Ein ausgewogenes Rechenzentrumsdesign

Ionos findet für sich einen neuen Standard für alle anstehenden Rechenzentrumsprojekte

| Autor / Redakteur: Mathias Loacher* / Ulrike Ostler

Die Erweiterung des eigenen Rechenzentrums hat Ionos eine Blaupause für weitere Rechenzentrumsprojekte geliefert.
Die Erweiterung des eigenen Rechenzentrums hat Ionos eine Blaupause für weitere Rechenzentrumsprojekte geliefert. (Bild: Ionos)

Die Nachfrage nach Digitalem, wie zum Beispiel Hosting-Diensten, wird immer größer. Ohne Rechenzentren wäre die Digitalisierung von Unternehmen jedoch unmöglich. Doch sind ein adäquates Design und die richtigen technischen Komponenten durchaus entscheidend. Doch welche Ansprüche werden an ein modernes Rechenzentrum gestellt? Und wie sieht ein ausgewogenes Rechenzentrumsdesign aus?

Fakt ist: Es werden immer höhere Anforderungen an die Rechenzentren gestellt. So benötigt der Betrieb eines zuverlässigen Rechenzentrums große Mengen an Energie. Die Herausforderung für den Betreiber ist, ein Gleichgewicht zwischen einem hochverfügbaren und sicheren Betrieb sowie gleichzeitiger Kosten- und Energie-Effizienz zu finden.

Die Schlüsselfaktoren eines modernen Rechenzentrums

Bevor wir darauf zu sprechen kommen, wie Ionos ein modernes Rechenzentrumsdesign umsetzt, ist es wichtig, einige Schlüsselbereiche zu definieren.

Verfügbarkeit
Das Tier-Klassifizierungssystem des Uptime Institute ist ein allgemeiner Standard für die Verfügbarkeit von Rechenzentren. Das System basiert auf vier Stufen (1 bis 4), welchen jeweils ein Verfügbarkeitswert zugeordnet ist.

Die niedrigste Stufe, Tier 1, entspricht einer Verfügbarkeit von 99,67 Prozent oder einer Ausfallzeit von 28 Stunden pro Jahr. Tier 4 hingegen entspricht einer Verfügbarkeit von 99,99 Prozent und damit lediglich 26 Minuten Ausfallzeit pro Jahr.

Der Grad der Verfügbarkeit hängt von Faktoren wie der Geo-Redundanz ab. Bei der Geo-Redundanz werden Rechenzentren an verschiedenen lokalen oder globalen Standorten errichtet, so dass Unternehmen ihre Daten an unterschiedlichen Orten sichern können. Das kann Einfluss auf die Latenzzeiten haben.

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Energie-Effizienz
Die Energie-Effizienz eines Rechenzentrums lässt sich verbessern, dabei leidet jedoch oft dessen Verfügbarkeit. So führt beispielsweise der redundante Betrieb einer Tier 4-Anlage zu einem erhöhten Energiebedarf, da zusätzliche technische Einrichtungen benötigt werden, die nur mit einer Teillast oder im Leerlauf betrieben werden können.

Konstruktionszeit
Die kurze Planungs- und Bauzeit eines Rechenzentrums kann später zu einer verringerten Verfügbarkeit führen, wenn beispielsweise nicht genügend Zeit für Tests und Fehlerbehebung vorhanden ist oder das Design nachträglich angepasst werden muss.

Einfach und flexibel zu betreiben
Ein modernes Rechenzentrum soll in Bezug auf die Anforderungen an Energiebedarf, Kühlung und Fläche im Betrieb einfach und ohne Risiko erweiterbar sein. Mit einer höheren Verfügbarkeit wird die Infrastruktur komplexer und durch die zusätzlich benötigten Komponenten fehleranfälliger.

Vor diesem Hintergrund ist es daher nicht möglich, ein Rechenzentrum zu bauen, das in allen Bereichen auf höchstem Niveau betrieben werden kann. Je nach der individuellen Anforderung des Betreibers müssen daher einige Aspekte stärker gewichtet werden als andere.

Das neue Rechenzentrumskonzept von Ionos

Ionos hat eines seiner Rechenzentren erweitert und eine neue Architektur implementiert, die den oben erläuterten Anforderungen in unterschiedlicher Weise gerecht wird. Das Projekt entstand aufgrund der Notwendigkeit, die verfügbaren Leistungs- und Flächenkapazitäten zu erweitern, da die elektrische Leistungsgrenze erreicht war.

Nach einem Vergleich mit externen Rechenzentrumsdienstleistern war es wirtschaftlicher, sich auf die Erweiterung des eigenen Rechenzentrums zu konzentrieren. Der nächste Schritt war die Konzeption eines Rechenzentrums mit der richtigen Balance aus Verfügbarkeit, Energie-Effizienz, Bauzeit und einfachem sowie flexiblem Betrieb.

Die Planungsphasen

Vor dem Bau der eigentlichen Anlage wurde ein umfangreicher und detaillierter Plan erstellt, der aus folgenden Teilphasen bestand:

  • Designphase: Definition des Business Case und Festlegung der Kernanforderungen des Projekts sowie Entwurf des Konzeptdesigns.
  • Genehmigungsphase: Einholen der Baugenehmigung für das Projekt auf Grundlage des erarbeiteten Konzeptdesigns.
  • Ausführungsplanungsphase: Erstellen von detaillierten Zeichnungen der Infrastruktur einschließlich der final berechneten Dimensionen wie Verkabelung und Verrohrung.
  • Bauphase: Bau des Rechenzentrums mit allen Komponenten und Einrichtungen.
  • Verteilte Redundanz

Ionos konnte mit diesem strukturierten Projektablauf ein sehr wirtschaftliches Rechenzentrum realisieren, das sich auf eine elegante Anordnung der technischen Komponenten konzentriert. Das Design basiert auf einer verteilten elektrischen Redundanz. Dabei verzichtet die elektrische Verteilung auf einen komplexen Switch-Over Mechanismus.

Das Kühlsystem ist auf die Elektroversorgung ideal abgestimmt und kommt so ebenfalls ohne einen Single Point of Failure (SPOF) aus. Alle klassischen Tier 3-Redundanz-Designs, die die Systemverfügbarkeit im Falle eines Ausfalls von Komponenten sicherstellen, verwenden N+1. Das bedeutet, dass ein elektrischer Block als Reservekomponente aktiviert wird und bei Ausfall des elektrischen Hauptblocks übernimmt.

Die elektrische Verteilung zwischen den Server-Racks und den unterbrechungsfreien Stromversorgungseinheiten (USV), wie sie von Ionos in seinem jüngsten Rechenzentrumsprojekt umgesetzt worden ist.
Die elektrische Verteilung zwischen den Server-Racks und den unterbrechungsfreien Stromversorgungseinheiten (USV), wie sie von Ionos in seinem jüngsten Rechenzentrumsprojekt umgesetzt worden ist. (Bild: Ionos)

Ionos hat vier elektrische Blöcke im Rechenzentrum installiert und speist, nach dem Prinzip der verteilten Redundanz, jedes Rack redundant aus zwei Blöcken. Das Ergebnis ist eine vollständige, so genannte 2N-Redundanz auf Rack-Ebene, jedoch mit allen Vorteilen in Bezug auf Kosten, den ökologischen Fußabdruck und der Effizienz einer N+1-Architektur mit einer optimalen Auslastung der Anlage durch eine deutlich reduzierte Überkapazität.

Das erwähnte Kühlsystem des Rechenzentrums verfügt über eine adiabatische Freikühlung. Diese basiert auf einer redundanten Architektur, die der Struktur und Kapazität der Stromversorgung entspricht.

Pay as you grow: Komponenten auf Abruf

Ein weiterer Bestandteil des neuen Rechenzentrumsdesigns ist der „pay as you grow“-Ansatz. Das Rechenzentrum ist so gebaut, dass es bei Bedarf jederzeit im Betrieb erweitert werden kann. Zu Beginn werden nur die essentiellen Komponenten installiert und betrieben, was höchst kosteneffizient ist.

Dadurch gibt es keine überflüssigen Einheiten (die aufgrund von Alterungserscheinungen mit der Zeit ausgetauscht werden müssten, auch wenn sie noch nicht benötigt wurden). Zudem verursachen noch nicht installierte Geräte auch keine zusätzlichen Wartungskosten. IONOS nutzt diesen Ansatz für die Großkomponenten wie unterbrechungsfreies Stromversorgungssystem (USV), Kälte-Erzeuger und Kühlgeräte.

Mathias Loacher begann seine Karriere in der Netzwerktechnik.
Mathias Loacher begann seine Karriere in der Netzwerktechnik. (Bild: Ionos)

Das erläuterte Rechenzentrumsdesign hat es Ionos ermöglicht, eine skalierbare Infrastruktur zu entwickeln. Diese zeichnet sich zudem durch effiziente Betriebsfunktionen aus, die den Gesamtbetriebskosten entsprechen.

Letztendlich war dieses Projekt auch für die Kunden von großer Bedeutung: Anwender profitieren nun von einer hochmodernen Server- und Cloud-Infrastruktur mitsamt hoher Verfügbarkeit und einem entsprechend gutem Preis-Leistungs-Verhältnis. Darüber hinaus gewährleistet die Energie-Effizienz die Einhaltung der nachhaltigen Umweltpolitik des Unternehmens. Aufgrund seines Erfolgs wird dieses Design zum neuen Standard für alle anstehenden Rechenzentrumsprojekte bei Ionos.

* Mathias Loacher ist Head of Data Center Engineering und seit über 20 Jahren bei Ionos. Er ist verantwortlich für die Planung und den Bau aller Ionos-Rechenzentren weltweit. Davor war er für den Infrastrukturbetrieb verantwortlich, worauf er den Schwerpunkt auf die strategische Projektplanung verlagerte.

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