Design-Tipps zur erfolgreichen Planung eines Data Centers

Von der Gebäudeauswahl bis hin zum richtigen Level der Verfügbarkeit gibt es einige Punkte, die bei der Planung eines Data Centers zu beachten sind.

Dieser Artikel behandelt

Data-Center-Design

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Die Anforderungen und Kosten bei Planung und Design eines Rechenzentrums sind von vielen verschiedenen Faktoren...

abhängig. Hier sollte man von Anfang an die richtigen Entscheidungen treffen, noch bevor es an Budgetplanung oder erste Baupläne geht, denn Fehler in der Planungsphase führen fast immer zu Problemen im Betrieb.

Entsprechende Fehlplanungen eines Data Centers im laufenden Betrieb zu beheben ist schwer, teuer und für die laufenden Prozesse äußerst riskant. Dieser Design Guide soll daher bei der richtigen Planung eines Rechenzentrums helfen, was größere Anpassungen im laufenden Betrieb später unnötig machen dürfte.

Die wichtigsten Faktoren bei der Planung eines Rechenzentrums sind das gewünschte Level der Verfügbarkeit, die Möglichkeit zur Vergrößerung oder Verkleinerung des Data Centers, die Stromversorgung und Kühlung sowie die Auswahl des richtigen Gebäudes.

Das richtige Level an Verfügbarkeit wählen

Natürlich würde jeder seine eigenen Systeme und Applikationen als äußerst geschäftskritisch einschätzen, die einzig wahre Messgröße muss aber sein, wie das Unternehmen als Ganzes mit einem Ausfall zurechtkommen würde. Ein ausgefallenes System kann ein Sicherheitsrisiko darstellen, vielleicht sogar menschliches Leben gefährden oder andere ernsthafte Risiken freisetzen. Vielleicht führt das ausgefallene System aber auch nur zu finanziellem Schaden oder einem Verlust des guten Rufes.

Die Auswirkung eines Ausfalls sollte in Relation zur Dauer des Ausfalls quantifiziert werden: fünfzehn Minuten, dreißig Minuten, eine Stunde, zwei Stunden, vier Stunden, acht Stunden und länger. Damit lässt sich bei der Planung des Rechenzentrums herausfinden, welches Level an Redundanz nötig ist. So lassen sich zudem die Kosten der angestrebten Verfügbarkeit mit den Kosten eines potenziellen Ausfalls vergleichen.

Es kommt leider oft vor, dass der Anwender bei der Planung eines Data Centers rigoros die strengen Vorgaben eines nach Tier IV (Uptime Data Center Tier Standards) zertifizierten Rechenzentrums spezifiziert, ohne dabei genau über die Konsequenzen für Komplexität, Kosten und späteren Support Bescheid zu wissen. Selbst wenn eine Verfügbarkeit von Tier IV tatsächlich gerechtfertigt ist, dann wahrscheinlich nicht für das gesamte Rechenzentrum, vor allem in größeren Data Centern. Hier sollte man über unterschiedliche Zonen nachdenken, bei denen weniger kritische Systeme mit einer Verfügbarkeit von Tier III oder vielleicht sogar Tier II geplant werden.

Eine realistische Einschätzung der benötigten Verfügbarkeitslevel, System für System, sollte daher der erste Schritt bei Planung und Design eines Rechenzentrums sein. Mit dieser Information und einem guten Verständnis davon, welche Faktoren letztendlich zu welcher Tier-Einstufung führen, lässt sich das Rechenzentrum in der optimalsten und kosteneffizientesten Weise planen.

Selbst wenn die gesamte Einrichtung dabei mit einheitlicher Redundanz und Verfügbarkeit entworfen wird, helfen die Überlegungen zur Uptime-Einstufung trotzdem dabei, die bestehenden Systeme im Fall eines Ausfalls zu priorisieren.

Möglichkeit zum Vergrößern und Verkleinern schaffen

Während die Cloud vor allem für all die Rechenzentrumsbetreiber schnelle Abhilfe verspricht, die langsam aber sicher auf Platzprobleme stoßen, behalten viele Unternehmen ihre geschäftskritischen Systeme aus verschiedenen Gründen lieber im eigenen Data Center. Eine fundierte Data-Center-Planung sollte also sowohl Überlegungen für eine Verkleinerung wie auch für eine Vergrößerung des Rechenzentrums beinhalten, da oft Ressourcen in die Cloud ausgelagert werden, diese in vielen Fällen aus Kosten- oder Performance-Gründen aber auch wieder zurückgeholt werden.

Selbst wenn die Anzahl der Serverschränke zurückgeht, gibt es oft unabhängig davon große Temperatur- und Energielasten. Kleinere IT-Hardware geht meist auch mit geringeren vertikalen Dimensionen einher, was wiederum eine größere Tiefe bedeutet. Standard-Racks haben inzwischen eine Tiefe von 42 bis 48 Zoll (1060 bis 1200 Millimeter), während früher noch 36 Zoll (900 Millimeter) als Standard galten. Damit benötigen heutige Rechenzentren breitere Gänge, um Racks und Equipment darin unterzubringen.

Mit Serverschränken mit einer Breite von mehr als den früher üblichen 24 Zoll (600 Millimeter) wurde auf die erhöhte Kabeldichte und die immer größere Stromversorgung reagiert, um negativen Auswirkungen auf den Luftstrom vorzubeugen. Die heute empfohlene Norm liegt bei einer Breite von 30 Zoll (760 Millimeter). Die größere Tiefe und Breite der Serverschränke erhöht damit den Bedarf an Rechenzentrumsfläche, ohne dass hierfür eine größere Anzahl an Racks eingeplant werden könnte.

Je mehr Hardware in ein Rack verbaut wird und je mehr Leistung jedes Gerät erbringt, umso mehr Energie wird benötigt, was letztlich wiederum zu Wärme führt, die gekühlt werden muss. Hinter dieser Veränderung stehen vor allem Virtualisierung und Konsolidierung physischer Hardware. Dicht gepackte Systeme erfordern aber auch mehr Platz für unterbrechungsfreie Stromversorgung (USV), Stromverteilung und Kühlung, was inzwischen oft direkt in den Rack-Reihen verbaut wird.

Die weitere Entwicklung eines Data Centers vorherzusagen ist vor allem in Unternehmen schwer, die Übernahmen planen, sowie in der Forschung, wo neue Finanzmittel oft relativ schnell in neue Systeme investiert werden. Letztendlich gibt es keine verlässliche Methode, das Wachstum eines Rechenzentrums für mehr als ein Jahr vorherzusehen. Eine realistische Einschätzung der möglichen Wahrscheinlichkeiten für eine Vergrößerung oder Verkleinerung des Rechenzentrums sollte aber den Einsatz modularer Rechenzentrumskapazitäten möglich machen, mit denen sich die Ressourcen dem Bedarf entsprechend skalieren lassen. Diese Flexibilität ist die wahre Messgröße eines erfolgreichen, modernen Rechenzentrumdesigns.

Energie und Kühlung

Sobald die grundlegenden Anforderungen an das Data Center vorliegen, können konkrete Parameter erarbeitet werden, beginnen sollte man hier mit Energieversorgung und Kühlung. Die Berechnung von Watt pro Quadratmeter gilt dabei mittlerweile als überholt, da heutige Rechenzentren alles andere als einheitliche Leistungsmerkmale über die gesamte Rechenzentrumsfläche aufweisen. Für Durchschnittswerte zu planen heißt hier letztlich, an manchen Stellen zu wenig, an anderen zu viele Kapazitäten vorzuhalten, was schnell zu unnötigen Kosten führt.

Stattdessen gilt es, Energieverbrauch und Wärmelast pro Schrank zu schätzen. Bestehende Serverschränke können leicht über entsprechende Messtechnik ausgemessen werden. Dabei sind einmalige Messungen zwar weniger aussagekräftig als längerfristige Messungen, helfen aber trotzdem dabei, für die Planung erste Anhaltspunkte zu erhalten.

Faktoren der Gebäudeauswahl

Nicht zuletzt spielt auch das Gebäude eine zentrale Rolle für Planung und Design des Data Centers. Selbst bei Greenfield-Vorhaben, bei denen ein Gebäude komplett neu errichtet wird, gibt es bestimmte Grenzen. So müssen beispielsweise vorhandene Infrastruktur und umstehende Gebäude berücksichtigt werden, was oft den ursprünglichen Planungen zuwiderläuft.

Wenn man aber, wie bei Brownfield-Planungen, bestehende Gebäude nutzen muss, gibt es oft enorme Einschränkungen der Planungsmöglichkeiten. Oft unterbrechen beispielsweise Deckenpfeiler die Rack-Reihen der Rechenzentrumsfläche, was eine effiziente Flächennutzung erschwert. Auch unregelmäßig verlaufende Wände können die Rechenzentrumsfläche einschränken.

Das Verlegen von Bodenplatten könnte eine strukturelle Verstärkung des Gebäudes nötig machen, oder eine größere Ausweitung der Gänge, um das Gewicht des IT-Equipments besser zu verteilen. Die Gebäudehöhe wiederum könnte Planungen für einen Doppelboden zunichtemachen, weil der geringere Bodenabstand dann unter Umständen nicht mehr für die benötigte Kühlluft ausreicht. Die Raumhöhe entscheidet auch darüber, ob es genug Platz für die Warmluftabführung oder für eine Top-of-the-Rack-Installation gibt. Wenn kein Doppelboden installiert werden kann, dann werden typischerweise alle Strom- und Datenkabel sowie Kühlung und Licht über den Racks verbaut, was beim falschen Design zu Problemen führen kann.

Bestehende Fenster sind ein großes Problem in Rechenzentren und sollten entweder zugemauert oder zumindest verdeckt werden. Ein weiteres kritisches Element sind Frachtenaufzüge, über die schweres Equipment ohne langwierige und schwierige Wege transportiert werden kann. Eine der wichtigsten Grundlagen ist die ausreichende Versorgung mit Strom und Datenleitungen, ohne die entweder die Kosten enorm steigen oder die ganze Planung von Anfang an limitiert ist.

Auf dem Gelände eines Rechenzentrums sollte überdies immer genug Platz sein für Kühlgeräte, Wärmetauscher und Stromgeneratoren. Diese Geräte verursachen auch teilweise enorm viel Lärm, was ebenfalls in die Planung mit einfließen sollte.

Data Center sind keine Ware von der Stange, die überall auf die gleiche Weise errichtet werden können. Selbst Container-Rechenzentren sind in gewisser Weise immer angepasst. Gerade für selbst geplante Data Center gilt aber, dass sich der enorme Investitionsaufwand auch in der ausreichend langen Planungsphase wiederspiegeln sollte.

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Artikel wurde zuletzt im Januar 2016 aktualisiert

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