Die Infrastruktur eines Rechenzentrums bezieht sich auf alle physischen Komponenten in einer Rechenzentrumsumgebung. Diese physischen Komponenten spielen eine wichtige Rolle für den täglichen Betrieb eines Rechenzentrums. Daher sind die Herausforderungen bei der Verwaltung von Rechenzentren ein dringendes Thema, dem IT-Abteilungen Aufmerksamkeit schenken müssen. Zum einen geht es darum, die Energieeffizienz des Rechenzentrums zu verbessern, zum anderen darum, die Betriebsleistung des Rechenzentrums in Echtzeit zu kennen, um einen guten Betriebszustand zu gewährleisten und die Unternehmensentwicklung aufrechtzuerhalten.
Grundlagen der Rechenzentrumsinfrastruktur
Der Standard für die Infrastruktur von Rechenzentren ist in vier Stufen unterteilt, die jeweils aus verschiedenen Einrichtungen bestehen. Dazu gehören vor allem Verkabelungssysteme, Stromversorgungseinrichtungen, Kühlungseinrichtungen, Netzwerkinfrastruktur, Speicherinfrastruktur und Rechenressourcen.
In einem Rechenzentrum gibt es grob zwei Arten von Infrastruktur: die Kernkomponenten und die IT-Infrastruktur. Netzwerkinfrastruktur, Speicherinfrastruktur und Rechenressourcen gehören zu den ersteren, während Kühlanlagen, Stromversorgung, Redundanz usw. zu den letzteren gehören.
Kernkomponenten
Netzwerk-, Speicher- und Computersysteme sind wichtige Infrastrukturen für Rechenzentren, die einen gemeinsamen Zugriff auf Anwendungen und Daten ermöglichen. Außerdem sind sie die Kernkomponenten von Rechenzentren.
Netzwerk-Infrastruktur
Die Netzwerkinfrastruktur von Rechenzentren ist eine Kombination von Netzwerkressourcen, bestehend aus Switches, Routern, Lastausgleich, Analysen usw., um die Speicherung und Verarbeitung von Anwendungen und Daten zu erleichtern. Moderne Netzwerkarchitekturen für Rechenzentren können durch den Einsatz von Virtualisierungsplattformen für Full-Stack-Netzwerke und Sicherheit, die eine Vielzahl von Datendiensten unterstützen, alles von VMs, Containern und Bare-Metal-Anwendungen verbinden und gleichzeitig eine zentrale Verwaltung und fein abgestufte Sicherheitskontrollen ermöglichen.
Speicherinfrastruktur
Rechenzentrumsspeicher ist ein allgemeiner Begriff für die Tools, Technologien und Prozesse zur Entwicklung, Implementierung, Verwaltung und Überwachung von Speicherinfrastrukturen und -ressourcen in Rechenzentren und bezieht sich hauptsächlich auf die Geräte und Softwaretechnologien, mit denen Daten- und Anwendungsspeicher in Rechenzentrumseinrichtungen implementiert werden. Dazu gehören Festplatten, Bandlaufwerke und andere Formen der internen und externen Speicherung sowie Software für die Verwaltung externer Speichereinrichtungen und -lösungen.
Computing-Ressourcen
Ein Rechenzentrumszähler ist ein Speicher und eine Verarbeitungsleistung zur Ausführung von Anwendungen, die in der Regel von High-End-Servern bereitgestellt werden. Im Edge-Computing-Modell können die Verarbeitung und der Speicher, die für die Ausführung von Anwendungen auf Servern verwendet werden, virtualisiert, physisch, auf Container oder auf Remote-Knoten verteilt sein.
IT-Infrastruktur
Da Rechenzentren für den IT-Betrieb von Unternehmen immer wichtiger werden, ist es ebenso wichtig, sie effizient zu betreiben. Bei der Planung der Infrastruktur von Rechenzentren ist es notwendig, die physische Umgebung zu bewerten, einschließlich Verkabelungssystem, Stromversorgungssystem und Kühlsystem, um die Sicherheit der physischen Umgebung des Rechenzentrums zu gewährleisten.
Verkabelungssysteme
Die integrierte Verkabelung ist ein wichtiger Teil des Kabelmanagements im Rechenzentrum, der die Verbindung, die Interkommunikation und den Betrieb des gesamten Rechenzentrumsnetzwerks unterstützt. Das System besteht in der Regel aus Kupferkabeln, optischen Kabeln, Steckverbindern und Verkabelungsausrüstung. Die Anwendung des integrierten Verkabelungssystems für Rechenzentren zeichnet sich durch eine hohe Dichte, hohe Leistung, hohe Zuverlässigkeit, schnelle Installation, Modularisierung, Zukunftsorientierung und einfache Anwendung aus.
Stromversorgungssysteme
Die digitale Infrastruktur von Rechenzentren benötigt für ihren Betrieb Strom. Selbst eine Unterbrechung von einem Bruchteil einer Sekunde hat erhebliche Auswirkungen. Daher ist die Stromversorgungsinfrastruktur eine der wichtigsten Komponenten eines Rechenzentrums. Die Stromversorgungskette eines Rechenzentrums beginnt im Umspannwerk und führt über Gebäudetransformatoren, Switches, unterbrechungsfreie Stromversorgungen, Stromverteilungseinheiten und dezentrale Stromverteiler zu den Racks und Servern.
Kühlungssysteme
Server in Rechenzentren erzeugen im Betrieb viel Wärme. Aufgrund dieser Eigenschaft ist die Kühlung für den Betrieb von Rechenzentren von entscheidender Bedeutung, da sie darauf abzielt, die Systeme am Laufen zu halten. Die Energiemenge, die jedes Rack selbst kühlen kann, begrenzt die Energiemenge, die ein Rechenzentrum verbrauchen kann. Im Allgemeinen kann jedes Rack den Betrieb des Rechenzentrums mit einer durchschnittlichen Kühlungsdichte von 5-10 kW ermöglichen, aber einige können auch höher sein.
Lösungen für das Management der Rechenzentrumsinfrastruktur
Aufgrund der Komplexität der IT-Ausrüstung in einem Rechenzentrum muss der Verfügbarkeit, Zuverlässigkeit und Wartung der Komponenten mehr Aufmerksamkeit geschenkt werden. Ein effizienter Rechenzentrumsbetrieb lässt sich durch ausgewogene Investitionen in die Einrichtungen und die entsprechende Ausrüstung erreichen.
Ausrüstung zur Überwachung des Energieverbrauchs
Herkömmliche Rechenzentren verfügen nicht über die Instrumente und Sensoren zur Überwachung des Energieverbrauchs, die erforderlich sind, um die ASHRAE-Normen zu erfüllen und Messdaten für die Berechnung der PUE des Rechenzentrums zu erfassen. Dies führt zu einer schlechten Überwachungsumgebung für das Energiesystem des Rechenzentrums. Eine Maßnahme ist die Installation von Energieüberwachungskomponenten und -systemen in Stromversorgungssystemen, um die Energieeffizienz des Rechenzentrums zu messen. Unternehmensteams können durch diese Maßnahme wirksame Strategien umsetzen, um die Gesamteffizienz des Energieverbrauchs auszugleichen und den Energieverbrauch aller anderen Knotenpunkte effektiv zu überwachen.
Optimierung der Kühleinrichtungen
Unabhängige Klimaanlagen für Computerräume, wie sie in herkömmlichen Rechenzentren verwendet werden, verfügen oft über separate Steuerungen und Sollwerte, was zu einem übermäßigen Betrieb aufgrund von Temperatur- und Feuchtigkeitsanpassungen führt. Eine gute Möglichkeit, die Kühlung von Servern zu unterstützen, besteht in der Schaffung von Warmgang-/Kaltgang-Layouts, um den Kaltluftstrom zu den Geräteeinlässen und die heiße Abluft aus den Geräteracks zu maximieren. Durch die Schaffung von Warm- oder Kaltgängen kann die Vermischung von Warm- und Kaltluft durch das Hinzufügen von Trennwänden oder Decken vermieden werden.
CRAC-Effizienzverbesserung
DX-Klimaanlagen sind wahrscheinlich der häufigste Typ von Kühlanlagen für kleinere Rechenzentren. Diese Geräte werden oft als CRAC-Geräte bezeichnet. Es gibt jedoch mehrere Möglichkeiten, die Energieeffizienz des Kühlsystems mit DX-Geräten zu verbessern. CRAC-Geräte für Innenräume sind mit verschiedenen Optionen für die Wärmeabfuhr erhältlich.
Wie bei Dachgeräten kann auch bei luftgekühlten CRAC-Geräten der Einsatz von Verdunstungsspray die Effizienz verbessern.
Eine Wasserkühlschlange zur Vorkühlung kann dem Klimagerät vor der Verdampferschlange vorgeschaltet werden. Wenn die Umgebungsbedingungen es zulassen, dass das Verflüssigerwasser so weit abgekühlt wird, dass es die in das Klimagerät eintretende Luft direkt kühlt, wird das Verflüssigerwasser zum Vorkühlregister umgeleitet. Dadurch wird der Bedarf an Kompressorkühlung für das CRAC-Gerät reduziert oder manchmal sogar eliminiert.
DCIM
Das Management der Rechenzentrumsinfrastruktur ist die Kombination von IT und Betrieb zur Verwaltung und Optimierung der Leistung der Rechenzentrumsinfrastruktur in einem Unternehmen. DCIM-Tools helfen den Betreibern von Rechenzentren bei der Überwachung, Messung und Verwaltung der Auslastung und des Energieverbrauchs von rechenzentrumsbezogenen Geräten und Komponenten der Gebäudeinfrastruktur und verbessern so effektiv die Beziehung zwischen Rechenzentrumsgebäuden und ihren Systemen.
DCIM ermöglicht die Verknüpfung von Informationen zwischen verschiedenen Unternehmensbereichen wie Rechenzentrumsbetrieb, Anlagen und IT, um die Nutzung des Rechenzentrums zu maximieren. Betreiber von Rechenzentren schaffen flexible und effiziente Abläufe, indem sie den Temperatur- und Feuchtigkeitsstatus, den Gerätestatus, den Stromverbrauch und die Auslastung der Klimaanlage in Serverräumen in Echtzeit visualisieren.
Vorbeugende Wartung
Neben den oben genannten Management- und Betriebslösungen für die Infrastruktur ist auch die ungeplante Wartung ein zu berücksichtigender Aspekt. Ungeplante Wartung kostet in der Regel das 3-9-fache der geplanten Wartung, vor allem wegen der Kosten für Überstunden, Kollateralschäden, Notfallteile und Serviceeinsätze. IT-Teams können einen wiederkehrenden Zeitplan für die vorbeugende Wartung des Rechenzentrums erstellen. Durch die regelmäßige Überprüfung des Infrastrukturstatus und die rechtzeitige Reparatur und Aufrüstung der erforderlichen Komponenten kann die interne Infrastruktur effizient betrieben sowie die Lebensdauer und Gesamteffizienz der Rechenzentrumsinfrastruktur verlängert werden.