Fix und fertig: Management, Hardware, Kühlung und Kabel

Integrierte Edge mit modularen Datencenter

| Autor / Redakteur: Anna Kobylinska und Filipe Martins* / Ulrike Ostler

Industrie 4.0 liefert einige der Hauptgründe für das Edge-Computing und damit den Hintergrund für integrierte Systeme - von der IT bis zu den passenden und vorab konfigurierten Racks und Management-Systemen. Rittal macht es im Werk Haiger vor von Robertereinsätzen bis zum Edge-Rechenzentrum im Container.
Industrie 4.0 liefert einige der Hauptgründe für das Edge-Computing und damit den Hintergrund für integrierte Systeme - von der IT bis zu den passenden und vorab konfigurierten Racks und Management-Systemen. Rittal macht es im Werk Haiger vor von Robertereinsätzen bis zum Edge-Rechenzentrum im Container. (Bild: Rittal GmbH & Co. KG)

Der Trend hin zu kompakten, mobilen und modularen Rechenzentren für die Edge hat bereits vor ein paar Jahren angefangen. Neuerdings nimmt auch die Nachfrage nach diesen integrierten IT-Infrastruktureinrichtungen an Fahrt auf.

„Geht man von aktuellen Marktprognosen aus, wird die Anzahl von Edge-Standorten in den kommenden Jahren rasant ansteigen“, beobachtet Michel Arres, Vice President Secure Power Division DACH bei Schneider Electric GmbH, im Interview mit DataCenter Insider.

Michel Arres, Vice President Secure Power Division DACH and Benelux bei Schneider Electric GmbH
Michel Arres, Vice President Secure Power Division DACH and Benelux bei Schneider Electric GmbH (Bild: © Andreas Schebesta)

Gartner-Analysten prognostizieren, dass bis zum Jahre 2022 satte 50 Prozent der Datenverarbeitung an der Netzwerkkante stattfinden soll.

Skalierbarkeitsengpässe aufheben

Als wichtigste Hintergründe für das Wachstum nennt Arres die Zunahme an latenzkritischen Anwendungen, unter anderem im Bereich Mobile Edge, und das massive Datenaufkommen im Zusammenhang mit IoT und Industrie 4.0. Aus Gründen der Skalierbarkeit setzten viele Betreiber demnach auf eine Kombination aus hyperkonvergenten Server-Systemen und herstellergeprüften Referenzdesigns für Micro-Rechenzentren.

Schneider Electric kooperiert seit vielen Jahren mit führenden Anbietern von Hyperkonvergenzsystemen. So könne das Unternehmen Betreibern „eine zuverlässige und Energie-effiziente Gesamtinfrastruktur aus aktiver Servertechnik, zuverlässiger Stromversorgung und Cooling bereitstellen“, findet Arres.

Ergänzendes zum Thema
 
Das Fazit der Autoren

Kürzlich hat das Unternehmen neue schlüsselfertige Referenzdesigns für aktuelle Edge-Anforderungen in Zusammenarbeit mit Cisco entwickelt. Channel-Partner und Integratoren können diese systemarchitektonischen Entwürfe entweder unverändert nutzen oder optional an die Bedürfnisse ihrer Kunden anpassen und vormontiert liefern.

Dicht gepackt: Dieser APC-Schrank von Schneider Electric mit Cisco UCS im Inneren fällt im Büro gar nicht auf.
Dicht gepackt: Dieser APC-Schrank von Schneider Electric mit Cisco UCS im Inneren fällt im Büro gar nicht auf. (Bild: APC by Schneider Electric)

Durch praktische Tools wie den „Local-Edge-Configurator“ hätten IT-Architekten zudem die Möglichkeit, eine „standardisierte Blaupause für unterschiedliche Anwendungen und Kundenumfelder zu entwerfen“. Diese ließe sich im Bedarfsfall schnell ausrollen und liefere „nachvollziehbare Ergebnisse in Sachen Energieeffizienz und Verfügbarkeit“. Dadurch ließen sich Edge-Projekte viel zuverlässiger kalkulieren, „sowohl was kritische Projektlaufzeiten angeht, aber auch in puncto der Budgetplanung“, resümiert Arres.

Schneider Electric liefert neuerdings die eigene APC-Linie von Micro-Rechenzentren mit der „Hyperflex“-Technologie von Cisco für hyperkonvergente Infrastrukturen aus. Hyperflex soll die Integration von APC-Systemen in bestehende Netzwerkarchitekturen erleichtern und nebenbei auch die einheitliche Durchsetzung von Richtlinien sowie die softwaregesteuerte Verwaltung und Fernüberwachung ermöglichen; APC zeichnet für die Energiezufuhr und Kühlung verantwortlich.

Für das Infrastruktur-Management der Edge-Systeme zeichnet „Ecostruxure IT“ von Schneider Electric verantwortlich. Die Plattform soll inzwischen über 1,6 Millionen Micro-Datacenter und anderen IT-Sachwerten wachen.

Schneider und Cisco offerieren neue Mikro-RZ

Gemeinsam at the edge

Schneider und Cisco offerieren neue Mikro-RZ

27.03.19 - Schneider und Ciscos haben auf dem gerade stattfindenden „Life at the Edge“-Event von Schneider Electric in Boston eine Vertiefung ihre Partnerschaft im Bereich der Mikrorechenzentren mitgeteilt. Gemeinsam unterbreiten sie nun neue Designvorschläge, um APC mit Hyperflex zu verbinden. lesen

Partikelschutz vom Feinsten

Auch die Rittal GmbH & Co. KG aus Herborn ging mehrere strategische Partnerschaften ein, um seine Kunden beim Aufbau modularer hierarchisch vernetzter Datacenter-Architekturen unterstützen. Entsprechende Konzepte reichen von hoch integrierten Edge Datacenter am POS (Point of Sale) über Spine-Datacenter im Lagerhaus bis hin zum Kern-Datacenter in der Zentrale.

Als das einzige Unternehmen weltweit, Rittals eigenen Angaben zu Folge, welches jährlich mehr als eine Million Schaltschränke herstellt, sei das Unternehmen „einzigartig in der Lage, auf fragmentierte Kundenanforderungen zu reagieren“. Das modulare Rittal System unterstützt individuell skalierbare Kombinationen von OT- und IT-Komponenten, von IT-Racks mit Servern und Storage über Kühlung, Stromverteilung, Monitoring bis hin zur Sicherheit.

Auf Nummer Sicher: Zwei Micro-Rechenzentren in je einem Sicherheitssafe von Rittal
Auf Nummer Sicher: Zwei Micro-Rechenzentren in je einem Sicherheitssafe von Rittal (Bild: Rittal GmbH & Co. KG)

Die Zusammenarbeit von Rittal mit der Innovo Cloud GmbH, einem Cloud-Dienstleister aus Eschborn, führte unter anderem zur Entstehung des containerisierten „Rimatrix Edge Datacenter“. Dieses Angebot adressiert unter anderem Smart Government-Anwendungen. Rittal und Innovo sind beides Teil der Friedhelm Loh Group.

Der große Durchblick: Im Inneren eines RDCCs (Rittal Datacenter Container), eines containerisierten Edge-Datencenter von Rittal, beim Stahl-Giganten Thyssenkrupp AG
Der große Durchblick: Im Inneren eines RDCCs (Rittal Datacenter Container), eines containerisierten Edge-Datencenter von Rittal, beim Stahl-Giganten Thyssenkrupp AG (Bild: Rittal GmbH & Co. KG)

In Zusammenarbeit mit HPE und ABB hat Rittal das „Secure Edge Datacenter“ (SEDC) entwickelt. Dieses schlüsselfertige Datacenter bietet nahezu vollständigen Schutz gegen Kleinpartikel und Wasser. Diese beiden Eigenschaften kommen insbesondere in der Industrie 4.0 zum Tragen.

Die Anlagen sind in den Leistungsklassen 5 Kilowatt (kW), 10 kW und 20 kW verfügbar. Die IT-Umgebung reduziert die Latenzzeiten und lässt sich nach individuellen Anforderungen skalieren. Der hohe Vorfertigungsgrad soll die schnelle und sichere Inbetriebnahme vor Ort ermöglichen. Aufgrund der HPE-Vorintegration fallen nur geringe Installationskosten an. Das System wird exklusiv von HPE vertrieben.

In Zusammenarbeit mit Hitachi Information & Telecommunication Engineering (HIENG) hat Rittal das „Hieng Edge Data Center“ entwickelt. Dieses Mikrorechenzentrum mit frei konfigurierbarer Klima-Anlage und optionalen Sicherheits-Features soll für die Erfassung von Produktionsdaten und IoT-Sensordaten optimiert sein.

Auf der Hannover-Messe stellte Rittal neue Kompakt-Schaltschränke sowie Kleingehäuse vor. Eigens für die Produktion dieser neuen Lösungen hat das Unternehmen im mittelhessischen Haiger ein neues Werk für 250 Millionen Euro errichtet. Mit dieser Investition, der größten der bisherigen Firmengeschichte, möchte Rittal die weltweit modernste Produktion von Kompakt-Schaltschränken und Kleingehäusen nach Industrie-4.0-Kriterien geschaffen haben (siehe dazu auch den zweiten Teil dieses Berichtes: „Effizientes Energie-Management an der Edge“; kommt bald)

Rack and Stack: IT-Systeme in Rekordzeit aufstellen

Ob im Ladengeschäft des Einzelhandels, in einer Fabrikhalle der Industrie 4.0 oder im Backoffice einer Bankfiliale, die Prozedur der Inbetriebnahme eines integrierten Micro-Datacenter ist immer mehr oder weniger gleich: Bestellen, hinstellen, auf den Knopf drücken und es fährt hoch. Nein, ganz so einfach ist das natürlich nicht.

Damit das Ganze Aussicht auf Erfolg hat, muss jemand die vormontierten IT-Schränke erst einmal unbeschädigt anliefern. Der Verlust oder ein Defekt an nur einem einzelnen Rack kann leicht in einem finanziellen Rückschlag in Höhe von rund einer Million Euro oder mehr ausarten, rechnet Schneider Electric vor.

Cisco hat noch im vergangenen August die gesamte „APC Netshelter SX“-Produktpalette von Schneider Electric mit Shock Packaging (siehe Bildergalerie) in allen Höhen, Breiten und Tiefen samt Micro-Datacenter als eine validierte Versandlösung zertifiziert für UCS (Cisco Unified Computing System) zertifiziert. Bis dahin verfügte nur APC NetShelter SX mit Shock Packaging in einer Standardgröße über ein UCS-Zertifikat; aktuell ist die gesamte APC-Produktpalette samt 13 vorkonfigurierten SKUs sowie Micro-Datacenter „Xpress SX 24U„“ bis 42U in 24 bis 30 Zoll Breite und 42 bis 48 Zoll Tiefe UCS-konform.

Die Netshelter-Produktreihe von APC bietet unter anderem Schallschutz und Stoßsicherung. Für noch rauere Betriebsbedingungen hat Schneider Electric die „Smart Bunker“-Serie entwickelt; diese Gehäuse bieten eine höhere physikalische Schutzklasse sowie integrierte Kühlung und zusätzlichen Brandschutz (siehe: dazu den zweiten Teil dieses Berichtes).

Netshelter SX Schock Packaging schützt integrierte IT-Systeme mit bis zu 907 kg Gewicht bei dem Transport, der Verladung und der Bereitstellung. Das Gehäuse verfügt über eine stoßdämpfende Palette, eine Verladerampe und eine stoßfeste Hülle. Es wurde entwickelt und getestet für den sicheren Versand von hyperkonvergenten Systemen und vorab bestückten Racks wie dem Cisco Unified Computing System (UCS).

Netshelter und Alternativen

Systemintegratoren können somit UCS-zertifizierte Server in Racks vom Typ Netshelter SX vormontiert mit dem Shock Packaging-Gehäuse- und Verpackungssystem ausliefern. Zusätzlich zur APC-Produktreihe an Edge-Datencentern von Schneider Electric können Netshelter-Schränke Dell EMC „VxBlock“-, Cisco-IBM „Versa Stack“- und Cisco-Netapp „Flexpod“-Systemarchitekturen aufnehmen. Mit der „Infrastruxure“-Architektur von Schneider Electric lassen sich diese Systeme in Multi-Rack-Bereitstellungen integrieren und skalieren.

Dell EMC baut im Übrigen HCI-Lösungen für die Edge mit VMware vSAN für softwaredefinierten Speicher. Diese Edge-Rechenzentren fallen in eine von drei Produktlinien Mobile Edge, IoT-Edge und Enterprise Edge. Die mitgelieferte Management-Lösung „Openmanage“ lässt sich auch in „VMware vCenter“, „Microsoft System Center“ und „BMC Nagios“ integrieren.

Das Gesamtpaket von Schneider Electric soll Risiken verringern, Kosten senken, die Bereitstellung flexibilisieren und die Inbetriebnahme beschleunigen. Zur Verwaltung der Edge-Umgebungen bietet Schneider Electric die Ecostruxure-IT-Plattform mit Cisco UCS-Manager-Integration an. Die Verschmelzung der beiden Software-Produkte schafft eine einheitliche Plattform für die Verwaltung von Daten und die zentrale Überwachung der Energie-Infrastruktur.

Im Inneren eines integrierten Micro-Datacenter für die Edge

Im Inneren eines integrierten Edge-Rechenzentrums sind die Komponenten genau aufeinander abgestimmt; sie müssen sich auch entsprechend als eine Einheit verwalten lassen. APC von Schneider Electric setzt hierbei auf Cisco Hyperflex. Die aktuelle vierte Generation der Technologie, vorgestellt auf der „Cisco Live Barcelona“ im Januar 2019, erweitert die Hyperflex-Plattform um elementare Funktionen für die Bereitstellung innerhalb von Edge-Infrastrukturen.

Cisco Hyperflex bietet eine virtualisierte Serverplattform für eine Reihe von x86-Rack-Mount-Servern der „Cisco UCS HX“-Produktlinie. Es kombiniert die Konvergenz von Compute und Networking von Cisco UCS mit hyperkonvergenter Storage-Software.

Cisco Hyperflex integriert erweiterbare Rechenressourcen, Netzwerkkonnektivität, Hot-Add-fähigen virtuellen Speicher und eine Hypervisor-Plattform zu einem Rundumglücklich-Paket für Edge-Umgebungen, Zweigstellen und andere verteilte Standorte. Hyperflex Edge nutzt vorhandene Top-of-Rack-1GE- oder 10GE-Vernetzung; die Verwendung von UCS-Compute-Only-Knoten wird nicht unterstützt.

Architekturdiagramm von Cisco UCS: Alle Komponenten eines UCS-Systems von Cisco werden als ein einzelnes System verwaltet, ob sie sich in einem Gehäuse befinden oder über mehrere IT-Schränke erstrecken.
Architekturdiagramm von Cisco UCS: Alle Komponenten eines UCS-Systems von Cisco werden als ein einzelnes System verwaltet, ob sie sich in einem Gehäuse befinden oder über mehrere IT-Schränke erstrecken. (Bild: Cisco)

Cisco UCS-Server kombinieren x86-Serverarchitekturen mit Netzwerk-, Speicher und Virtualisierung zu einem integrierten System mit Hilfe von Unified Fabric, Ciscos hauseigener Technologie für programmierbare Netzwerke auf der Basis von ACI. Dieser Stack erlaubt es den Anwendungen, das Verhalten des Netzwerks autark zu steuern.

Cisco UCS setzt auf Cisco Unified Fabric sowohl innerhalb eines Racks als auch über Gruppen von Racks hinweg. Der Verzicht auf Switching innerhalb eines Gehäuses reduziert die Fragmentierung der Netzwerkzugriffsschicht.

Vereinfachung

Diese radikale Vereinfachung verringert die Anzahl der Switches, Kabel, Adapter und Verwaltungspunkte um bis zu zwei Drittel. Die Architektur unterstützt Ethernet- und Fibre-Channel-Protokolle über 10/25/40 Gigabit starke Cisco Datacenter Ethernet- und FCoE-Verbindungen (Fibre Channel over Ethernet).

Mit „Unified Fabric“ lassen sich mehrere Arten von Datenverkehr über ein einziges DCE-Netzwerk (Datacenter Ethernet) übertragen. Anstatt eine Reihe verschiedener Host-Bus-Adapter (HBAs) und Netzwerkschnittstellenkarten (NICs) in einen Server zu verbauen, nutzt Unified Fabric einen einzigen konvergierten Netzwerkadapter. Dieser Adaptertyp kann LAN- und SAN-Datenverkehr auf einem und demselben Kabel übertragen.

Dank FCoE (Fibre Channel over Ethernet) [URL= ] „wandern“ der Fibre Channel- und der Ethernet-Datenverkehr auf derselben physischen Ethernet-Verbindung zwischen dem Fabric-Interconnect und dem Server. Diese Verbindung wird an einem konvergierten Netzwerkadapter auf dem Server terminiert.

Die Unified Fabric mündet an den Uplink-Ports des Fabric-Interconnects. Im Kern des Netzwerks bleiben der LAN- und der SAN-Verkehr voneinander getrennt. (Im Übrigen: Die IT-Infrastruktur außerhalb von Cisco UCS braucht sich auf Unified Fabric nicht gesondert einzustellen.)

Der konvergierte Netzwerkadapter exponiert sowohl eine Ethernet-Schnittstelle als auch eine Fibre-Channel-Schnittstelle gegenüber dem Betriebssystem. Das Betriebssystem eines Servers weiß nichts von der FCoE-Verkapselung, da ihm nur ein ganz gewöhnlicher Standard-Fibre-Channel-HBA zur Verfügung steht.

Der Ethernet-Port am Fabric-Interconnect, der dem Server zugewandt ist, empfängt sowohl den Ethernet- als auch den Fibre-Channel-Datenverkehr; hier werden die Datenströme sauber voneinander getrennt (anhand von EtherType zur Unterscheidung der Frames). Die Fabric-Verbindung trennt die beiden Verkehrstypen (anhand von EtherType eben); die Ethernet-Frames und die Fibre-Channel-Frames wandern dann separat auf ihre jeweiligen Uplink-Schnittstellen.

Das sagen Analysten

Eine Umfrage des Forschungsinstituts IDC hat Cisco HyperFlex anhand von tatsächlichen Erfahrungswerten aktueller Nutzer einen ROI von 452 Prozent bescheinigt. Die Berechnung basiert auf den geschätzten Gesamtkosten über eine Laufzeit von fünf Jahren, allerdings zieht die Studie hierbei einen Vergleich zu der im betroffenen Unternehmen jeweils zuvor eingesetzten Lösung, also nicht zu den aktuellen Alternativen der Mitbewerber.

„Da die Anforderungen an Edge-Computing stets im Wandel begriffen sind und der Markt Plug-and-Play-Lösungen benötigt, welche ganz spezifische Kundenanforderungen erfüllen, werden neue Lösungen (…) der Schlüssel zum Erfolg sein“, resümierte Vijay Venugopal, Sr. Director, Hyperflex Product Management bei Cisco und verwies dabei auf die Micro-Datencenter mit Cisco Hyperflex Edge-Technologie aus dem eigenen Hause.

Wachstumsprognose für den globalen Markt für modulare Datencenter nach Wirtschaftssparte: Die größten Investitionen, im Diagramm auf der vertikalen Skala in Millionen Dollar abgebildet, sollen Finanz- und Versicherungsdienstleister tätigen (BFSI steht für „banking, financial services and insurance“), gefolgt von der ITK-Industrie und „sonstigen“ Branchen.
Wachstumsprognose für den globalen Markt für modulare Datencenter nach Wirtschaftssparte: Die größten Investitionen, im Diagramm auf der vertikalen Skala in Millionen Dollar abgebildet, sollen Finanz- und Versicherungsdienstleister tätigen (BFSI steht für „banking, financial services and insurance“), gefolgt von der ITK-Industrie und „sonstigen“ Branchen. (Bild: Global Market Insights)

Angesichts der hohen Marktdynamik steht der Sieger im Markt für integrierte Edge-Lösungen noch lange nicht fest. Die anderen Akteure sind ja auch noch erst gerade aus den Startlöchern. Welche Plattform oder Plattformen die Edge schlussendlich dominieren werden, wird sich erst noch zeigen.

Laut einem Bericht von Global Market Insights, Inc. aus dem Jahre 2019 soll der Markt für modulare Rechenzentren bis zum Jahre 2025 von 20 Milliarden Dollar im Jahr 2018 auf 50 Milliarden Dollar ansteigen (CAGR: 23 Prozent). Der sprichwörtliche Kuchen ist also vorerst groß genug für alle.

*Das Autorengespann Anna Kobylinska und Filipe Martins arbeitet bei McKinley Denali Inc. (USA).

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