Betrachtungen für sichere und energieeffiziente Rechenzentren

Redakteur: Gerd Kucera

Der Ausfall oder ein Einbruch in der Energieversorgung kann fatale Folgen mit sich bringen. Für eine sichere Energieversorgung gibt Energie-Management-Spezialist Eaton beachtenswerte Hinweise.

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Bild 1: Unterbrechungen und Störungen im Datenzentrum können sich massiv auf Produktion und Umsatz auswirken.
Bild 1: Unterbrechungen und Störungen im Datenzentrum können sich massiv auf Produktion und Umsatz auswirken.
(Bild: Eaton)

Nach dem Ausfalls der Energieversorgung im Mai des Jahres bei British Airways bezifferte die Fluggesellschaft ihren finanziellen Verlust mit rund 100 Millionen Euro nebst massivem Imageschaden als weitere Folge, weil tausende Passagiere ihren Flug nicht antreten konnten.

Dieser Vorfall zeigt einmal mehr: Stabil laufende Rechenzentren und IT-Netze sind für den Unternehmenserfolg unerlässlich.

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Die Ursachen einer instabilen Versorgung sind vielfältig, etwa Bauarbeiten, Lastabwurf, automatische Wiedereinschaltung nach Blitzeinschlag, Erdschluss oder wenn die Regelung des Netzes nicht ausreichend schnell auf Störungen oder Veränderungen im Stromnetz reagiert.

Die Energie-Management-Experten von Eaton haben für Unternehmen jedweder Größe fünf zentrale Punkte fixiert, die für ein langfristig sicheres Rechenzentrum von Bedeutung sind.

Die Energieversorgung des Rechenzentrums ist hierin ein zentrales Thema. Unterbrechungen und Störungen können sich massiv auf Produktion und Umsatz auswirken und auch der größte Anteil der Betriebskosten entfällt auf den Energieverbrauch.

Neue Entwicklungen bei der Rechenzentrum-Infrastruktur sowie bei der unterbrechungsfreien Stromversorgung (USV) bieten Unternehmen bessere Möglichkeiten, das Rechenzentrum energieeffizient und sicher zu betreiben.

Komplexes Management virtualisierter Infrastrukturen

Virtualisierung sowie softwaredefinierte Rechenzentren und Recheninfrastrukturen sind auf dem Vormarsch. Die Auslagerung bietet laut Eaton Vorteile hinsichtlich Flexibilität und Betriebskosten, die Verwaltung ist jedoch komplex. Moderne Software-Lösungen für das Infrastruktur-Management lassen sich heute in virtuelle Architekturen einbinden, USV und Stromverteiler-Einheit können zusammen mit Informationen zu Netzwerk, Servern und Speicherung in einer Applikation dargestellt werden.

Zudem schaffen sie eine zusätzliche Sicherheitsebene, ermöglichen Fehlertoleranz bei Unregelmäßigkeiten der Stromversorgung oder Live-Migrationen zu Backup-Standorten. Bei Problemen setzen sie automatisiert geeignete und vorab definierte Maßnahmen in Gang. Dies ist besonders in Hinblick auf den sequentiellen Shutdown von VM-Instanzen im Notfall wichtig, da die notwendige Hierarchisierung auch mit modernen physischen Doppelwandler-USV-Systemen alleine nicht umsetzbar ist.

Infrastruktur Monitoring mit grafischen Analysen

Wenn die Komplexität zunimmt, bedarf es eines guten Überblicks über die Infrastruktur. Statt isolierten Einzellösungen sollte ein modernes Konzept die Überwachung von Energieversorgung, Räumen, Kapazitäten und weiterer Leistungskennzahlen aus einer Hand liefern.

Der Vorteil: Betreiber der Rechenzentren können schneller reagieren, Änderungen besser vorausplanen sowie potenzielle Zwischenfälle frühzeitig erkennen und Reparaturzeiten minimieren. Moderne Lösungen unterstützen zudem eine Vielzahl von Schnittstellen und Protokollen, um unter anderem Umgebungssensoren anzuschließen, etwa zur Messung von Temperatur und Feuchtigkeit.

Die Software-Schicht wird über die angebundenen Geräte zu einem zentralen Daten-Hub, über den sich umfassende grafische Analysen beziehen lassen.

USV-Anlagen ohne zentrale USV im Rechenzentrum nutzen

Betreiber der Rechenzentren und vor allem Cloud-Anbieter haben wechselnde Auslastungen durch Nachfrageschwankungen; eine langfristige Planung des Bedarfs ist schwierig. Überdimensionierte monolithische USV-Systeme bedeuten hohe Anschaffungskosten und steigern den Aufwand für die Klimatisierung, da Verlustleistungen in Wärme umgewandelt werden.

Modulare Konzepte wachsen gemäß der Rechenleistung mit und tragen so zu einem ressourcenschonenden Verbrauch bei. Die Investitionskosten bemessen sich allein am aktuellen Nennleistungsbedarf. Noch passgenauer ist die Implementierung in die einzelne Server-Reihe, den sogenannten Whitespace.

Das Konzept kommt ohne zentrale USV aus, ist platzsparend und vermeidet Single Point of Failures, da Irritationen nur die jeweilige Server-Reihe betreffen.

Der Eco-Mode für die USV senkt die Kosten

Etwa 15% des Energieverbrauchs im Rechenzentrum entfällt auf USV-Systeme. Der Verbrauch resultiert aus der kontinuierlichen Doppelwandlung, die permanent zwischen Netzzugang und angeschlossener Last geschaltet ist, um Stromausfälle und -schwankungen auszugleichen. Durch das erforderliche Redundanz-Niveau liegt der Wirkungsgrad jedoch nur bei 50%.

Der European Code of Conduct für Rechenzentrum-Betreiber empfiehlt daher skalierbare Systeme mit einem Eco-Mode. Diese erreichen einen Wirkungsgrad von bis zu 99% – moderne Systeme sogar bei geringer Auslastung.

Für ein 15-kW-Rack sind so laut Eaton Kosteneinsparungen von bis zu 2000 € pro Jahr möglich, bei einer Verbesserung des PUE-Werts (Power Usage Effectiveness) um 10%.

Störlichtbögen sind eine weit unterschätzte Gefahr

Ungeplante Lichtbögen (Störlichtbogen oder Fehllichtbogen) zwischen Racks oder weiteren elektrischen Anlageteilen stellen ein hohes Risiko für Mitarbeiter und Infrastruktur dar. Sie erzeugen einen Druck bis zu 25 t pro Quadratmeter, die resultierende Explosion kann das Rechenzentrum schwer beschädigen und zu unwiderruflichem Datenverlust oder gar Personenschäden führen. Dennoch berücksichtigen viele Unternehmen Energieverteilungssysteme bei Sicherheitsanalysen nur unzureichend.

Selbst die Erfüllung von IEC-Normen bietet keinen vollständigen Schutz, da diese auf den normalen Arbeitsbetrieb ausgerichtet sind. Gefahren treten jedoch insbesondere bei Wartung oder Erweiterungen auf. Einen umfassenden Schutz bieten hier moderne Störlichtbogen-Schutzsysteme, deren Lichtsensoren vor jedem einspeisenden Leistungsschalter positioniert werden können und das emittierte Licht über eine Zentraleinheit auswerten.

Diese veranlasst bei Gefahr einen metallischen Kurzschluss in weniger als 2 ms, die sich aufbauende Spannung bricht entsprechend zusammen. Eine externe Analyse der Infrastruktur sowie regelmäßige Schulungen für die Belegschaft sollten zusätzlich vorgenommen werden.

Fazit: Für Rechenzentrumbetreiber bietet insbesondere die Virtualisierung zahlreiche Vorteile. Allerdings sollten sie bei geplanten Investitionen in die Infrastruktur Sicherheit und Wirtschaftlichkeit langfristig mitdenken.

Wer die hier vorgestellten Aspekte mit einbezieht, hält sein Rechenzentrum schlank, sicher und langfristig skalierbar und reduziert dank eines energieeffizienten Betriebs gleichzeitig Kosten und Ressourcenverbrauch.

Erfolgreicher Datacenter Day und Power-Kongress 2017

Der „Datacenter Day“ in Würzburg zeigte am 24. Oktober 2017 im VCC der Vogel Business Media Ideen zu Flexibilität, Effizienz und Sicherheit. Wie sieht die DataCenter- und IT-Zukunft aus und wie können sich Rechenzentren darauf vorbereiten? Wie kann ein Rechenzentrum den steigenden Anforderungen an Flexibilität, Effizienz und Sicherheit gerecht werden?

Neben Trends, Technologien und Strategien rund um die Planung und den Betrieb des Rechenzentrums standen die begleitende Fachausstellung und der Informations- und Erfahrungsaustausch mit Branchenkollegen und führenden Technologie-Anbietern im Mittelpunkt.

Zeitgleich fand der 3. Power-Kongress vom 24. bis 26. Oktober 2017 in Würzburg statt: Am ersten Tag stand das Design von Stromversorgungen im Vordergrund; der zweite Kongresstag behandelte Themen rund um die Auswahl einer geeigneten Stromversorgung und den dritten Tag bildete das Seminar „Korrektes Messen an Stromversorgungen“. Der Power-Kongress befasst sich mit facettenreichen Themen um Design, Auswahl und Überprüfung von Stromversorgungen. Eine begleitende Fachausstellung zeigt stets neueste Power-Komponenten und Stromversorgungs-Lösungen.

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