Messen ist Pflicht

Die Modernisierung eines bestehenden Rechenzentrums sollte stets wohlüberlegt ablaufen, da damit sowohl immense Investitionen als auch Eingriffe in den Ablauf der Geschäftsprozesse einhergehen. Im Gespräch mit IT-DIRECTOR erläutert Bernd Hanstein von Rittal, wie wichtig intensives Messen und Analysieren der Energiewerte sowie branchenübliche Standards sind. Dabei unterstützt das Unternehmen aus Herborn, das im vergangenen Jahr sein fünfzigjähriges Jubiläum feierte, Anwenderunternehmen nicht nur mit modernen IT-Systemen für die RZ-Infrastruktur, sondern auch mit Beratungsservices.

IT-DIRECTOR: Herr Hanstein, wann sollten die Verantwortlichen die Modernisierung ihres existierenden Rechenzentrums angehen?
B. Hanstein: In der Regel sprechen folgende Gründe dafür: Unzureichende Sicherheit, Platzmangel und eine zu geringe Energieeffizienz. Bei einem Rechenzentrum, das über die Jahre hinweg gewachsen ist, muss man überprüfen, ob es die aktuellen Geschäftsprozesse noch optimal unterstützt. Besitzt das Anwenderunternehmen sensiblere Daten als früher? Gibt es neue Anforderungen an das Sicherheitskonzept? Ist man ausreichend gegen Einbruch oder Feuer geschützt?

IT-DIRECTOR: Welche Zustände treffen Sie bei Ihren Kunden an?
B. Hanstein: Oftmals finden wir Schrankreihen vor, die vor Servern und Kabeln überquellen. Da sich so die Unterbringung neuer Systeme äußerst schwierig gestaltet, setzen derzeit viele Unternehmen verstärkt auf eine RZ-Konsolidierung mit Virtualisierungs- und Cloud-Technologien.

IT-DIRECTOR: Welche Vorteile verspricht ein solches Vorgehen?
B. Hanstein: Konsolidierung und Modernisierung können helfen, die Betriebskosten eines Rechenzentrums zu senken. So nahmen während der vergangenen Wirtschaftskrise viele RZ-Leiter ihre laufenden Energiekosten unter die Lupe, mit teilweise ernüchternden Ergebnissen. Meist waren die Kühlung nicht mehr auf dem neuesten Stand und der Betrieb der Applikationslandschaft auf zu viele Server verteilt. Im Zuge von Konsolidierungsmaßnahmen sollte man jedoch immer beachten: Steigt die Anzahl der Server bzw. Bladeserver in einem Schrank, nimmt gleichzeitig die Energiedichte zu und macht eine Neuausrichtung des Kühlkonzepts erforderlich.

IT-DIRECTOR: Dann verbraucht ein konsolidierter Betrieb mehr Energie?
B. Hanstein: Nein, betrieb man früher Applikationen auf dedizierten, einzelnen Servern und nutzt man dafür heute nur noch einen, spart man auf jeden Fall Energiekosten ein.

IT-DIRECTOR: Entscheidet man sich zur Konsolidierung, wäre zumindest das Platzproblem behoben...
B. Hanstein: Jedoch nur bedingt. Weltweit verdoppelt sich das Datenvolumen alle 18 Monate. Von daher wird auch das Anwenderunternehmen weiter wachsen und zunehmend Rechenleistung sowie Speicherbedarf – und damit Platz für neue Hardware – benötigen.

IT-DIRECTOR: Wie kann man sich schon heute für künftiges Wachstum rüsten?
B. Hanstein: Wichtig ist eine flexible Infrastruktur, die je nach Anforderung dynamisch mitwachsen kann. Zudem sollten Überkapazitäten vermieden werden. An dieser Stelle bietet sich ein modularer Ansatz an – sowohl auf der strom- als auch der kältetechnischen Seite. Damit lassen sich USV-Technik sowie Klimaanlagen einfach und schnell erweitern.

IT-DIRECTOR: Inwieweit bietet Rittal solche modularen Konzepte an?
B. Hanstein: Es ist der grundlegende Gedanke unserer Systemlösung. Alle unsere Schranksysteme, Lösungen für die Stromversorgung bzw. Klimatechnik sind kompatibel, flexibel und bieten die passenden Schnittstellen. Mithilfe dieser skalierbaren Lösungen können die Anwenderunternehmen genauso wachsen, wie es ihr Geschäft verlangt.

IT-DIRECTOR: Darüber hinaus bieten Sie auch Consulting an...
B. Hanstein: Bei der Modernisierung eines bestehenden Rechenzentrums ist Beratung sehr wichtig. So kontrollieren unsere Mitarbeiter das Rechenzentrum mit einer Wärmebildkamera und begutachten die vorhandenen Klimalösungen im Detail. Daraus leiten sie Ad-hoc-Maßnahmen ab, mit denen man eine bestehende Infrastruktur schnell energieeffizienter gestalten kann. Im nächsten Schritt erarbeiten sie gemeinsam mit dem Kunden Vorschläge, wie die Modernisierung des gesamten Rechenzentrums Schritt für Schritt durchgeführt werden kann.

IT-DIRECTOR: Welche Ad-hoc-Maßnahmen könnten dies sein?
B. Hanstein: In einem heterogen gewachsenen Rechenzentrum trifft man auf unterschiedlichste Klimatisierungstechniken. Oftmals sind – entsprechend dem vorhandenen IT-Equipment – gar drei verschiedene Klimakonzepte in einem Raum realisiert: Bei Telekommunikationsanlagen strömt die kalte Luft von unten nach oben, Server ziehen die Kaltluft von vorne nach hinten durch das Gerät und Netzwerktechnologien benötigen eine seitliche Kühlung. Beim parallelen Einsatz solcher Klimakonzepte entstehen schnell Lücken im Kühlsystem, weshalb sehr viel Energie verpufft.

IT-DIRECTOR: Was kann man dagegen tun?
B. Hanstein: Eine einfache Ad-hoc-Maßnahme wäre das Schließen von sogenannten Luftkurzschlüssen, den Verbindungen zwischen kalter und warmer Luft. In heterogenen RZ-Strukturen sollte man für die TK-Anlagen, die Server und das Netzwerk jeweils separate Klimazonen etablieren.

IT-DIRECTOR: Bieten sich sogenannte Kalt-Warm-Gänge als probates Mittel an?
B. Hanstein: Sicherlich, denn die Herstellung kalter Luft ist sehr teuer, weshalb man beide Luftströme mit Kalt-Warm-Gängen rigoros voneinander abschottet. Bei diesem Verfahren wird die Kaltluft gezielt einzelnen Servern zugeführt und damit eine Vermischung von warmer mit kalter Luft vermieden.

Generell gilt, dass Klimaanlagen umso effizienter arbeiten, je höher die Temperatur der rückströmenden, neu zu kühlenden Luft ist. Das heißt, bringt man die Abwärme der Server direkt an das Klimagerät, arbeitet dieses effektiver, als wenn eine Mischluft aus warmer Abluft und kalter Zuluft hingeleitet wird. Von daher sollte man zwei Dinge beachten: Zum einen eine möglichst hohe Einsaugtemperatur für die Klimaanlage und zum anderen die Vermeidung einer die Vermischung von Kalt- und Warmluft.

IT-DIRECTOR: Kann man die warme Abluft der Server nicht auch zu Heizzwecken nutzen?
B. Hanstein: Da es sich um etwa 40 Grad warmes Wasser handelt, kann man damit im Winter beispielsweise eine Bodenheizung betreiben. In den warmen Monaten wird die Warmluft dann einfach aus dem Gebäude geblasen. Möchte man die Abwärme das ganze Jahr über nutzen, wäre etwa die Versorgung eines in unmittelbarer Nähe gelegenen Schwimmbads sinnvoll.

IT-DIRECTOR: Wie teuer sind solche Alternativen?
B. Hanstein: Plant man solche Technologien bei einem RZ-Neubau von Anfang an mit ein, können sie sich schnell rechnen. Eine nachträgliche Nutzung der Abwärme gestaltet sich eher schwierig, da man das bestehende RZ – inklusive Klimatisierung und Infrastruktur – aufwendig umbauen müsste.

IT-DIRECTOR: Worauf kommt es bei einem Modernisierungsprojekt generell an?
B. Hanstein: Ohne Messungen läuft nichts, denn ein RZ-Verantwortlicher muss wissen, wie viel Energie bzw. wo diese genau verbraucht wird. Mit Zangenmessgeräten kann man die Gesamtleistung erfassen und erkennen, wie sich der Output der Klimageräte gestaltet bzw. was letztlich bei den Servern ankommt. Auf diese Weise arbeitet man sich Schritt für Schritt an den PUE-Wert (Power Usage Effectiveness) heran und kann daraus entsprechende Verbesserungsmaßnahmen ableiten.

IT-DIRECTOR: Welcher ist der optimale PUE-Wert?
B. Hanstein: Der PUE-Wert ist nur eine Metrik unter vielen – und nicht die Allerbeste. Denn er sagt nichts darüber aus, wie viel Energie das Rechenzentrum in Summe verbraucht. Vielmehr beschreibt er allein das Verhältnis zwischen der aufgenommenen Energie und der Energie, die direkt bei den Servern ankommt. Hier liegt die Gefahr darin, dass man im Grunde nicht benötigte Server in der bestehenden Infrastruktur belässt, womit der PUE-Wert besser wäre. Zu den Spitzenwerten zählen heutzutage PUE-Werte von 1,1. Hierbei handelt es sich aber zumeist um speziell auf den PUE-Wert getrimmte Rechenzentren.

Generell kann man mit einfachen Maßnahmen die Energieeffizienz steigern – beispielsweise mit der direkten freien Kühlung, bei der die kalte Außenluft zum Kühlen der Rechner verwendet wird. Oder es kommen Technologien wie die adiabatische Kühlung zum Einsatz. Dabei wird in den wärmeren Monaten ein Wassernebel auf geeignete Weise in die in das Rz  einströmende Luft gesprüht, um zum einen die Luftfeuchtigkeit anzuheben und zugleich über die damit verbundene Verdunstung Kälte zu erzeugen. Die dabei entstehenden Wasserkosten würden allerdings nicht in den PUE-Wert einfließen, genauso wenig wie der Aufwand für das Filtern oder das Entfeuchten der eingesaugten Außenluft.

Aufgrund der hohen Komplexität bietet es sich vor den ersten RZ-Modernisierungsmaßnahmen an, einen Dienstleister mit der professionellen Messung aller Energiequellen im Rechenzentrum sowie deren anschließender Analyse zu beauftragen. Ein solches Vorgehen dauert in der Regel nicht länger als drei bis vier Tage.

IT-DIRECTOR: Doch damit ist es nicht getan?
B. Hanstein: Nein, hierbei handelt es sich um eine reine Standortbestimmung. Im nächsten Schritt sollte man festlegen, welche konkreten Maßnahmen getroffen werden müssen, um die Energieeffizienz zu steigern, mehr Platz zu schaffen oder das Sicherheitsniveau zu erhöhen.

Will das Anwenderunternehmen vor allem die Energieeffizienz seines Rechenzentrums steigern, lohnt sich die Zusammenarbeit mit einem speziellen Energieberater. Dieser zeigt auch auf, wie man in den Genuss öffentlicher Fördermittel kommt.

IT-DIRECTOR: Welche Fördermöglichkeiten gibt es?
B. Hanstein: Ein Weg führt über das Beratungsbüro des Branchenverbandes Bitkom, das über einzelne Fördermaßnahmen aufklärt und professionelle Energieberater und -planer vermittelt. Generell wird nur ein gewisser Teil der RZ-Modernisierung gefördert, der Rest basiert auf der Eigenleistung des Anwenders. Entscheidend ist, dass man eine nachhaltige Senkung der CO2-Emission seines Rechenzentrums nachweisen muss.

IT-DIRECTOR: Welche Rolle spielen die Schranksysteme für ein energieeffizientes Rechenzentrum?
B. Hanstein: Da sie die gesamte Serverlandschaft beheimaten, bilden sie das Rückgrat der RZ-Infrastruktur. Ein modernes Rack sollte sich reibungslos in das Klimakonzept einbinden lassen. Zudem muss auf beiden Seiten des Systems eine optimale Aneinanderreihung gewährleistet sein.

IT-DIRECTOR: Welche Klimatisierungsmöglichkeiten gibt es?
B. Hanstein: RZ-Verantwortliche können die Klimatisierung über einen Doppelboden realisieren oder mit einer schrankbezogenen Klimatisierung arbeiten. Nicht zuletzt besteht die Möglichkeit einer Schottung, d.h. man bläst die kalte Luft nur in einen Gang und fängt die Abwärme an den Schrankrückseiten wieder auf. Egal ob man einen Raum, einen Schrank oder eine Serverreihe klimatisiert, gilt stets: Je geringer das zu kühlende Luftvolumen, desto effizienter die Kühlung.

IT-DIRECTOR: Können Sie uns diese Konzepte näher erläutern?
B. Hanstein: Bei der Klimatisierung über einen Doppelboden befinden sich die Klimageräte seitlich an der Wand des zu kühlenden Raumes. Von dort aus gelangt die Kaltluft in den Doppelboden, in dem dadurch ein definierter Überdruck entsteht. In den zu kühlenden Schrankreihen befinden sich perforierte Bodenplatten, aus denen die kalte Luft hinausströmt und durch die ebenfalls perforierte Racktür zu den Servern gelangt. Desweiteren befindet sich oberhalb der Schrankreihen eine Schottung, die die Vermischung von kalter mit warmer Luft verhindert. Die Abwärme steigt daher nur an der Rückwand des Schrankes nach oben. Die Herausforderung: Man muss den unter Druck stehenden Doppelboden im ganzen Raum gleichmäßig mit Kaltluft versorgen, um in den Schränken eine optimale Versorgung zu garantieren.

IT-DIRECTOR: Was ist daran so schwierig?
B. Hanstein: Befinden sich in einem Rack mehrere Bladeserver, benötigt man statt einer Kühlleistung von 4 KW plötzlich 17 KW. Analog dazu muss die vierfache Menge an Kaltluft dorthin transportiert werden. Bei einem einheitlichen Druckboden ist es jedoch schwierig, diese Luftmenge einer bestimmten Stelle zuzuweisen.

Möchte man weiterhin mit der Raumklimatisierung arbeiten, muss man sich von daher genau überlegen, wie dieses Rack gekühlt werden kann. Die Möglichkeiten: Man kann die Rückentür des Schrankes entfernen und dort stattdessen einen Wärmeaustauscher installieren. Dann wird die Kaltluft vorne angesaugt und hinten die heiße Abluft durch den Wärmeaustauscher vernichtet. Der Wärmeaustauscher bläst wieder normal temperierte Luft in den Raum, so dass die Raumklimatisierung nicht bemerkt, dass ein Hochleistungsrack inmitten der üblichen Infrastruktur steht.

IT-DIRECTOR: Und wie funktioniert die erwähnte Schrankklimatisierung?
B. Hanstein: Hier befindet sich das Klimagerät seitlich direkt am Rack, wodurch die Kaltluft nur einen extrem kurzen Weg strömen muss. Auf diese Weise wird für einen Schrank eine besondere Klimazone geschaffen, was vor allem bei Hochleistungsservern oder bei unseren Safelösungen zum Tragen kommt.

IT-DIRECTOR: Was steckt hinter Ihren IT-Safes?
B. Hanstein: Es handelt sich um IT-Schutzsafes, die einen Brand, große Rauchentwicklung oder einen Wasserschaden überstehen können. Zudem verfügen sie über einen Einbruchschutz, bei dem der Zugang über einen Nummerncode, einen Schlüssel oder biometrische Verfahren gesteuert wird. Der kleinste Safe ist etwa 1,70 m hoch, in das größte Modell passt ein 47-HE-Schrank.

IT-DIRECTOR: Welche denkbaren Einsatzgebiete gibt es?
B. Hanstein: Zu unseren Kunden zählen Polizeistationen oder Krankenhäuser, die sensible Daten vor Ort vorhalten müssen. Auch stehen solche IT-Safes in robusten Umgebungen, wo sie großer Hitze bzw. Kälte, Nässe oder Staub ausgesetzt sind. Nicht zuletzt lassen sie sich in Filialen finden, die in diesem Hochsicherheitsschrank Personal- und Geschäftsdaten vorhalten.

IT-DIRECTOR: Welche Hardware kann in den Safes untergebracht werden?
B. Hanstein: Beispielsweise zwei Hochleistungsserver, ein Speichersystem sowie ein intelligenter Switch. Mit diesem Equipment lässt sich die Rechenleistung eines kleineren Unternehmens oder einer Filiale abbilden. Stellt man einen redundant ausgelegten Safe an anderer Stelle des Betriebsgeländes auf, erhält man ein funktionierendes Backupszenario. Die Kosten dafür belaufen sich auf rund 140.000 Euro. Sollte ein IT-Safe für die Hardware nicht ausreichen, können wir dem Kunden mit unseren Raum-in-Raum-Lösungen auch einen sicheren Serverraum erstellen.

IT-DIRECTOR: Neben Virtualisierung sprachen Sie eingangs auch Cloud-Technologien an. Entscheiden sich immer mehr Unternehmen für eine Public Cloud, benötigen sie bald kein eigenes Rechenzentrum mehr...
B. Hanstein: Hier lassen sich zwei Trends erkennen: Zum einen tummeln sich am Cloud-Markt nur wenige große Anbieter. Sie liefern sich derzeit eine Schlacht um die Wolke, um möglichst viele Kunden zu gewinnen – dazu zählen Amazon, Google oder Microsoft. Die Kundenbasis für deren Cloud-Dienste setzt sich momentan vor allem aus Privatpersonen und kleinen Unternehmen zusammen.

Zum anderen bemerken wir, dass sich immer mehr größere Unternehmen für eine firmeninterne – also private – Cloud entscheiden, da allein durch die effektive Nutzung virtueller Strukturen enorme Rechenleistung flexibel im gesamten Unternehmen bereitgestellt werden kann. Ein weiterer Vorteil: die private Wolke liegt hinter der Firmen-Firewall, womit die Daten gesichert in den eigenen Händen bleiben.

IT-DIRECTOR: Dann sollte man von einer Public Cloud besser die Finger lassen?
B. Hanstein: Sollte sich ein IT-Verantwortlicher für eine Public Cloud entscheiden, muss er überlegen, wie die Migration aller Daten in die Wolke ablaufen kann. Zudem sollte er sich von Anfang an darüber im Klaren sein, wie er nach Ablauf des Vertrags alle Daten zurückerhält bzw. wie er bei Bedarf den Cloud-Anbieter flexibel wechseln kann. Meiner Ansicht nach sind solche Vorgehen mit einem extrem hohen Aufwand verbunden.

IT-DIRECTOR: Inwieweit wirkt sich Cloud Computing auf Ihr Geschäft aus?
B. Hanstein: Installiert man Cloud-Technologien, braucht man im ersten Schritt zwar weniger Schränke, aufgrund der konzentriert vorgehaltenen Rechenleistung ist allerdings eine intelligentere Stromabsicherung sowie eine höhere Kühlleistung gefragt. Abgesehen davon werden auch die Cloud-Anbieter und damit deren Rechenzentren in Zukunft wachsen, so dass sie regelmäßig neue Serverschränke benötigen.

IT-DIRECTOR: Welche Rolle spielen heute neben der Cloud bestimmte Standards für Rechenzentren?
B. Hanstein: Sie sind extrem wichtig. Von daher sollten sich die RZ-Verantwortlichen für einheitliche Kühl-, Schrank- und Stromversorgungstechnologien entscheiden. Denn kauft man immer wieder andere Technik, führt dies zu einer äußerst heterogenen Umgebung, deren Verwaltung viel Mühe bereitet. In einem Rechenzentrum mit verschiedensten Racks, Klimaanlagen und Hardwarekomponenten ist es im Fehlerfall schwierig, den genauen Quell des Übels zu finden.

IT-DIRECTOR: Verfügen USV- und Klimaanlagen nicht über standardisierte Schnittstellen, mit denen sie sich ins Monitoring einbinden lassen?
B. Hanstein: Die meisten USV-Hersteller bieten eine integrierte SNMP-Schnittstelle an. Betreibt man jedoch drei USV-Anlagen verschiedener Anbieter, besitzt man auch drei unterschiedliche Service- und Wartungsverträge.

Anders als USV-Geräte sind Klimaanlagen üblicherweise nicht SNMP-fähig, da sie aus der Gebäudetechnik stammen und größtenteils Industrieprotokolle aufweisen. Um sie in einem einheitlichen Monitoring-Dashboard abbilden zu können, müssten SNMP-Schnittstellen erst hinzuprogrammiert werden.

IT-DIRECTOR: Gilt Standardisierung als Königsweg für ein energieeffizientes Rechenzentrum?
B. Hanstein: Auf jeden Fall. Standards helfen, ein Rechenzentrum effizienter zu betreiben – zum einen energetisch, zum anderen aber auch hinsichtlich des Personalaufwands. Nutzt man eine einheitliche Infrastruktur, ist der Aufwand deutlich geringer, um das Rechenzentrum am Laufen zu halten. Dies beweisen die riesigen Datacenter vieler Hostinganbieter: Ein einziger Administrator betreut hier hunderte von Systemen. Möglich macht dies ein Höchstmaß an Automatisierung basierend auf einer stark homogenen Infrastruktur.


Bernd Hanstein
Alter: 51 Jahre
Ausbildung: Diplom-Physiker
Werdegang: Abschluss des Physik-Diploms an der Universität Gießen; danach bei der Siemens AG in unterschiedlichen Positionen u.a. für den Systemvertrieb zuständig
Derzeitige Position: seit 2007 Hauptabteilungsleiter Produktmanagement IT bei Rittal
Hobbys: Lesen, Schwimmen