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Die Besonderheiten von Edge Datacenter ASHRAE gibt Sicherheitshinweise für kleine Rechenzentren an der Edge

Autor / Redakteur: lic.rer.publ. Ariane Rüdiger / Ariane Rüdiger

Bei Edge Datacenters entstehen hinsichtlich der Sicherheit und Verfügbarkeit neue Herausforderungen. Mit diesen hat sich der Berufsverband der amerikanischen SHK-Ingenieure ASHRAE (American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers) in einer technischen Handreichung auseinandergesetzt.

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Edge-Rechenzentren befinden sich oft in rauen Umgebungen
Edge-Rechenzentren befinden sich oft in rauen Umgebungen
(Bild: IDC)

Kleine Edge Datacenter sind aktuell sehr gefragt. Laut dem Marktforschungsunternehmen Global Market Insights betrug das weltweite Volumen hier 2019 rund 5,5 Milliarden Dollar. 2026 sollen es bereits 20 Milliarden Dollar sein. Das entspräche einer durchschnittlichen Wachstumsrate von 23 Prozent. Noch schneller soll Software zum Remote-Management von Rechenzentren (DCIM, Datacenter Infrastructure Management) wachsen: um 28 Prozent jährlich.

Laut IDC werde, so eine Studie vom Februar des laufenden Jahres, die Hälfte der kritischen Infrastruktur von Unternehmen am Edge implementiert. Die Zahl der Applikationen, die am Edge laufen, soll sich im selben Zeitraum verachtfachen.

Treibende Anwendungen sind automatisiertes Fahren, IIoT/Industrie 4.0, Smart Homes, Smart Grids und Smart Cities, um nur einige zu nennen. Denn für diese Applikationen braucht man eine erzeugungsnahe Verarbeitung der Daten. Alles andere würde zu lange dauern.

Schwierige Umgebungsbedingungen

Die nahe bei den Datenerzeugern angesiedelten Rechenzentren können unterschiedlich groß sein, Cloud-Funktionen anbieten oder auch nicht. Viele kleine Edge Datacenter werden nicht innerhalb von Gebäuden stehen.

Solche müssen also unter Umständen schwierigeren Außenbedingungen widerstehen, obwohl sie gleichzeitig weniger robust sind. Oft wird es sich nämlich nur um Schaltschrank-ähnliche Gebilde in der Größe einer Telefonzelle mit nur einem IT-Rack handeln, nicht um ein gemauertes Gebäude.

Das bedeutet, dass Sicherheit und Verfügbarkeit besonders wichtige Themen sind. Nun hat das ASHRAE Technical Committee (TC) 9.9, in einem technischen Bulletin Vorschläge gemacht, wie Ausfälle und Probleme verhindert werden können.

Gerätegarantien sorgfältig lesen

Hitze, Kälte, Feuchte und Staub lassen sich an Edge-Datacenter-Standorten unter freiem Himmel nicht steuern, nur fernhalten: Soll eine Ölpipeline in der Wüste überwacht werden, muss man mit Staub rechnen, an Straßen mit partikelgesättigten Autoabgasen, an der See mit korrodierender Salzgischt und feuchtkalter Luft und fast überall mit ungeschützter Einwirkung von Hitze oder Regen aufs Rechenzentrumsgehäuse.

Da können schnell die Garantiebedingungen der im Edge-Datacenter befindlichen Dokumente gesprengt werden. Denn diese sind auf die in der Gerätespezifikation angegebenen Betriebsparameter bezogen. Sie nennen beispielsweise Betriebstemperaturen, Luftfeuchtigkeit und manchmal auch die Geschwindigkeit, mit der sich die Temperatur verändert.

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en passant - ein Kommentar von Ulrike Ostler

Diese Zahl kennt fast jeder, der sich mit Datenerfassung, Rechnen, Aggregieren und Logik ausführen an der Edge befasst: Laut Gartner werden bis zum Jahr 2025 mehr als 75 Prozent der von Unternehmen generierten Daten außerhalb des traditionellen Rechenzentrums oder der Cloud erstellt und verarbeitet werden. Stattdessen wird ein Teil dieser Daten von so genannten Edge-Rechenzentren verarbeitet werden.

Und spätestens dann taucht die Frage nach einer Definition auf: Ist Edge das, was im Enterprise-Rechenzentrum stattfindet, doch vielleicht beim Co-Location-Anbieter? Wie groß ist ein Edge Datacenter?

Ja, Edge, die Datenerhebung- und Verarbeitung am Netzwerkrand, ist nicht neu, und kennt jeder, der ein Handy oder Laptop benutzt. Und Edge ist ein etwas subjektiver Begriff – jedes Unternehmen definiert für sich, was für dieses die Kern-IT ausmacht und was am Rand erledigt werden kann.

Das Fundstück

Doch die ASHRAE-Empfehlungen enthalten im Vorwort eine Komponente, die ganz wesentlich für eine weitere Entwicklung ist; fast schon beiläufig, en passant, eine valide Definition, die die Gemeinsamkeit früherer Interpretation von Edge mit der heutigen Bedeutung verbindet: Edge-Rechenzentren können Cloud-ähnliche Funktionen ähnlich denen in zentralisierten Rechenzentren bieten, jedoch mit viel geringerer Latenzzeit und geringeren Datentransportkosten aufgrund ihrer Nähe zum Endbenutzer. Dr. Thomas King, CTO des DE-CIX, formuliert das so: „Latenz ist die neue Währung.“

Mehr Rechnen am Netzwerkrand bedeutet aber auch viel mehr Edge-Rechenzentren und eine neue Klasse an Rechenzentren, kleine in sich geschlossene Systeme, IT, die Kühlung, Stromversorgung und eine möglichst große Autarkie in sich birgt. Die werden, wie auch andere Datacenter die großen Cloud-Rechenzentren, die die Grundlage für die IT-Verarbeitung und Speicherung bilden, ergänzen. Planung und Wartung diese neuen Mini- und Micro- oder gar Pico-Rechenzentren, die von halbgesteuerten oder sogar unkontrollierten externen Umgebungen umgeben sind, brauchen besondere Aufmerksamkeit.

Urike Ostler

Werden solche Konditionen nachweislich nicht eingehalten, gilt die Garantie nicht mehr, egal, wie alt die Systeme sind. Und natürlich können Verfügbarkeit, Leistung, Lebensdauer und elektrische Sicherheit (Entladungen) der Geräte durch entsprechende Außeneinflüsse beeinträchtigt werden. Auch die Korrosion geht schlimmstenfalls schneller als üblich.

Deshalb rät ASHRAE als erstes, die Garantiebedingungen aller Komponenten im Edge-Datacenter sorgfältig zu studieren und sich dann die Umgebungsbedingungen am Standort genau anzusehen. Denn der Wartungsvorgang selbst kann schlimmstenfalls zum Bruch der Garantiebedingungen führen, wenn etwa durch die geöffnete Tür schnell sehr heiße, kalte, feuchte oder staubige Luft hereindringt. Je kleiner der Edge-Knoten, desto größer ist diese Gefahr.

Risiko schneller Temperaturwechsel

ASHRAE definiert als maximal erlaubten Temperaturwechsel 20 Grad Celsius innerhalb einer Stunde und maximal 5 Grad Celsius in 15 Minuten. Dabei soll der Temperaturwechsel auch hier kontinuierlich und nicht plötzlich erfolgen.

ASHRAE empfiehlt deshalb, eine Tageszeit für die Wartung zu wählen, zu der die Umgebungsbedingungen günstig sind, und wenn möglich eine Personenschleuse einzusetzen. Ist das Edge Datacenter dafür zu klein, hilft auch schon ein Zelt mit einem Heizaggregat, wenn draußen eisige Temperaturen herrschen. Denn sonst ist Kondensation im Geräteinneren zu befürchten.

Dem Markt für Edge-DC wird in nächster Zeit rasantes Wachstum prognostiziert
Dem Markt für Edge-DC wird in nächster Zeit rasantes Wachstum prognostiziert
(Bild: General Market Insights)

Muss ein Gerät auch nur kurz entnommen werden, ist unter Umständen zuvor Rücksprache mit dem Hersteller zu halten. Außerdem sollte man mittels portabler Geräte während des Wartungsvorgangs Temperatur und Feuchtigkeit überwachen.

Edge Datacenter gefährden die Energie-Effizienz

Weitere Aspekte sind weniger offensichtlich: Edge Datacenter können die Energie-Effizienz der Rechenzentrumsausstattung von Unternehmen nach unten drücken, da sie durch ihre Größe weniger von Skaleneffekten profitieren als große Anlagen.

Energieversorgung und Luftkonditionierung befinden sich meist im selben Raum wie die Rechner, ein zusätzliches Risiko. Auch kann die Stromversorgung kann am Standort weniger sicher sein als bei größeren Rechenzentren, was berücksichtigt werden muss. Stromversorgung und Klimatisierung müssen oft trotz begrenzten Raums doppelt ausgelegt werden.

Filter sind zumeist unentbehrlich

Die Redundanzen in der IT-Geräte-Ausstattung sind in Edge DC meist geringer und redundantes Equipment lässt sich nicht separieren. Sind Batterien vorhanden, beispielsweise als Teil einer USV, ist es wegen der räumlichen Nähe zum IT-Equipment um so wichtiger, sie fachgerecht zu belüften, zu warten und vor Bränden zu schützen.

Pflanzenpollen oder Abgase können erhebliche Probleme bereiten. Filtereinrichtungen helfen zwar, brauchen aber je häufiger Wartung, desto schmutziger die Umgebung ist. Überwachung aus dem Hintergrund ist sinnvoll, um Filter immer dann zu reinigen und auszuwechseln, wenn sie verschmutzt sind.

Ausreichende Filter müssen laut ASHRAE MERV (Minimum Efficiency Reporting Value) 11 oder 13 erfüllen, die für im Edge Datacenter zirkulierende Luft MERV 8. Außerdem sollte der Differenzdruck über die Luftfilter aus dem Hintergrund überwacht werden.

Korrosionsmessungen sind unabdingbar

Ist das Edge Datacenter gasförmigen Verschmutzungen ausgesetzt, sind auch Korrosionsmessungen mit Metallplättchen oder über spezielle Monitoring-Systeme erforderlich. Die Korrosion soll pro Monat bei Silber unter 200 Angstrom, bei Kupfer unter 300 Angstrom bleiben.

Ein typisches Edge-DC für ein Rack von vorn und von der Seite
Ein typisches Edge-DC für ein Rack von vorn und von der Seite
(Bild: IDC)

Sinnvoll, so ASHRAE, sei gerade wegen der möglicherweise schlecht zugänglichen Standorte von Edge Datacenter die Implementierung von DCIM-Software. Sie sollte zumindest die Werte für Temperatur, Feuchtigkeit, Korrosionsrate und Funktion der Geräte liefern, Wassereinbrüche, Feuer oder Einbruchsversuche erkennen und entsprechende Alarme generieren.

Die Software sollte direkt in die Firmware der Geräte implementiert sein und Automatisierungsmechanismen besitzen, so dass in definierten Fällen die Geräte automatisch heruntergefahren werden, ehe es zu katastrophalen Entwicklungen kommt.

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Das Fazit der Autorin

Da die große Zeit des Edge-Rechenzentrums erst beginnt, dürfte dies wohl kaum das letzte Wort in Sachen Sicherheit und Wartung gewesen sein. Wahrscheinlich werden erst die Erfahrungen im Betrieb zeigen, wo die größten Bedrohungen und Risiken liegen und zu einem entsprechenden Nachsteuern der Regeln und Normen führen. Die ASHRAE-Vorgaben zu berücksichtigen empfiehlt sich in jedem Fall, will man den Schutz seiner Gerätegarantien im Notfall in Anspruch nehmen.

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Über den Autor

lic.rer.publ. Ariane Rüdiger

lic.rer.publ. Ariane Rüdiger

Freie Journalistin, Redaktionsbüro Rüdiger