Checkliste: Modernes Design für Serverräume in bestehenden Gebäuden

Die Befolgung von Best Practices beim Design eines Serverraums sind wichtig. In erster Linie sind aber die Geschäftsansprüche ausschlaggebend.

Mit dem stetigem Zuwachs von Technologie ist der Bau von Serverräumen in bestehenden Gebäuden keine Seltenheit...

mehr. Welche Probleme müssen Sie beim Design von Serverräumen adressieren? Dieser Artikel hilft bei den Überlegungen in Sachen Definitionen für individuelle Anforderungen.

Was ist ein Serverraum? Es gibt in diesem Zusammenhang mehrere Definitionen, die den Rahmen dieses Artikels sprengen würden. Ich werde mich auf ganz auf die Bereiche Gehäusetechnik für das Equipment und die entsprechend unterstützende Infrastruktur innerhalb eines bestehenden Gebäudes konzentrieren. Ich gehe davon aus, dass dieses Gebäude außer für technische Geräte auch anderweitig verwendet wird. Das können Büros, Abstellräume, Gesundheitseinrichtungen, Schulungsräume und so weiter sein.

  • Es gibt kein Universalkonzept für die Gestaltung eines Serverraums.

Von einer Hoffnung können Sie sich gleich verabschieden: Es gibt kein allgemein gültiges Universalkonzept, um einen Serverraum zu gestalten. Es besteht ein Trend hin zu standardisierten modularen Designs oder Erzeugnissen, um eine Umgebung für einen Serverraum zu erschaffen. Das steht aber im Gegensatz zur traditionellen Herangehensweise individuell gestalteter Umgebungen. In vielen Situationen sind standardisierte Herstellerprodukte genau das Richtige für das Design eines Serverraums. Genauso gibt es Situationen, in denen diese überhaupt nicht passen.

  • Es gibt jede Menge Best Practices. Diese helfen beim Design, sind aber kein Ersatz für maßgeschneiderte Lösungen.

Misserfolge und Probleme in Serverräumen hat es schon genug gegeben. Aus diesen Erfahrungen sind viele Best Practices entstanden, bei denen man sich Ideen für das entsprechende Design holen kann. Allerdings handelt es sich hier nur um Teile von kompletten Design-Lösungen. Dennoch ist ein eigenes Konzept wichtig, um den angestrebten Serverraum genau auf Ihre Geschäftsansprüche zurecht zu schneidern.

Es gibt eine sehr lange Liste, über die Sie beim Design eines Serverraums nachdenken müssen. Wir werden diese in zwei generelle Kategorien aufteilen: Das Definieren der Anforderungen und Überlegungen hinsichtlich des Aufbaus.

Zu den Anforderungen gehören die Leistungsdichte, Absicherung, Wachstum, Modularität und Flexibilität.

1. Finden Sie die Leistungsdichte heraus

Normalerweise wird die Leistungsdichte in Watt pro Quadratmeter angegeben, in den USA sind es Watt per Square Foot. Auch wenn diese Einheit in Serverräumen eine Rolle spielt, sind jedoch maximaler und durchschnittlicher Kilowatt-Verbrauch pro Rack aussagekräftiger. Anhand dieser beiden Zahlen können wir die Systemanforderungen für Elektrik und Mechanik bestimmen. Zum Beispiel können Sie in einem Rack mit durchschnittlich 3,5 kW/h und einem Maximum von fünf kW/h andere Systeme einsetzen als in einem mit zehn kW/h Durchschnitt und zwölf kW/h Maximum.

  • Die Energiedichte beeinflusst auch die Konfigurationen der mechanischen Systeme. Die Klimatisierung hängt stark von den Anforderungen des Serverraums ab.
  • Es gilt, das Optimum beim Kosten-Nutzen-Verhältnis herauszufinden.

Diese Dichte ist nicht nur für die Systemkapazitäten ausschlaggebend, sondern auch die entsprechenden Konfigurationen. Beispiele bei denen die Leistungsdichte Auswirkungen auf die mechanischen System-Konfigurationen haben, sind Entscheidungen hinsichtlich gekoppelter oder zentralisierter Kühlung, Overhead- oder Boden-Klimatisierung, isolierte Heiß- und Kaltluft-Ströme, offener Luftfluss oder Flüssigkühlung. Die jeweilige Energie-Effizienz beeinflusst die System-Konfigurationen. Nehmen wir als Beispiel separate Kanäle für heiße und kalte Luft. Bei größeren kW/h-Dichten sind diese für einen vernünftigen Betrieb notwendig. Ist die kW/h-Dichte niedriger, lässt sich das Equipment auch ohne Separation von heißer und kalter Luft kühlen. Die Energie-Effizienz ist allerdings durch das Trennen von heißer und kalter Luft wesentlich höher. Die Frage ist aber, ob eine Aufteilung der Luftströme für Ihren Serverraum notwendig ist? Das hängt natürlich von den Business-Anforderungen ab. Hier müssten Sie die höheren Installations-Kosten gegen die Amortisation abwägen.

Man sieht häufig Unstimmigkeiten in Serverräumen, bei denen die Systemkapazitäten falsch eingeschätzt wurden. Oftmals limitieren die mechanischen Systeme die Leistungsdichte. Diese muss als universelle Zahl in Bezug auf alles Komponenten und Systeme gesehen werden. Ansonsten werfen Sie Geld zum Fenster raus oder mögliche Kapazitäten liegen brach.

2. Serverräume in Hinblick auf Ausfallsicherheit und Elastizität gestalten

Der nächste wichtige Schritt führt uns zur Ausfallsicherheit oder der Frage, wie viel Redundanz Sie benötigen? Somit ergibt sich die komplett benötigte Kapazität. Wie viel Equipment Sie anhand der Einschätzungen kaufen müssen, wirkt sich natürlich auf die Gesamtkosten aus. Die Ausfallsicherheit ist allerdings wichtiger als die Bestimmung der insgesamt benötigten Kapazitäten, da sich das eine aus dem anderen ergibt. Das verantwortliche Design-Team sollte diese Zahlen so genau wie möglich errechnen.

  • Involvieren Sie die End-Anwender bei der Evaluierung der Geschäftsansprüche.

Für die Ausfallsicherheit sind zwei Faktoren ausschlaggebend: Die Business-Anforderungen und die Möglichkeit, die relevante Ausrüstung zu warten. Bei der Evaluierung der Ansprüche für die Ausfallsicherheit sollten die End-Anwender involviert sein und das ist oftmals eine Herausforderung. Hier einige typische Bereiche, die zu erörtern sind:

  • Müssen diese System ständig laufen?
  • Wie wirkt es sich auf die Business-Aktivitäten aus, wenn die entsprechenden Server offline sind?
  • Haben diese System Kundenkontakt?
  • Ist Software-Redundanz vorhanden und ein anderer Standort kann die Workloads übernehmen? Lässt sich ein Ausfall abfedern?

Je mehr Redundanz Sie in das Design der Systeme einfließen lassen, desto schneller und höher steigen die Kosten. Ebenso gewinnt das Szenario an Komplexität. Aus diesem Grund sollten Sie sich sehr genau überlegen, ob ein System für Wartungs-Arbeiten auch mal offline sein darf.

  • Stecken Sie genug Zeit in die richtige Planung der Redundanz. Das spart möglicherweise sehr viel Geld.

Jegliche Mechanik, elektrische Geräte und Leitungs-Rohre brauchen regelmäßige Wartung. Ob diese nun präventiv, ungeplant oder aus Gründen von Nachbesserungen durchgeführt wird, ist nicht ausschlaggebend. Wenn Sie diese Wartungsfenster an die Gegebenheiten der Endanwender anpassen, reduzieren Sie sehr wahrscheinlich das Ausmaß an benötigter Redundanz und sparen somit bare Münze.

  • Planen Sie Zeitfenster für die Wartung ein und definieren Sie das Equipment so, dass periodische Systempflege auch möglich ist.

Ähnlich wie bei der Herangehensweise mit der Leistungsdichte sollten Sie auch das richtige Maß hinsichtlich Redundanz treffen. Diese Evaluierung gilt für jedes einzelne Stück Equipment und es gehört auch eine Einschätzung der Wichtigkeit für das Geschäft dazu. Auf diese Weise lässt sich eine typische Fallgrube vermeiden, bei der ein System oder Komponente die Möglichkeiten zur Wartung limitiert. Noch schlimmer ist, wenn ein entsprechendes Gerät den seidenen Faden hinsichtlich Ausfallsicherheit darstellt. Nicht selten werden wichtige Wartungen verschoben, weil diese einen kompletten Shutdown mit sich bringen würden. Laufen gerade wichtige Prozesse oder Workloads, ist dies inakzeptabel. Eine weitere gängige Situation für Wartungsaufschub ist die Annahme, dass gerade wichtige Workloads laufen. Bei genauerem Nachfragen stellt sich womöglich heraus, dass die Prozesse sehr wohl unterbrochen werden dürften.

Zur Frage nach der perfekten Elastizität und Ausfallsicherheit gibt es keine richtige Antwort. Auch hier gilt, dass Sie den Serverraum anhand der Geschäftsansprüche gestalten sollten.

3. Die Themen Wachstum, Modularität und Flexibilität

Das letzte Puzzle-Teil ist die Definition der Ansprüche in Bezug auf die anfängliche Last und welches Wachstum Sie in Zukunft erwarten. Einige der wichtigen Fragen zu diesem Thema sind:

  • Handelt es sich um eine permanente Installation oder ist die Angelegenheit nur eine Übergangslösung für einige Jahre?
  • Was ist der typische Technologie-Auffrischungszyklus (Refresh Cycle)?
  • Brauchen Sie etwas zusätzlichen Platz, um neu eintreffende Technologie für den Übergang von einem System zum anderen temporär zu lagern?
  • Lassen sich die Komponenten in kleinere Segmente aufteilen und somit in modulare Blöcke umwandeln? Diese Frage gilt auch für den physikalischen Serverraum.

Die modulare Herangehensweise hat in den vergangenen Jahren an Popularität gewonnen. Damit wird sowohl der Auffrischungszyklus als auch der Umgang mit dem Wachstum einfacher. Hier gilt aber auch, dass dies nicht zwingend die richtige Lösung ist. Es gibt so viele Alternativen, wie Sie Flexibilität und Modularität erreichen können. Alle aufzuzählen, würde den Rahmen dieses Beitrags sprengen. Es gilt wiederum, dass die Geschäftsansprüche die richtige Lösung vorgeben.

Die oben genannten Aspekte sind die Grundlagen, um einen Serverraum zu gestalten. Im zweiten Teil widmen wir uns den Schlüsselfaktoren für den Aufbau spezieller Systeme. Wir sprechen dann über den physikalische Platz, mechanische Systeme, Elektrik und ergänzende Systeme für das Design eines Serverraums.

Über den Autor: Tom Langran ist ein lizenzierter Profi-Techniker mit mehr als 15 Jahren Erfahrung in Sachen Gebäudeplanung und Baukonstruktion. Tom hat Diplome in Elektrotechnik und Bauleitung. Er hat Data-Center-Projekte für Finanzdienstleister und Telekommunikations-Unternehmen gestaltet und verwaltet. Tom lebt und arbeitet in Seattle.

Artikel wurde zuletzt im Dezember 2013 aktualisiert

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