WP_Data Centers-Germ

WHITE PAPER
Siemon 10G ip™ - Lösungen für Datenzentren
Zusammenfassung
Der Begriff Datenzentrum weckt bei jedem andere Assoziationen. Einige sind vielleicht der Meinung,
dass ein Datenzentrum der Raum ist, in dem sich die Server befinden. Andere stellen sich darunter
etwas ganz anders vor. Es stimmt, dass das Datenzentrum einst kaum mehr war als ein sicherer
Serverraum. Aber angesichts des technologischen Fortschritts und der datenzentrierten Geschäfte in
der heutigen Zeit, müsste es eigentlich „einsatzkritisches Datenzentrum“ heißen. Die Geschäftsmodelle
haben einen Zyklus komplett durchlaufen: von zentralisierten Datenzentren zu dezentralisierten und
jetzt wieder zurück zu zentralisierten. Die Unternehmen erkennen, dass Daten ihr wichtigstes Kapital
sind und unternehmen deshalb alle erdenklichen Anstrengungen, um sicherzustellen, dass diese verfügbar, sicher und mehrfach abgespeichert sind.
Das Konzept des Datenzentrums hat sich auch zu einem eigenen Geschäftmodell entwickelt.
Unternehmen, die für andere Unternehmen Daten mehrfach und extern speichern, bauen modernste
Einrichtungen rund um den Globus. Herzstück dieser Einrichtungen ist die IT-Infrastruktur. Im Folgenden
werden Infrastruktur und Komponenten eines Datenzentrums behandelt. Ganz gleich, ob ein
Unternehmen alle oder nur einen Teil dieser Komponenten installiert, ein wesentliches Element bleibt
immer, nämlich die Infrastruktur des Verkabelungssystems. Die nachfolgenden Planungshinweise sind
als grundlegender Leitfaden konzipiert, den Unternehmen bei der Planung Ihres Datenzentrums verwenden können.
Trends
In ihrer neuesten Studie über den nordamerikanischen Markt für Datenzentren sagt die
Marktforschungsgesellschaft Infonetics Research voraus, dass der Markt für kombinierte Produkte und
Dienste für Datenzentren zwischen 2003 und 2007 wahrscheinliche um 47 % von $ 10,6 Milliarden
auf $ 15,6 Milliarden wachsen wird. Datenzentren können 50 % des IT-Budgets eines Unternehmens
ausmachen. Diese Datenzentren verwalten die Daten für ERP-Anwendungen (Enterprise Resource
Planning), E-Commerce-Anwendungen , SCM (Supply Chain Management), CAD/CAM, Rich-MediaAnwendungen, Konvergenz von Video/Sprache/Daten und B2B-Anwendungen (Business to Business)
kombiniert mit Back-Office-Anwendungen – Voraussetzungen für den Geschäftsbetrieb der
Unternehmen. Die Kommunikationsmechanismen für diese Anwendungen sind zwar unterschiedlich,
aber die kritischen Elemente der Datenverfügbarkeitszeit sind gleich geblieben. Die Kosten pro Stunde
für die Ausfallzeit für Firmen mit unterschiedlichen Geschäftsfeldern sind in Anlehnung an eine Studie
von Contingency Planning Research und „Internetweek“ (4/3/2000) nachstehend aufgelistet.
W W W
.
S I E M O N
.
C O M
WHITE PAPER
Maklergeschäfte
Kreditkartengenehmigungen
Amazon
Paketversand
Teleshopping/Home Shopping
Flugreservierungen
Mobiltelefon-Aktivierungen
ATM-Servicegebühren
$
$
$
$
$
$
$
$
6.450.000
2.600.000
180.000
150.000
113.000
89.000
41.000
14.000
Man erkennt unschwer, dass Ausfallzeiten ins Geld gehen, und das nicht zu knapp. Unternehmen, die
Geräte und Ausrüstung an Datenzentren liefern, sind sehr sensibel für diesen Zusammenhang und
haben große Fortschritte gemacht, um ihren Kunden realisierbare dynamische Lösungen für ihre wachsenden Datenspeichern und weitere Anforderungen zur Verfügung zu stellen.
Die Komponenten eines Datenzentrums
Datenzentren bestehen aus vernetzten Kommunikationssystemen, die für hohe Geschwindigkeiten und
hohe Belastungen ausgelegt sind. Sie sind in der Lage, den Datenverkehr für SAN (Storage Area
Networks), NAS (Network Attached Storage), Datei/Anwendungen/Webserver-Farmen zu handhaben
sowie für andere Komponenten, die in kontrollierter Umgebung installiert sind. Die kontrollierten
Umgebungsbedingungen beziehen sich auf die Regelungen hinsichtlich Feuchtigkeit, Überflutung,
Strom, Temperatur und Feuer sowie selbstverständlich auch auf die Zugangskontrolle im physikalischen
Sinn. Die Kommunikation in das und aus dem Datenzentrum wird durch WAN-, CAN/MAN- und
LAN-Verbindungen in verschiedenen Konfigurationen realisiert, je nachdem, welche Bedürfnisse das
jeweilige Datenzentrum hat.
Ein gut konzipiertes Datenzentrum sorgt für Verfügbarkeit, Zugänglichkeit, Skalierbarkeit und
Zuverlässigkeit an 24 Stunden am Tag, 7 Tagen in der Woche, 365 Tagen im Jahr abzüglich der für
Wartungsarbeiten vorgesehenen Zeiten. Telefongesellschaften arbeiten mit einer Verfügbarkeit von
99,999%, und bei Datenzentren ist das nicht anders. Grundsätzlich unterscheidet man zwei Arten
von Datenzentren: Datenzentren von Unternehmen und institutionellen Anbietern (corporate and institutional data centres – CDCs) und Internetdatenzentren (Internet Data Centres – IDCs). CDCs werden
von einem Unternehmen betrieben und unterhalten, während IDCs von Internet Service Providern (ISPs)
betrieben werden. Die ISPs verwalten die Websites von Dritten, stellen Kollokationsfunktionen zur
Verfügung und bieten anderen Unternehmen Datendienste, wie externe E-Mail-Verwaltung, an.
Kritische Datenzentren werden von einem NOC (Network Operations Centre) überwacht, das im
Unternehmen oder bei einem externen Anbieter angesiedelt sein kann. Das NOC ist die erste Stelle,
an der Ausfälle festgestellt werden, und der Ausgangspunkt für Fehlerbehebungsmaßnahmen. Das
Personal der Netzwerkbetriebszentren ist in der Regel während der Geschäftszeiten des
Datenzentrums anwesend. Bei Datenzentren, die an 24 Stunden am Tag und an 7 Tagen der Woche
betrieben werden, leistet das NOC den Service rund um die Uhr. Probleme, wie Überhitzung,
2
W W W
.
S I E M O N
.
C O M
WHITE PAPER
Geräteausfall oder Versagen von Komponenten werden dem NOC durch Überwachungsgeräte
gemeldet. Dies geschieht über eine Reihe von Auslösemechanismen, die entsprechend den
Geräteanforderungen konfiguriert werden können, sowie mit Hilfe einer externen Überwachungssoftware, die auf sämtlichen Geräten laufen kann.
Planung von Datenzentren – Richtlinien für die Konzeption
Bei den Architekten hat sich die Planung von Datenzentren zu einer Art Spezialgebiet entwickelt. Die
meisten Architekturbüros haben entweder einen RCDD (Registered Communications Distribution
Designer), eine registrierte Fachperson im Bereich der Planung von TelekommunikationsVerteileinrichtung, eingestellt oder als Berater engagiert. Diese ist für die Planung der speziellen
Ausrüstungen zuständig, die nicht in den Aufgabenbereich der Elektro- und Maschinenbauingenieure
fällt. Die im Datenzentrum untergebrachte Ausrüstung ist komplex, und jedes Gerät hat spezielle
Anforderungen an den Heiz-, Kühl-, Strom- und Raumbedarf. Ein typisches Datenzentrum umfasst die
folgenden Komponenten:
• Rechen- und Netzwerkinfrastruktur (Verkabelung, Glasfaserkabel und Elektronik)
• NOC (Network Operations Centre) bzw. NOC Kommunikations- und Überwachungseinrichtungen
• Systeme für Verteilung, Erzeugung und Aufbereitung von Strom
- Stromversorgungsgeräte, die unterbrechungsfrei arbeiten, Generatoren
• Kontolleinrichtungen für die Umgebungsbedingungen und HKL-Systeme
• Systeme für Branderkennung und -bekämpfung (im Allgemeinen Halonfeuerlöscher oder andere
Methoden der Brandbekämpfung ohne Wasser)
• Einrichtungen zur Gewährleistung der physikalischen Sicherheit, zur Durchführung von
Zugangskontrollen, zur Prüfung der Berechtigung und zum Einloggen
• Leistungsschutzschalter (in manchen Fällen Blitzschutz)
• Richtige Beleuchtung
• Decke mit einer Mindesthöhe von 2,60 m
• Erdung
• Racks und Schränke zur Unterbringung der Ausrüstung
• Verlegewege: Doppelboden und abgehängte Kabeltrassen
• Betreibernetzwerk und -geräte
• Telekommunikationseinrichtungen
• Ausreichende Abstände zwischen allen Geräten, Anschlussfeldern und Racks
Datenzentren müssen VOR der Errichtung sorgfältig geplant werden, damit sie allen anzuwendenden
Richtlinien und Normen entsprechen. Die Entwurfsplanungen umfassen: Auswahl des Ortes und des
Standortes, Platzbedarf, Planung des Bedarfs an Strom und Kühlleistung, Belastung der Böden /
Decken, Zugang und Sicherheit, Umgebungsbedingungen (Reinraumklasse), Gefahrenvermeidung und
Wachstum. Um den genannten Bedarf zu berechnen, müssen der Architekt und der RCDD-Fachmann
die Komponenten kennen, die im Datenzentrum unterzubringen sind. Dazu zählen auch sämtliche
elektronischen Komponenten, die Verkabelung, Computer, Racks usw.
3
W W W
.
S I E M O N
.
C O M
WHITE PAPER
Zur Umsetzung dieser Liste in die Praxis ist es wichtig, die Zahl der Nutzer zu kennen sowie die
Anwendungsarten und Plattformen, die Zahl der zur Montage rackmontierter Komponenten benötigten
Höheneinheiten und, was am wichtigsten ist, das zu erwartende oder vorausgesagte Wachstum.
Wenn man Wachstum und technische Veränderungen voraussagen möchte, dann ist es fast so, als
würde man einen Blick in die „Kristallkugel“ werfen. Da die möglichen Kombinationen von
Speicherinseln, Anwendungsinseln, Serverplattformen und elektronischen Komponenten fakultativ sind,
ist die Planung für ein Datenzentrum genauso wichtig wie die Verkabelung für ein Netzwerk. Nach
der Aufnahme seines Betriebs wird das Datenzentrum seinen eigenen Weg gehen und sollte deshalb
in der Lage sein, sich an Wachstum sowie an Veränderungen der Ausrüstung, der Normen und der
Anforderungen anzupassen, ohne dass dabei das Management und natürlich auch die Zuverlässigkeit
beeinträchtigt werden. Die Struktur größerer Datenzentren weist verschiedene Ebenen auf, wobei jede
Ebene verschiedene Funktionen ausübt und im Allgemeinen auch mit unterschiedlichen
Sicherheitsfunktionen ausgestattet ist. Zwischen verschiedenen Ebenen oder verschiedenen geografischen Standorten kann eine Redundanz einzelner Elemente vorgesehen sein, je nachdem, welche
Bedürfnisse die Nutzer der jeweiligen Einrichtungen haben.
Verbesserungen bei der Ausrüstung
In dem Bestreben, in Datenzentren Platz einzusparen und die Kosten zu senken, wurden KVMSwitches (Keyboard, Video and Mouse) vor geraumer Zeit auf dem Markt eingeführt. Mit KMVSwitches kann eine einzelne Tastatur, ein Bildschirm oder eine Maus mehrere in einem Rack befindliche Server oder auch die neuen, schlanken Blade-Server kontrollieren, die gerade auf den Markt
kommen. Neuere Versionen dieser Switches bieten die Möglichkeit der Fernsteuerung als auch der
Steuerung vor Ort.
Geräte für SAN (Storage Area Networks) und NAS (Network Attached Storage) stellen durch die
gemeinsame Nutzung von Speicherplatten zwischen Servern bzw. innerhalb des gesamten Netzwerks
ein schnelleres und einfacheres Verfahren als die herkömmlichen Server Spiegelungstechnologien zur
Verfügung. Diese Geräte können über Glasfaser-Kanäle, SCSI (Small Computer System Interface –
Schnittstelle für kleine Computersysteme) oder Netzwerkverkabelung angeschlossen werden. IPgestützte Produkte werden immer häufiger eingesetzt und sorgen dafür, dass die Kommunikation zwischen den Speichergeräten und den Netzwerkkomponenten entweder auf der Grundlage von IPProtokollen oder durch Tunneln durch IP-Protokolle abgewickelt wird . So wird mit diesen Lösungen
eine höhere Skalierbarkeit und Zuverlässigkeit als mit bisherigen Methoden erreicht. Weitere
Informationen über SAN-Netze finden Sie auf unserer Website www.siemon.com oder auch in den
White Papers zu diesen Technologien.
Eine anderere vorteilhafte Entwicklung, die in Datenzentren zum Tragen kommt, besteht darin, dass
elektronische Komponenten immer kleiner und kompakter werden, sodass in den Räumlichkeiten der
4
W W W
.
S I E M O N
.
C O M
WHITE PAPER
Datenzentren Platz eingespart werden kann. Dies zeigt sich bei den Vermittlungseinrichtungen für
Telekommunikation, den UPS-Lösungen (Uninterruptible Power Supply – unterbrechungsfreie
Stromversorgung) und anderen Komponenten in den Datenzentren. Einfache Gehäuse mit Switches,
die mit Blade-Komponenten für verschiedene Aufgaben ausgerüstet sind, ersetzen ältere Modelle, bei
denen für jede einzelne Funktion ein kompletter Switch benötigt wurde. Server und rackmontierte
Servereinrichtungen sind ebenfalls kleiner als die Vorgängermodelle.
Überlegungen zu Verkabelungssystemen in Datenzentren
Der Arbeitsgruppe TIA TR-42.1.1 wurde die Aufgabe übertragen, die „Norm für die
Telekommunikationsinfrastruktur für Internet-Datenzentren“ zu entwickeln. „Dazu zählen Topologie und
Funktionsfähigkeit von Kupfer- und Glasfaserverkabelungen sowie andere Aspekte der IT-Infrastruktur,
die diese Einrichtungen in die Lage versetzen, neue Technologien, wie 10-Gb/s-Netzwerke, rasch
einzusetzen. Die TIA/EIA hat vor Kurzem die TIA/EIA-942 'Norm für die
Telekommunikationsinfrastruktur für Internet-Datenzentren' angenommen. Die Anforderungen dieser
Norm berücksichtigen das Bedürfnis nach Flexibilität, Skalierbarkeit, Zuverlässigkeit und
Raummanagement“ (Source-www.tiaonline.org).
Diese wichtigen Faktoren werden in den folgenden Normen behandelt: Artikel 645 „Ausrüstungen der
Informationstechnologie“ der NEC-Vorschriften (National Electric Code) und NFPA-75 „The Standard
for the Protection of Information Technology“ (Norm für den Schutz von Informationstechnologie) der
NFPA (National Fire Protection Association). Während diese Standards Richtlinien zur Verfügung
stellen, gibt es spezielle Konstruktionselemente, die in jedem Datenzentrum und der darin untergebrachten Ausrüstung anders konzipiert sind. Die folgenden allgemeinen Überlegungen gelten für alle
Datenzentren:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Standards auf der Grundlage von offenen Systemen
Hohe Leistungsfähigkeit und hohe Bandbreiten unter Berücksichtigung von Wachstumsfaktoren
Unterstützungen von Hochgeschwindigkeitstechnologien mit 10G oder höher
Unterstützung von Speichermedien (d. h. Glasfaser-Kanal, SCSI oder NAS)
Unterstützung der Konvergenz mit integrierten Wachstumsfaktoren
Hohe Qualität, Zuverlässigkeit und Skalierbarkeit
Redundanz
Hohe Kapazität und Dichte
Flexibilität und Erweiterbarkeit mit einfachem Zugang, wenn Komponenten bewegt, hinzugefügt
oder ausgetauscht werden
• BAS, Sprache, Video, CCTV und andere Niederspannungs-Systeme
• Integration von Sicherheits- und Überwachungssystemen für das Datenzentrum
Für die Verkabelung können Kupferkabel (UTP/ScTP) oder Glasfaserkabel (SM/MM) vorgesehen werden, je nach Schnittstelle der Geräte, die an die Verkabelung angeschlossen werden sollen. Allgemein
üblich ist, dass unbeschaltete Glasfasern (nicht benutzte Fasern) zusammen mit aktiven Glasfasern
betrieben werden. Die Ausrüstung kann aktiv oder passiv sein.
5
W W W
.
S I E M O N
.
C O M
WHITE PAPER
Verkabelungsstrecken
Datenzentren verfügen über hochkomprimierte Netzwerke und Ausrüstung. Diese hohe Komprimierung
erfordert hochdichte Verkabelungssysteme. Verkabelungsstrecken in Datenzentren bestehen im
Allgemeinen aus kombinierten Doppelböden und abgehängten Kabeltrassen. Doppelböden bieten
einen ästhetischeren Anblick sowie die Möglichkeit des Wärmeaustauschs und einfachen Zugang zu
den verborgenen Kabeln. Kabel, die in Doppelböden untergebracht sind, sollten in Kabeltrassen
(Bahnen) geführt werden, um sie vor Stromkabeln, Sicherheitseinrichtungen und Brandlöschsystemen,
die in derselben Umgebung installiert sein können, zu schützen. Stromkabel können entweder in
Rohren oder Stromtrassen geführt werden. Dabei sollten die Mindestentfernungen beachtet werden,
die in den Spezifikationen der jeweiligen Industrienormen festgelegt sind. Kabelkanäle unterstützen
die Verteilung von Kaltluft, vereinfachen das zukünftige Umlegen, Hinzufügen und Austauschen von
Kabeln und gewährleisten die Leistungssfähigkeit der Kabel.
Die Verlegung und Verwaltung der Glasfaserkabelstrecken im Datenzentrum sollte mit einem speziellen
Verlegesystem vorgenommen werden, wie zum Beispiel dem Glasfaserschutzsystem LightWays® von
Siemon. Hierbei handelt es sich um eine sichere Schutzmethode zum Verlegen und Lagern von
Glasfaser-Patchkabeln, Anschlussleitungen und Steigkabeln zwischen den Verteilern, Schalttafeln,
Spleißgehäusen und Anschlussvorrichtungen. Glasfaserkabel haben andere Anforderungen an
Belastung und Biegeradius als Kupferkabel. Dies ist darauf zurückzuführen, dass in Glasfaserkabeln
keine elektrischen Signale transportiert werden, sondern Lichtwellen. Die Anforderungen an die
Planung bestehen darin, sicherzustellen, dass ausreichend Platz vorhanden ist.
Gehäuse und Racks
Die Anforderungen an den für die Gehäuse für die Geräte und die Racks benötigten Platz sollten in
einem frühen Stadium und während der gesamten Entwurfsphase in Erwägung gezogen werden.
Wenn man weiß, für welche Geräte wie viele Höheneinheiten benötigt werden, dann erhält man die
Anzahl der für die Installation benötigten Racks. Die rackmontierten Geräte werden in x HE
angegeben. x gibt dabei die Anzahl der Höheneinheiten an (1 HE = 1,75’’ Rackhöhe). Bei einigen
Geräten ist ein Puffer bzw. Luftzwischenraum zur Trennung von anderen Geräten vorzusehen. Die
Racks haben eine Standardbreite von 19”.
Alle Racks, ebenso wie alle in den Racks installierten Geräte sollten ordnungsgemäß beschriftet sein.
Die Gerätegehäuse und die Racks sollten mit den erforderlichen Kabeln ausgerüstet sein, wobei ein
Kabel-Managementsystem zu verwenden ist. Gerätegehäuse und Racks sollten in den Räumen so
aufgestellt sein, dass vom Rack- und Gehäusemittelpunkt zur dahinterliegenden Wand ein Abstand
von 4’ (1,20 m) gewährleistet ist mit einem Mindestabstand von 3' (90 cm) nach vorne. Sollten sich
Geräte im Rack befinden, so ist Mindestabstand von 6’ (1,80 m) vorzusehen ist. Um alle
Komponenten innerhalb des Datenzentrums korrekt aufzustellen, sind die Normen ANSI TIA/EIA und
NEC zu beachten. In Umgebungen mit Doppelböden sollte bei der Platzierung von Gerätegehäusen
6
W W W
.
S I E M O N
.
C O M
WHITE PAPER
und Racks die Verlegung der Bodenfliesen berücksichtigt werden, um zu verhindern, dass die
Komponenten „eingeschlossen“ sind.
Verkabelungssysteme für Datenzentren
10G ip™ ist heute schon erhältlich und stellt Verkabelungslösungen für moderne Datenzentren zur
Verfügung. Die 10G 6™ UTP/ScTP und XGLO™ Glasfaserkabel bieten die leistungsfähigsten 10GVerkabelungslösungen, die der Markt bietet.
10G 6 ist das weltweit beste System der Kategorie 6e. Es bietet lineare Funktionsfähigkeit und eine
nutzbare Bandbreite von mindestens 625 MHz. Es wird die sich abzeichnenden 10G-BASE-TAnwendungen unterstützen, während es rückwärts kompatibel ist mit den heute verwendeten
Gerätespezifikationen der Kategorie 5 und der Kategorie 5e. 10G 6 beinhaltet typischerweise die folgenden Produkte:
•
•
•
•
•
10G
10G
10G
10G
10G
6
6
6
6
6
MAX® Module
HD® Stecktafeln
S210® Serien-Anschlussblöcke
MC® Patchkabel
qualifizierte Kab
Horizontaler
Verteilerbereich
(RIC/
FCP)
Horizontal
Interconnect Oder
Spleiß
<295ft
(90m)
XGLOGlasfaserkabel
Durchziehen
XGLO-Glasfaserkabel
Verteilerbereich
Ausrüstung
Bandbibliothek
(RIC/FCP)
Geräte
Verteilerbereich
(RIC/FCP)
Festplatten-Array
Server
Switch
Hauptverteilerbereich
(RIC)
LAN/SAN/KVM Switches
Router
Büroverkabelung
Datenzentrum
Telefongesellschaften
Abbildung-1: Datenzentrum mit zentralisiertem Glasfaser-Verkabelungssystem
Siemon 10G ip XGLO
7
W W W
.
S I E M O N
.
C O M
WHITE PAPER
Das Glasfaser-Verkabelungssystem Siemon 10G ip™ XGLO™ erfüllt die Norm IEEE802.3ae. Dieses
laseroptimierte Glasfaser-Verkabelungssystem unterstützt bereits vorhandene 10-Gigabit-EthernetKomponenten. Das Verkabelungssystem XGLO beinhaltet typischerweise die folgenden Produkte:
•
•
•
•
•
•
•
Glasfaser Interconnect Center zur Rackmontage (Rack Mounted Interconnect Centre – RIC);
Glasfaser Anschlussfeld zur Rackmontage (Fibre Connect Panel – FCP3-DWR),
Glasfaser Interconnect Center zur Wandmontage (Wall Mount Interconnect Centre – SWIC3);
Quick-Pack™ Adapterplatten,
CT®, MAX®, SM® und FOB2 Arbeitsplatzadapter,
XGLO10 Gigabit Glasfaser-Patchkabel und -Anschlussleitungen,
XGLO qualifizierte Glasfaserkabel.
Diese Systeme werden durch eine der besten Garantien, die auf dem Markt erhältlich ist, unterstützt.
Diese umfasst nicht nur Material und Arbeitsaufwand, sondern bietet auch eine Leistungsgarantie,
wenn die Installation von einem zertifizierten Installateur vorgenommen wurde.
© 2004 The Siemon Company
WP-Data Center-des Rev. A 3/04
Für Informationen über dieses System und über andere Systeme der Firma Siemon besuchen Sie bitte
www.siemon.com oder kontaktieren Sie aus unserem weltweit tätigen Team einen unserer zertifizierten
Installateure, Wiederverkäufer bzw. Distributoren.
Siemon — EMEA HQ & UK
United Kingdom
Tel: +44 (0) 1483 480040
W W W
.
S I E M O N
Siemon — France
Paris
Tel: +33 1 46 46 11 85
.
C O M
Siemon — Deutschland
Frankfurt
Tel: +49 (0) 69 97168 184
Siemon — Italia
Milano
Tel: +39 (02) 64 672 209