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Bestimmt das Rechenzentrum der 4. Generation Ihre Zukunft?

Peter Panfil •

2012 kam die dritte Generation von Cloud- und Colocation-Lösungen auf, die vom schnellen Wachstum im Cloud-Computing-Bereich begünstigt war.

Um diesem Wachstum besser gerecht werden zu können, nutzten große Cloud- und Colocation-Anbieter ihren Markteinfluss und trieben Innovationen beim Rechenzentrumsdesign voran. Dies ermöglichte eine Neuorientierung, weg vom in der zweiten Generation verfolgten Ansatz des Baus von Rechenzentren, die den Anforderungen an einen geplanten zukünftigen Entwicklungsstand eines Unternehmens gerecht werden sollten. Das neue Konzept setzt hingegen auf mehr Flexibilität, die eine Erhöhung der Kapazität nach dem jeweiligen Bedarf ermöglicht. Die Unternehmen stellten im Grunde folgende Forderungen an die Hersteller und Entwickler von Rechenzentrumssystemen: Wir möchten die erforderlichen Geräte zum nötigen Zeitpunkt und zu den geringstmöglichen Kosten installieren.

Wir nennen dies die „Generation Cloud“. Cloud-Dienste bilden zwar einen zunehmenden Prozentsatz an den Gesamtkapazitäten der Branche, doch ihr Anteil an der Gesamtzahl der Einrichtungen ist deutlich geringer. Laut einer jüngsten Studie von IHS beanspruchen Cloud- und Colocation-Einrichtungen 40 Prozent der Gesamtfläche von Rechenzentren, wobei jedoch nur in 5 Prozent aller Rechenzentren solche Einrichtungen untergebracht sind. Dies bedeutet, dass 95 Prozent der heute betriebenen Rechenzentren, die über 60 Prozent der Gesamtkapazität verfügen, hinsichtlich Größe und Risiko nicht die Voraussetzungen erfüllen, um die Flexibilität und Kapitaleffizienz von Rechenzentren der dritten Generation zu nutzen.

Daraufhin entstanden die Rechenzentren der vierten Generation, die den übrigen Anwendern am Markt die Vorteile der dritten Generation bieten, auch wenn sie diese nicht genutzt haben. Diese neueste Generation, die als „Edge2Core“ bezeichnet wird, orientiert sich an den Anforderungen von Unternehmen, Core- und Edge-Einrichtungen zusammen mit Cloud- und Colocation-Ressourcen nahtlos zu integrieren, um das Kapazitätsmanagement für alle Anlagen nahezu in Echtzeit zu ermöglichen.

Im Hinblick auf diese Entwicklung sind Änderungen an der Thermal-Management- und Stromversorgungsinfrastruktur erforderlich. Die Anforderungen an das Thermal Management werden in einem späteren Beitrag erläutert, doch an dieser Stelle sind vier Aspekte aufgeführt, die im Zuge dieser Entwicklung bei kritischen Stromversorgungssystemen zu berücksichtigen sind:

  • Das Design der USV kann zu einer höheren betrieblichen Flexibilität und Effizienz beitragen. Die heutigen modernen USV-Systeme wie die Liebert EXL S1 bieten eine höhere Leistungsdichte, was die Verwaltung höherer Kapazitäten auf kleinerer Fläche ermöglicht; einen Tri-State-Betrieb, der die Anpassung der Betriebsart auf die Qualität des Eingangsstroms zur Erhöhung der Effizienz ermöglicht; und Skalierbarkeit auf Anlagenebene, die für eine Senkung der Anschaffungskosten unter Wahrung der zukünftigen Flexibilität sorgt.
  • Ein weiteres Funktionsmerkmal neuerer USV-Modelle ist die Unterstützung von Lithium-Ionen-Batterien. Bleibatterien sind in den Stromversorgungssystemen zahlreicher Rechenzentren der zweiten Generation nach wie vor das schwächste Glied. Mit Lithium-Ionen-Batterien steht nun eine Lösung zur Verfügung, die diese Schwachstelle beseitigt. Lithium-Ionen-Batterien besitzen im Vergleich zu Bleibatterien eine höhere Energiedichte, sodass sich Gewicht und Platz einsparen lassen. Sie können auch bei höheren Umgebungstemperaturen sicher und ohne Leistungseinbußen betrieben werden und sparen dadurch Kühlkosten. Am wichtigsten ist jedoch, dass Lithium-Ionen-Batterien eine bis zu viermal so hohe Betriebsdauer wie Bleibatterien haben, wodurch die Zuverlässigkeit verbessert und die Kosten für den Austausch der Batterien gesenkt werden.
  • Die dritte Säule der Stromversorgung, die Beachtung finden sollte, ist die Stromverteilung. Neuere PDUs bieten eine höhere Flexibilität durch die Möglichkeit, Komponenten neu bereitzustellen, ohne die PDU abzuschalten. Darüber hinaus kann durch die Integration der PDU in die Stromverteilungsarchitektur im Werk auf redundante Komponenten verzichtet werden. Dies ermöglicht eine schnellere Bereitstellung und senkt die Kosten sowie den Platzbedarf.
  • Zu guter Letzt besteht die Möglichkeit, die USV-Architektur zu erweitern, um eine höhere Auslastung und Skalierbarkeit zu erreichen. Zahlreiche Unternehmen beschließen eine Umstellung von einer 2N+1- auf eine 2N-Architektur bzw. von einer 2N-Architektur auf eine Reservearchitektur, um eine höhere Auslastung und Flexibilität zu erzielen und dabei die Redundanz zu erhalten, die für das Erreichen der Verfügbarkeitsziele erforderlich ist.

Die Vorteile jeder Strategie sind verlockend; dennoch tun Rechenzentrumsmanager, die erfolgreich Rechenzentren der zweiten Generation einsetzen, gut daran, jede Veränderung eines funktionierenden Systems mit einer gewissen Skepsis zu betrachten. Im Allgemeinen sorgen vier Punkte für Bedenken:

  1. Die Mitarbeiter im operativen Bereich sind mit unserem derzeitigen System zufrieden, weil es die erforderliche Verfügbarkeit gewährleistet. Wie kann ich mir sicher sein, dass sie diese – möglicherweise als radikal empfundenen – Änderungen akzeptieren?
  2. Einige Teile des Konzepts überzeugen uns, aber wir können nicht alles sofort umsetzen. Müssen wir jede Strategie umsetzen, um die Vorteile von Rechenzentren der vierten Generation nutzen zu können?
  3. Funktioniert das auch in unserem Rechenzentrum? Wie passe ich die Lösung auf unsere speziellen Anforderungen und Anlagen an?
  4. Wir bauen keine neuen Rechenzentren. Können wir dies auf eine vorhandene Einrichtung übertragen, ohne unsere Betriebsabläufe zu unterbrechen und einwandfrei funktionierende Geräte zu entfernen?

Dies sind komplexe Fragen, die unter Berücksichtigung der jeweiligen Ausgangslage beantwortet werden müssen. Einige grundsätzliche Aspekte gelten jedoch für alle Rechenzentren.

Zunächst einmal müssen Sie sich mit den Technologien und Architekturen vertraut machen, bevor Sie in Ihrem Rechenzentrum Veränderungen vornehmen. Wir hatten mit Rechenzentrumsmanagern zu tun, die sich anfangs skeptisch darüber äußerten, ob in ihren Unternehmen die Bereitschaft besteht, die Strategien für Rechenzentren der vierten Generation umzusetzen und die entsprechenden Technologien und Architekturen im Hinblick auf die vorhandenen Rechenzentren zu bewerten, schließlich aber zu überzeugten Fürsprechern technischer Veränderungen wurden. Zum Beispiel stellte ein Unternehmen fest, dass durch die Umstellung von einer 2N+1-USV-Architektur auf eine skalierbare 2N-Architektur die Anschaffungskosten um mehr als 30 Prozent und die Kosten pro kW schließlich um 50 Prozent sanken. Mit diesen Zahlen im Rücken wurden die Rechenzentrumsmanager zu Befürwortern der technischen Umgestaltung.

Aus verschiedenen Gründen konnte sich dieses Unternehmen jedoch nicht mit Lithium-Ionen-Batterien anfreunden und beschloss daher, weiterhin Bleibatterien einzusetzen. Es ist nicht notwendig, alle vier Strategien umzusetzen, um davon deutlich zu profitieren. Die Strategien ergänzen sich zwar, doch jede Strategie besitzt ihre eigenen Vorzüge. Sie sollten daher sowohl einzeln als auch gemeinsam bewertet werden. Oftmals können sie an bestehenden Standorten angewandt werden, ohne dafür größere Betriebsunterbrechungen in Kauf nehmen zu müssen – abhängig von der vorhandenen technischen Ausstattung und der Konfiguration der betreffenden Einrichtung. Dies lässt sich nur feststellen, wenn Sie die einzelnen Strategien gemeinsam mit Ihrem Infrastrukturpartner auf Ihre Tauglichkeit hin überprüfen.

Edge Computing ist weiter im Kommen und die Unternehmen streben nach höherer Flexibilität und höherer betrieblicher Effizienz. Das unternehmenseigene Rechenzentrum verschwindet nicht, aber es muss eine Weiterentwicklung des Modells der zweiten Generation stattfinden, um Wachstum am Netzwerkrand (Edge) zu unterstützen, die Anlagenauslastung und Betriebseffizienz zu erhöhen, die Komplexität zu verringern und eine automatische Steuerung und Verwaltung zu ermöglichen. Diese Strategien zeigen den Betreibern von Rechenzentren nun einen genauen Weg auf, wie diese Ziele erreicht werden können.

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