Schnell einsatzbereit und höchst flexibel Das (Dell-)Rechenzentrum aus der Box

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Ein Rechenzentrum aufzubauen oder zu erweitern, ist extrem aufwendig, und häufig fehlen auch geeignete Grundstücke oder Räumlichkeiten. Was also tun, wenn der Platz in bestehenden Anlagen knapp wird oder kurzfristig IT-Ressourcen am Edge gebraucht werden? Eine Lösung sind „Modular Data Center“ (MDC), die sich individuell ausstatten und binnen weniger Wochen in Betrieb nehmen lassen.

Der Bedarf an Rechenleistung und Speicherkapazitäten wächst überall, nicht zuletzt dank moderner KI-Lösungen und neuer Anwendungsfälle an der Edge. Dies führt zu einem wachsenden Druck auf Rechenzentren, da diese mehr und mehr IT-Ressourcen bereitstellen müssen, und das häufig genau dort, wo Daten generiert werden – in Produktionsumgebungen, auf Baustellen oder in einzelnen Filialen und Niederlassungen.

Doch der Bau eines neuen Rechenzentrums oder die Erweiterung einer bestehenden Anlage dauert bestenfalls 18 bis 24 Monate, erfordert zahlreiche Genehmigungen und stellt für Unternehmen eine nicht unerhebliche finanzielle Belastung dar. Zudem fehlen oft geeignete Grundstücke.

Selbst die Einrichtung eines Server-Raums in einem vorhandenen Gebäude ist keine Kleinigkeit, da Kühl- und Brandschutzkonzept einer sorgfältigen Planung bedürfen und in der Regel einige Baumaßnahmen nach sich ziehen. Schneller und einfacher lassen sich IT-Ressourcen mithilfe Modular Data Center (MDC) bereitstellen.

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Diese sind in sich geschlossene Systeme, die sämtliche Komponenten eines Rechenzentrums mitbringen – neben den IT-Systemen auch die unterbrechungsfreie Stromversorgung (USV), Klima- und Brandschutztechnik sowie Sicherheitssysteme für die Zutrittskontrolle und Video-Überwachung. Das alles steckt in Containern, die binnen weniger Wochen eingerichtet und in Betrieb genommen werden können und eigenständig funktionieren. Lediglich die Stromversorgung und Internet-Anbindung kommen von außen.

Edge Computing treibt die Nachfrage an

Ganz neu ist die Idee nicht, Rechenzentren aus einzelnen Modulen zu errichten. Schon 2011 baute beispielsweise Microsoft in Longmont, Colorado, ein komplettes Hochleistungsrechenzentrum für seine „Bing Maps“ aus Modulen auf – in gerade mal 60 Tagen. Inzwischen nutzen Unternehmen aller Branchen und Größen solche Lösungen, um wachsenden Anforderungen bei der Datenspeicherung und Datenverarbeitung gerecht zu werden.

Industrie-Unternehmen schaffen durch das Aufstellen von einem oder mehreren Containern neben der Fabrikhalle die Voraussetzungen für eine digitale Steuerung und Überwachung ihrer Fertigung. Andere Unternehmen setzen auf vorfabrizierte Rechenzentren, um ihre IT-Kapazitäten schnell zu erweitern oder unkompliziert Hochverfügbarkeitskonfigurationen mit Georedundanz aufzubauen, oder sie nutzen die Systeme als temporäre Rechenzentren unter anderem auf Großbaustellen oder während des Umbaus von Bestandsrechenzentren.

Laut dem Marktforschungsunternehmen Spherical Insights wird der weltweite Markt für modulare Rechenzentren von 21,34 Milliarden Dollar im vergangenen auf 107,96 Milliarden Dollar im Jahr 2032 wachsen – ein jährliches Plus von 17,6 Prozent. Einer der Treiber dabei sind Edge-Anwendungsfälle, bei denen es nicht nur um kurze Reaktionszeiten etwa bei Produktionsstörungen geht, die eine Datenverarbeitung direkt vor Ort notwendig machen. Häufig wollen Unternehmen auch die hohen Kosten einer Datenübertragung in die Cloud oder in ein zentrales Rechenzentrum vermeiden – oder auch dann auf kritische Anwendungen zugreifen können, wenn die Internet-Verbindung ausfällt.

Individuelle Lösungen von klein bis groß

Modulare Rechenzentren sind individuelle Lösungen, die genau auf die Anforderungen eines spezifischen Unternehmens zugeschnitten sind. Der Einstieg ist in der Regel schon mit einer kleinen Box möglich, die etwa ein halbes Rack aufnimmt und eine IT-Leistung von wenigen Kilowattstunden bereitstellt. Nach oben sind dem Ganzen kaum Grenzen gesetzt, denn Container mit 100 Racks lassen sich problemlos zu größeren Einheiten verbinden.

Hier zeigt sich ein weiterer Vorteil des Konzepts: Die Rechenzentren in Containern und Boxen sind nicht nur schnell einsatzbereit, sondern bieten auch ein Maximum an Flexibilität und Skalierbarkeit. Werden die IT-Ressourcen knapp, lässt sich leicht ein weiteres Modul anbauen. Bei Bedarf könnte das gesamte Rechenzentrum – anders als ein klassischer Rechenzentrumsbau – sogar umziehen.

In den Boxen oder Containern sind die IT-Systeme gut vor Hitze, Staub, Wasser und Vibrationen geschützt, sodass sie sich problemlos in oft rauen Edge-Umgebungen einsetzen lassen. Unternehmen können Standard-Server, Standard-Speichersysteme und Standard-Netzwerkkomponenten nutzen und diese mit ihren gewohnten System-Management-Tools verwalten – spezielle Rugged-Systeme sind zumeist nicht notwendig.

Die Kühlung

Gekühlt wird dabei zumeist durch eine freie Kühlung mit Außenluft, die über einen Kaltgang zur Frontseite der IT-Systeme geleitet wird, damit sie sich nicht mit der auf der Rückseite ausströmenden und gezielt abgeführten Warmluft vermischt. Dadurch sind modulare Rechenzentren sehr Energie-effizient und erreichen eine PUE (Power Usage Effectiveness) von etwa 1,1.

Das heißt: Für jede Kilowattstunde Strom, den die IT verbraucht, fallen nur 0,1 Kilowattstunden für die umliegende Rechenzentrumstechnik an. E-Bay erreichte mit einem vor rund zehn Jahren installierten MDC sogar eine PUE von nur 1,043, und das im Sommer im eher heißen Phoenix, Arizona. Zum Vergleich: Herkömmliche Rechenzentren haben heute meist eine PUE zwischen 1,3 und 1,5.

Natürlich können die vorab fabrizierten Rechenzentren bei Bedarf auch mit Klimasystemen ausgerüstet werden, um die zugeführte Luft zu kühlen, sollte sie zu warm sein. Ebenso lassen sich die Server mit einer direkten Flüssigkühlung ausstatten, was vor allem in Umgebungen mit sehr hoher Leistungsdichte – etwa im HPC-Bereich oder für KI-Anwendungen – eine effiziente Wärmeableitung erlaubt.

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Dabei sitzen von einer Kühlflüssigkeit durchströmte Kühlkörper auf den CPUs, GPUs und anderen Hitze produzierenden Komponenten. Über einen Wärmetauscher im oder am Rack wird die Abwärme dann in einen weiteren Kühlkreislauf übertragen und aus dem Rechenzentrum geleitet.

Aufeinander abgestimmte Bauteile und Komponenten

Durch die hohe Energie-Effizienz sind MDC-Rechenzentren nachhaltig und wirtschaftlich im Betrieb. Zudem sparen sie durch ihre kompakte Form viel Platz und benötigen weniger Fläche als ein normaler Rechenzentrumsbau. Sie laufen außerdem sehr stabil, da alle Bauteile und Komponenten vom Hersteller so ausgewählt werden, dass sie gut zusammenspielen, und im Werk alles vorkonfiguriert und getestet wird.

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