Saunagang

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Kaum steigen draußen die Temperaturen, richten sich die besorgten Blicke auf die Klimaanlage der Serverräume. In Rechenzentren dagegen hat das Thema Kühlung ganzjährig Hochsaison. Angeheizt durch steigende Energiekosten und die Klimawandel-Debatte bewegt sich der Fokus weg vom Leistungsvermögen der Klimaanlagen hin zu ihrer Energieeffizienz.

Dabei rücken vor allem physikalische Aspekte in den Vordergrund, die vorher nur wenig Beachtung gefunden haben: Beispielsweise wurde und wird häufig die Serverhalle als Ganzes gekühlt; die Tatsache, dass die großen Luftmengen, die es zu kühlen gilt, den Energieaufwand in die Höhe treiben, wurde dabei ebenso wenig berücksichtigt wie die unterschiedlich temperierten Luftströme, die unterschiedliche Wärmeabgabe der einzelnen Geräteklassen oder die Schwankungen in der Auslastung der IT-Systeme.

Mit dem Einzug von Blade-Servern in Rechenzentren ändert sich das: Die rund um die Blade-Center entstehenden Hotspots zwingen die Verantwortlichen, über neue Kühlkonzepte nachzudenken. Ein Rechenzentrumsbetreiber, der verstärkt auf Blades setzt, ist die Eigentümerin und Betreiberin des Frankfurter Flughafens, die Fraport AG. Im Rahmen eines Neubaus und der Standortverlagerung des in den 70er-Jahren gebauten Rechenzentrums war sie in der Lage, die Infrastruktur den heutigen und künftigen Anforderungen entsprechend neu zu errichten.

Unter anderem ist die Fraport AG zuständig für die Fluginformationssysteme, Bodenverkehrsdienste und Frachtabwicklung, hinzu gesellen sich die interne Bürokommunikation und Verwaltung. Außer ihrem eigenen Personal zählen die Fluggesellschaften, die Flugsicherung, die Bodendienste, Zoll und Bundesgrenzschutz, die Sicherheitsdienste, der Katastrophenschutz, außerdem Mieter und Konzessionäre zu den IT-Anwendern. Ihnen stellt die ITK neben Servern und Anwendungen 4500 PCs, 15 300 Telefone und Faxgeräte, 7900 km Kabel, 99 000 Anschlussdosen, 16 000 LAN-Anschlüsse, 2200 Bündelfunkgeräte samt Infrastruktur, 300 WLAN-Antennen sowie 1260 Überwachungskameras zur Verfügung, begleitet durch 320 Mitarbeiter und durchschnittlich 30 Mio. Euro jährliche Investitionen.

Als für die wachsende Zahl der Anwendungen ein neues Rechenzentrum gebaut werden musste, nahm die Fraport AG im März 2005 auch eine organisatorische Umstrukturierung vor: Als Joint-Venture mit der Gedas (heute T-Systems) gründete sie die Betreibergesellschaft Gedas Operational Services GmbH & Co. KG (Gedas OS) und übertrug ihr das Rechenzentrum.

Das Haus im Haus

Auf dem Flughafengelände entstand daraufhin bis 2007 ein unterirdisches Rechenzentrum als „Haus im Haus“ mit 1200 Quadratmeter Gesamtfläche. „Das neue Rechenzentrum ist ein sogenanntes Outgrowing-Projekt, das weit über ein gewöhnliches Outsourcing hinausgeht“, so Falk Wieland, Fachgebietsleiter des Rechenzentrums bei Gedas OS. Neben der Absicherung der Fraport-Anwendungen bietet es Managed Services für Fertigungs- und Service-Unternehmen vor allem rund um den Transportsektor an. Unter anderem hat die Gedas die IT-Dienstleistungen für die Volkswagen-Gruppe, deren Zulieferer und Händler mit in die Ehe gebracht.

Aus Sicht der Fraport AG bildet das neue RZ im Wettbewerb der internationalen Luftverkehrsdrehkreuze zum einen ein strategisches Standbein für das Wachstum, zugleich soll es aber auch Einsparungen bewirken. „Die Konsolidierungseffekte der neuen Infrastruktur sollen die IT-Kosten im ersten Jahr um 10 %, langfristig um 30 % senken“, führt Falk Wieland aus. „Um diese Vorgabe erreichen zu können, mussten wir einen Technologiepartner finden, der uns beim Aufbau eines automatisierbaren und hochverfügbaren ‚IT-Hotels‘ unterstützt, das ökonomisch wie ökologisch sinnvoll zu betreiben ist.“

Der Wunschpartner sollte alle Systeme aufeinander abgestimmt und aus einer Hand liefern können, von der unterbrechungsfreien Stromversorgung und -verteilung über standardisierte Rack-Systeme, Verkabelungslösungen und Kühlkomponenten bis zu Management-Einheiten. Ebenfalls Pflicht war ein zuverlässiges und detailliertes Monitoring. Wieland: „Da unser Rechenzentrum größtenteils autonom arbeitet, bedarf es einer hohen Stabilität ausfallkritischer Kennwerte.“ Die Zusammenarbeit mit dem Rechenzentrumsausstatter sollte sich außerdem über den Zeitraum der Installation hinaus erstrecken. Dabei darf weder der Ausbau der Infrastruktur noch der Austausch von Komponenten die Anwendungen beeinträchtigen.

Entscheidend waren aber auch die Energieeinsparungen. Denn immerhin finden mehr als 50 % der elektrischen Energie nicht den Weg in das IT-Equipment, sondern vielmehr in Kühlung, Stromversorgung und Beleuchtung. 20 bis 30 % ließen sich durch Reihen- oder Rack- statt Raumkühlung, modulare Stromversorgungs- und Kühlanlagen, energieeffiziente USVs und energiesparende Beleuchtung einsparen.

Von großer Bedeutung ist dabei die Skalierbarkeit der Stromversorgungs- und Kühlanlagen: kaum etwas ist unnützer als überdimensionierte Anlagen. Da aber der Bedarf selten an der momentanen IT-Ausstattung, sondern richtigerweise an der zu erwartenden Menge berechnet wird, kann eine skalierbare Anlage, die mit der IT mitwächst, die Energieeffizienz dauerhaft hochhalten. Besteht die Anlage sogar aus mehreren Modulen, kann sie sich zudem der schwankenden Auslastung gerade von High-Density-Servern anpassen, unter Umständen unter Zuhilfenahme einer Kapazitätsplanungs- und -managementsoftware.

Schlankes Equipment spart Rohstoffe

Die Eingrenzung der Klimatisierung auf die Hauptsünder kann darüber hinaus den Energieverbrauch für die Lüfter drosseln und spart das Be- und Entfeuchten der Luft. Zudem reduziert eine Stromeinsparung in der Infrastruktur die Wärmeentwicklung, was wiederum die erreichbare Serverdichte im Gebäude erhöht.

Ein weiterer Aspekt ist nicht zu vernachlässigen: Ein schlankes und auf den Bedarf angepasstes IT- und Infrastruktur-Equipment spart Rohstoffe. Immerhin verbraucht ein durchschnittliches 1-Megawatt-Rechenzentrum in seiner 10-jährigen Lebenszeit 227 Millionen Liter oder 227 000 m³ Wasser, 65,8 t Kupfer, 9,5 t Blei, 15 t Plastik, 33 t Aluminium, 5,4 t Lötzinn und 171 t Stahl.

Nach öffentlicher Ausschreibung und ausführlicher Evaluierungsphase entschieden sich die verantwortlichen Projektmanager der Gedas os im September 2005 für das modulare Infrastrukturkonzept der Firma APC.

Nach fast einjähriger Bauphase dauerte das anschließende Installieren der ausgewählten Infrastruktur nur zwei Monate. Die wohl größte Herausforderung des Projekts war laut Wieland der Umzug der operativen Flughafen-IT in das neue Rechenzentrum: „Die Arbeiten durften den Betrieb der IT-Systeme des Flughafens zu keinem Zeitpunkt gefährden. Eine weitere Schwierigkeit war, unseren Zeitplan mit dem wechselnden Passagieraufkommen zu koordinieren.“

Heute nehmen ein Viertel der 1200 Quadratmeter im RZ die Systeme für die mittlerweile 120 größeren Anwendungen der Fraport ein, der Rest ist einerseits dem Wachstum des eigenen IT-Bedarfs, andererseits den Drittkunden vorbehalten. In den Racks tummeln sich inzwischen 69 IBM-pSeries-Systeme mit AIX, 20 IBM-SP-Nodes (Scalable Power Parallel) mit AIX, 15 Sun-Solaris-Server, 100 Intel-basierte Blade-Systeme mit Linux und Windows von IBM sowie 90 HP-Proliant-Server mit Windows.

Auf diesen fast 300 Servern, unterteilt in etwa 350 logische Server, laufen etwa 160 Anwendungen, darunter 20 kritische. Die wichtigsten sind die großen SAP-R/3-Installationen auf HP-UX/Oracle, Windows/Oracle und AIX mit Oracle respektive DB2. Die Server beziehen ihren Plattenplatz von zwei IBM-ESS-800-PPRC-Clustern (Peer to Peer Remote Copy) mit 8,4 TByte, zwei separaten IBM ESS 800 mit 13,1 TByte, einer IBM DS 4800 mit 20 TByte und einer HP MSA 1000 mit 6 TByte. Ums Backup kümmern sich zwei 146 TByte fassende IBM 3584 L32 LTO- und eine IBM 7337 DLT-Library.

Die gesamte Hardware verteilt sich auf zwei unterschiedliche Rack-Konstellationen: Zwei offene Rack-Reihen bieten den Systemen mit geringerem Stromverbrauch und niedrigerem Kühlungsbedarf Heimstatt, während die Blade-Server in zwei mehrere Dutzend Meter langen Warmgangeinhausungen, sogenannten High Density HACS (Hot Aisle Containment Systems) wohnen. Zu beiden Seiten des heißen Gangs befinden sich die über dem Gang zu Quadern zusammengeschlossenen und nach außen hin abgeschlossenen Rack-Zeilen. Die zwischen den Serverschränken eingebauten, wassergekühlten Klimaanlagen Inrow FM 40 saugen die warme Luft von dort aus gezielt über den integrierten Wärmetauscher ab. Sie entziehen der Luft die Wärme und befördern sie über einen geschlossenen Wasserkreislauf zum Kaltwassersatz (Chiller) nach außen.

Warmgang runterfahren

Dieses Kühlkonzept zeitigte schnell Synergieeffekte: „Zwei Monate nach Inbetriebnahme des Rechenzentrums erreichten wir eine planmäßige Auslastung von 20 %“, erklärt Wieland. „Die Klimaeinheiten in den beiden offenen Schrankreihen produzieren allein so viel Kaltluft, dass wir die für die High-Density-Würfel vorgesehene redundante Doppelbodenklimatisierung energiesparend auf Standby-Betrieb beschränken können.“ Bei Bedarf ausbauen lässt sich die Klimaanlage auf eine Kapazität von 1,2 Megawatt, die für die 2+1-Redundanz benötigte Ersatzanlage auf 0,6 Megawatt.

Integriert in die Infrastruxure genannte Gesamtlösung, die aus vernetzten Modulen besteht, sind neben dem Kühlsystem die passenden Racks, die Kabelführungen, die unterbrechungsfreie Stromversorgung und -verteilung von 1,6 Megawatt (3200 Ampere) sowie die Monitoring- und Management-Einheiten. Die wiederum liefern den Operatoren alle nötigen Informationen und gestatten dem Betreiber letztendlich die Automatisierung des Rechenzentrums mit essenziellen Funktionen wie Eskalationslogik, Analysen, Berichten und Vorschlägen zur Beseitigung von Fehlern. Rechenzentrumsleiter Wieland: „Die tiefe Integration der ISX Manager in unsere eigenen Managementsysteme bietet uns einen Echtzeit-Überblick über die gesamte IT-Infrastruktur und liefert damit einen hohen Beitrag zur Gesamtverfügbarkeit von mehr als 99,8 Prozent.“

Als Löschgas steht FM200 bereit. Der international als HFC227ea bekannte teilhalogenisierte Kohlenwasserstoff löscht auf chemischem Weg, das heißt durch Unterbrechung der Verbrennungskette. 45 Kameras überwachen die rollenbasiert gesteuerten Zugänge zu den einzelnen RZ-Bereichen. Zudem sind die Hochsicherheitssegmente biometrisch geschützt. Der Hot-Swap-Ansatz ermöglicht den Austausch essenzieller Module wie Batterien, USV- oder Kühlungseinheiten während des Betriebs. Ergänzend dazu übernimmt APC auf Einjahresbasis die Wartung. (sun)