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Rittal. - Vordefinierte Server-Module statt Einzelsysteme, Standardabmessungen statt Maßanfertigungen. Mit Rimatrix S, einem Konzept für den standardisierten Rechenzentrumsbau revolutioniert das Unternehmen die Rechenzentrumswelt.

12. Juni 2013

Rittal - Das System: Rimatrix S

Rechenzentren sind traditionell sehr individuelle Lösungen. Doch in der modernen Web 2.0-Gesellschaft sind die Dienste eines Rechenzentrums längst nicht mehr so einzigartig wie noch vor einigen Jahren. Neben den jeweiligen abgerufenen Serviceleistungen, die sich von Unternehmen zu Unternehmen entscheiden, gibt es einen überwiegenden und noch dazu wachsenden Anteil von „Einheitselementen“: Standard-Dienste, die auf Standard-Hardware laufen, werden über Standard-Infrastruktur mit Strom und Klimatisierung versorgt. Längst ähneln sich viele Rechenzentren in weiten Bereichen. Und daran wird sich in absehbarer Zeit nichts ändern im Gegenteil.

Der Trend bei IT-Anwendungen geht zur Zentralisierung. Doch bei Entwurf, Umsetzung und Betrieb der Rechenzentren dominieren nach wie vor aufwendige Maßkonzepte. Die Errichtung neuer Rechenzentren erfordert mehrmonatige Planungs- und Bauphasen. Das ist nicht nur langwierig, sondern auch teuer, weil es kaum standardisierte Prozesse und Komponenten gibt, die einmal definiert und immer wieder abgerufen werden können.

Rittal adressiert mit seiner Weltneuheit Rimatrix S genau diese Anforderungen. Das System ergänzt die bestehende Rimatrix-Produktlinie um ein Baukastenprinzip mit vordefinierten, standardisierten Modulen aus Server- und Netzwerk-Gestellen, Klimatisierung und Stromversorgung. Die kleinste Rimatrix S-Variante, der Single 6, besteht aus sechs Gestellen zur Aufnahme von Servern und einem zusätzlichen Gestell für Netzwerktechnologie. Die größere Variante, der Single 9, verfügt über acht Server-Gestelle plus ein Gestell für Netzwerktechnologie. Die Module können jeweils Hardware mit einer Verlustleistung von 60 oder 90 kW beherbergen.

Mehrere Server-Module lassen sich auch zu größeren Einheiten kombinieren, sodass skalierbare Rechenzentren in einem Leistungsbereich von 20 kW bis 450 kW entstehen. Für die Rimatrix S-Module gibt es drei Aufstellvarianten: mit Gangeinhausung im Trockenbau, als Container oder im geprüften, zertifizierten Rittal Sicherheitsraum. Damit kann Rimatrix S optimal auf den Einsatzzweck und -ort zugeschnitten werden. Maximale Schutzanforderungen erfüllen Sicherheitsräume und Sicherheitscontainer: So bietet der LER-Extend Schutzraum einen Feuerwiderstand EI 90 nach EN 1363 systemgeprüft mit einer Staub- und Wasserdichtigkeit gemäß IP 56 nach EN 60 529. Für den Schutz vor Fremdzugriff gilt die Widerstandsklasse II, darüber hinaus ist EMV-Grundschutz sowie eine Rauchgasdichtigkeit in Anlehnung an EN 1634-3 gegeben. Der Schutzraum hält zudem einer Stoßprüfung mit 3.000 Nm Energie nach 30 Minuten Beflammung (Einheitstemperaturkurve) stand. Physische Sicherheit gewährleistet auch der Stahlblechcontainer speziell für IT-Anwendungen. Ein verstärkter Rahmen verteilt das Gewicht optimal, die Innenwände sind mit thermischen Isoliermaterialien gekapselt und der komplette Innenbereich ist vandalismusgeschützt gemäß Widerstandsklasse II. Auch der Container bietet zuverlässigen Brandschutz der Klasse EI 30 nach EN 1363, EMV-Grundschutz sowie Staub- und Wasserdichtigkeit IP 54 nach EN 60 529.

Die Planung wird in vielen Server-Modulen durchgeführt, nicht mehr in einzelnen Schränken. Das Angebot lässt sich erheblich schneller zusammenstellen: Rimatrix S ist das erste Rechenzentrum, das nur eine einzige Artikelnummer hat. Die Lieferung garantiert Rittal aufgrund der standardisierten Elemente innerhalb von sechs Wochen und die Montage erfolgt aus dem gleichen Grund erheblich schneller als bei einer individuell geplanten Anlage. Auch Administration, Wartung und Ersatzteillagerung profitieren von den standardisierten Elementen und sparen Zeit und Kosten. Die Absicherung durch eine USV – sofern nicht kundenseitig bereits vorhanden – die Unterverteilung auf die Schrankreihen über Power Distribution Racks und die Verteilung in den Schränken über Steckdosenleisten (Power Distribution Units) gehören zum Lieferumfang von Rimatrix S dazu und beschleunigen Installation und Anschluss enorm.

Die Stromverteilung ist auf redundante Versorgungspfade A und B konzipiert, wobei der B-Strang über ein USV-System abgesichert ist. Die USV ist einschubmodular und folgt dem Prinzip der n+1-Redundanz. Flexibilität ist innerhalb des Moduls gegeben: So kann bei großen Installationen aus mehreren Server-Modulen beispielsweise eine zentrale Stromabsicherung sinnvoll sein, die einzelnen USVs in den Modulen fallen damit weg.

Zentraler Bestandteil von Rimatrix S ist auch die neuartige Klimatisierung, die platzsparend im Doppelboden untergebracht ist: Spezielle EC-Ventilatoren im Doppelboden, zusammen mit einer Gangeinhausung, um Warm- und Kaltbereiche zu trennen, und Luft/Wasser-Wärmetauscher, die sich direkt unterhalb der Rahmengestelle befinden, sorgen für eine konsequente Luftführung.

Vor jedem Server-Gestell befinden sich Gitterroste, die die kalte Luft zur Front der Server ausblasen. Die Server saugen diese an und blasen die warme Abluft auf ihrer Rückseite aus. Diese strömt in den Doppelboden und wird über den Luft/Wasser-Wärmetauscher wieder abgekühlt. Kalt- und Warmbereich sind durch eine Schottung konsequent voneinander getrennt. Mit der Unterbringung im Doppelboden verwirklicht Rittal das platzsparende „Zero U-Space Cooling-System“ (ZUCS), das keinen Einbauplatz von Servern verschwendet. Ein wesentliches Merkmal der Klimatisierung ist die n+1-Redundanz.

Jedes einzelne Klimagerät unter den Server-Rahmengestellen ist für eine Kühlleistung von 12 kW ausgelegt. Obwohl für die 60 kW eines Single 6-Server-Moduls nur fünf Klimageräte benötigt werden, sind sechs Einheiten verbaut. So ist der Betrieb der Hardware auch beim Ausfall eines Klimagerätes sichergestellt. Zudem arbeiten die EC-Ventilatoren effizienter, weil sie unterhalb ihres Lastmaximums betrieben werden.

Wird Rimatrix S zusammen mit einer passenden Kühllösung von Rittal eingesetzt, garantiert der Hersteller einen PUE-Wert (Power Usage Effectiveness) von bis zu 1,15. Er bedeutet, dass für jedes Kilowatt Leistung, die die Server aufnehmen, nur 15 Prozent an zusätzlicher Energie verbraucht wird, beispielsweise für die Klimatisierung und die unterbrechungsfreie Stromversorgung. Auch eine Brandfrühesterkennung ist eingebaut, optional bietet Rittal passende Löschsysteme an.

Innerhalb eines Server-Moduls nutzt Rittal für das Monitoring eine dreistufige Hierarchie. Auf der unteren Ebene befinden sich Sensoren für Stromverbrauch und Temperaturen, die ihre Informationen an den Controller „Computer Multi Control“ weitergeben. Eine Computer-Multi-Control-Einheit (CMC III) steuert lokal pro Server-Modul alle relevanten Aktoren und alle Systeme wie unterbrechungsfreie Stromversorgung und Chiller, die über einen eigenen integrierten Controller verfügen.

Die gesammelten Daten werden zudem in einer übergreifenden Data Center Infrastructure Management-Software (DCIM) gesammelt, aufbereitet und ausgewertet. Das Ergebnis ist eine Kennlinie pro Server-Modul, die in Abhängigkeit von der Last bei gegebenen Vorlauftemperaturen die Verbrauchswerte und damit auch die Effizienz abbildet.

Für den Kunden ergibt sich erstmals die Möglichkeit, schon in der Planungsphase eine zuverlässige Betriebskosten- und Return on Investment-Analyse (ROI) durchzuführen. Die Betriebskosten eines geplanten Rechenzentrums werden – in Abhängigkeit von Standort und Wetterdaten – berechenbar. Rittal bietet dazu auf seiner Website sogar ein entspre-chendes Tool an. Damit das modulare, standardisierte Rechenzentrum auch optimal mit seiner Umgebung interagieren kann, bindet Rizone, die Data Center Infrastructure Management-Software (DCIM), Rimatrix S an zahlreiche Fremdmodule wie Freikühler, Pumpen und andere Elemente einer erweiterten Klimatisierung an. Auch Schnittstellen zu Building-Management-Systemen (BMS) und zur Gebäudeleittechnik (GLT) sind vorhanden, ebenso Interfaces für IT-Management-Software. Die DCIM-Software ist aber für weit mehr verantwortlich als den optimalen Betriebspunkt des Rechenzentrums.

Zum Beispiel alarmiert die Software den Administrator bei Problemen und sorgt dafür, dass Workflows eingehalten werden. Damit nur autorisierte Personen Änderungen am System vornehmen, ist eine komplexe Benutzer- und Rechteverwaltung für alle aktiven Komponenten eingebaut.

Ein ganz wesentlicher Aspekt von Rimatrix S ist die Kombinierbarkeit der Server-Module mit größeren Einheiten: Die Module können hintereinander angeordnet werden, um längere Server-Reihen zu realisieren. Auch die gespiegelte Anordnung ist möglich: Dann verfügen zwei Module über einen gemeinsamen Kaltbereich, ein drittes Modul würde einen gemeinsamen Warmgang bilden.

Ein bereits bestehendes Rechenzentrum ist somit problemlos erweiterbar. Der Aufwand für den Anschluss weiterer Module ist, verglichen mit dem herkömmlichen Rechenzentrumsbau, gering. Im Prinzip geht es nur darum, die beiden Hauptversorgungspfade Klimatisierung und Strom mit den Modulen zu verbinden. Einheitliche Komponenten erleichtern nicht nur den mechanischen Aufbau, sondern bringen auch Vorteile für die Systemverwaltung. Administratoren können bei jedem Rimatrix S-Modul die gleichen Monitoring- und Kontrollwerkzeuge nutzen, selbst wenn die Module an verschiedenen Standorten aufgebaut sind. Das reduziert Schulungszeiten, macht die Vertretung einfacher und bindet weniger Ressourcen der Administratoren, die für andere Aufgaben zur Verfügung stehen. Weniger Aufwand für mehr Sicherheit – in die gleiche Richtung geht die Vorarbeit von Rittal bei der Zertifizierung: Mit Rimatrix S erhält der Kunde ein Rechenzentrum, dessen einzelne Komponenten bereits durch den TÜV Rheinland vorzertifiziert sind. Die Vorzertifizierung einzelner Rimatrix S-Module erfordert einen stabilen, auditierten Produktionsprozess, der gewährleistet, dass die geforderten Produkteigenschaften hinsichtlich Effizienz, Performance und Sicherheit eingehalten werden. Die Endzertifizierung kann erfolgen, wenn das Rechenzentrum in die Kundeninfrastruktur eingebunden wurde.

In dem neuen Rechenzentrumskonzept nutzt Rittal Forschungsergebnisse von „AC4DC“ (Adaptive Computing for Green Data Centers), einem vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie geförderten Forschungsprojekt. Hier geht es um die gewerke-übergreifende Steuerung von Rechenzentren. Die Vorarbeiten für die zentrale Steuerung der Module, die den optimalen Betriebspunkt hinsichtlich Klimatisierung, Stromaufnahme und Serverlast wählt, waren direktes Ergebnis der AC4DC-Forschung. Die Idee dahinter ist, über einen Controller alle relevanten Parameter von Stromversorgung, Serverauslastung und Klimatisierung zu erfassen und von einem Algorithmus verarbeitet zu lassen.

Von der Planung über die Installation bis hin zum Betrieb: Rimatrix S liefert für sehr viele aktuelle Anforderungen der IT-Infrastruktur den passenden Rahmen. Die Lösung ist sehr energieeffizient, flexibel genug für typische Anwendungsfälle und in sehr kurzer Zeit einsetzbar. Trotzdem bleibt Rimatrix S für Rittal eine Erweiterung des etablierten IT-Infrastrukturprogramms.

Das kundenindividuell geplante und gebaute Rechenzentrum mit den einzelnen Rimatrix- Komponenten steht weiterhin uneingeschränkt zur Verfügung. So erhält jeder Kunde das Rechenzentrum, das optimal seinen individuellen Anforderungen entspricht.

Systemausbau - Cooling

+ Die Wärmetauscher sind unter den Racks.

+ Der Anschluss der Wärmetauscher ist über den Doppelboden hinter den Racks leicht zugänglich.

+ Die n+1-Redundanz ermöglicht eine hohe Verfügbarkeit, d. h. auch bei Ausfall eines ZUCS wird die gewünschte Kühlleistung erbracht.

+ EC-Ventilatoren garantieren einen niedrigen Energieverbrauch und die Dimensionierung ermöglicht einen Betrieb im energiesparenden Teillastbereich.

+ Die Ventilatoren sind wartungsfreundlich vor den Servergestellen im Doppelboden angeordnet.

+ Die Luftführung sichert einen optimalen Betrieb.

Erschienen in Ausgabe: 04/2013