt der Melder einen Brand, kommen automatische Gaslöschsysteme zum Einsatz. Sie fluten den Raum in kürzester Zeit mit einem Löschgas. Löschwasser ist nicht geeignet, denn es könnte die empfindliche IT-Hardware schädigen.
In seltenen Fällen können die Festplatten in Rechenzentren sogar durch Gaslöschanlagen gestört werden, äußerst selten kann es gar zu partiellen Ausfällen kommen. Siemens-interne ebenso wie unabhängige Untersuchungen zeigen, dass dies auf den vergleichsweise hohen Schalldruck zurückzuführen ist, den eine konventionelle Gaslöschanlage bei der Flutung erzeugt, wobei nicht selten Schallpegel von 13-0 dB erreicht werden – vergleichbar mit einem startenden Kampfflugzeug. Siemens beugt der potenziellen lärmbedingten Schädigung der Festplatten mit der spezifischen Löschdüse Sinorix Silent Nozzle vor. Sie ist so ausgelegt, dass der Geräuschpegel während der Löschung auf einem für Festplatten ungefährlichen Niveau von unter 100 dB bleibt. Die Löschmittelverteilung wird davon nicht beeinträchtigt. Zudem wird der Gasausstoß und somit der Lärm in eine vordefinierte Richtung gelenkt, so dass auch dies lärmabhängigen Problemen für Festplatten vorbeugt.
Sicherheit für den guten Ruf
Anders als die gesetzlichen Brandschutzvorgaben definieren Unternehmen Standards für die aktive Absicherung ihrer Rechenzentren in der Regel selbst und sehr individuell. Das heißt aber nicht, dass diese Standards – vom Zutrittsberechtigungssystem über Einbruchsschutz bis hin zur weitläufigen Campus-Überwachung – weniger hoch sind.
Gerade für Rechenzentren, die ihre Services Dritten anbieten, ist die physische Sicherheit außerordentlich wichtig. Denn das Sicherheitsniveau trägt entscheidend zum positiven Image eines Rechenzentrums bei. Vielleicht noch wichtiger ist der Umkehrschluss: Ein Hoster, in dessen Gebäuden und Infrastrukturen es zu sicherheitsrelevanten Versäumnissen gekommen ist, verliert schnell seinen guten Ruf und damit die Grundlage für sein Geschäftsmodell.
Entsprechende sicherheitstechnische Einrichtungen setzen Kunden also geradezu stillschweigend voraus – etwa Anlagen zur elektronischen Regelung des Zutritts, Videotechnik oder Einbruchmeldesysteme. Auch solche Komponenten bietet das Siemens-Portfolio für Rechenzentren.