Dynamisierung von Rechenzentren

Dynamisierung von Rechenzentren – Wie lässt sich dies bei der Verkabelung umsetzen?

Rechenzentren haben sich zunehmend zum wirtschaftlichen und gesellschaftlichen Dreh- und Angelpunkt vieler Aktivitäten entwickelt. Geschäftsprozesse, Online-Shopping, Gaming oder die klassische E-Mail-Korrespondenz könnten ohne sie nicht funktionieren.

Die Corona-Pandemie hat die digitalen Zentren besonders gefordert. Innerhalb weniger Wochen wurden Rechenzentren beispielsweise zur Plattform für den Schul- und Universitätsbetrieb. Um das Infektionsgeschehen weiter einzudämmen, setzen auch das Gesundheitswesen sowie Polizei und Katastrophenschutz verstärkt auf den digitalen Austausch. Und nicht zuletzt benötigten und benötigen Unternehmen den Service von Rechenzentren, denn immer mehr Mitarbeiter waren und sind aufgrund des Lockdowns und der möglichen Infektionsgefahr im Homeoffice tätig.

Virtualisierung und Software Defined Datacenter machten es möglich, Rechenzentren rasch und flexibel an die erhöhte Last anzupassen und die notwendigen Kapazitäten bereitzustellen. Die dynamische Anpassung kann aber nur funktionieren, wenn die darunterliegende Infrastruktur mitspielt. Sie muss performant, flexibel, ausfallsicher und ausbaufähig sein, damit die leistungsstarken Softwarelösungen, Netzwerkbetriebssysteme und Managementlösungen ihr Potential voll entfalten können.

Klassische Typologie als Ausgangsbasis für moderne Entwicklungen

Die klassische IT-Infrastruktur eines Rechenzentrums basiert auf zahlreichen Komponenten, die unterschiedliche Aufgaben erfüllen. Sie haben zwar nicht unmittelbar mit der Datenverarbeitung und den dazu erforderlichen Prozessen zu tun – aber ohne sie, läuft in diesem Umfeld gar nichts.

Basis-Komponenten sind im Rechenzentrum für die Klimatechnik verantwortlich, sorgen aber auch für die Energie-Versorgung und -Verteilung. Für die verschiedenen Aufgaben rund um die Sicherheit werden weitere Lösungen benötigt. Hier reicht das Spektrum von der Zugangskontrolle bis hin zu Firewalls. Zu weiteren Bereichen, die Teil der Rechenzentrums-Flotte sind, zählt das Gebäudemanagement, sowie diverse Services, aber auch die Telekommunikationsverkabelung. Nur wenn das Zusammenspiel der diversen Bereiche einwandfrei funktioniert, stehen genügend Kapazitäten bereit, um einen reibungslosen Rechenzentrums-Betrieb ohne Engpässe sicherzustellen.

Der Wunsch nach einem dynamischen Rechenzentrum steigt analog zu den wachsenden Anforderungen. Demgegenüber steht in vielen Bereichen allerdings die statische Infrastruktur, die nur wenig Spielraum bietet. Mit dem flächenmäßigen Ausbau des Rechenzentrums allein ist es nicht getan, weil es vielfach schlichtweg an dem ausreichenden Raum mangelt. Modularität ist also bei den Komponenten gefragt. Im Bereich der Stromversorgung haben sich modulare unterbrechungsfreie Stromversorgungen (USV) und modulare, managebare Stromverteilungssysteme mit einer ausreichenden Redundanz seit Jahren bewährt. Auch die verbauten Kühlsysteme mit intelligenter Steuerung verfügen in der Regel über ausreichende Reserven, um Schwankungen abzufedern. Aber wie fügt sich die Verkabelung in das Prinzip Dynamisierung ein?

Spine-Leaf-Architektur läuft klassischen Strukturen den Rang ab

Jahrzehntelang basierte die Verkabelung in Rechenzentren auf einer hierarchischen Architektur. Sie folgt weitestgehend den Anforderungen der DIN-Normen EN 50173-5 und EN 50600-2-4, birgt aber auch Nachteile in sich, die sich aus den hierarchischen Strukturen ergeben. Hierzu gehören beispielsweise lange Übertragungswege. Diese machen zwischen den Servern teilweise eine Vielzahl von Switches notwendig, was zwangsläufig zu Latenzen und Latenzdifferenzen führt. Im Extremfall gehen die Übertragungsraten in den Keller, was auf die Performance drückt. Analog zu einem weiteren Ausbau der vorhandenen Serverflotte wird eine Zusatzverkabelung notwendig. „Bottlenecks“ in der Infrastruktur des Rechenzentrums sind die Folge. Eine weitere Bedrohung der Performance sind der Ausfall zentraler Core Switches, selbst wenn diese redundant ausgelegt sind.

Seitdem Anwendungen auf virtuellen Maschinen laufen und der Datenverkehr weiter ansteigt, rückt die Thematik der „Bottlenecks“ zunehmend in den Vordergrund. Um reibungslose Abläufe zu gewährleisten, müssen Blockaden innerhalb des Netzes beseitigt werden. Die sogenannte Spine-Leaf-Architektur verspricht Abhilfe. Der Lösungsansatz dahinter: Jeder Leaf-Switch wird mit jedem Spine-Switch verbunden. Auf diese Weise entsteht ein eng vermaschtes Netz.

Der Datenstrom in diesem vermaschten Konzept wird zufällig gewählt und gleichmäßig aufgeteilt. Bei drohender Überlastung wird automatisch ein alternativer Pfad gewählt. Der Datenverkehr zwischen Leaf-Switches läuft maximal über einen Spine-Switch und nutzt daher vorhandene Latenzen. Allerdings gibt es auch bei dieser Struktur Nachteile. So entstehen durch ungewollte Spanning Tree-Prozeduren Aussetzer, die sich nur durch Routing-Protokolle und deren sorgfältige Konfiguration in den Switches verhindern lassen. Darüber hinaus ist der operative Aufwand massiv, der sich durch die hohe Anzahl physischer Verbindungen und der komplexen Kreuzverbindungs-Topologien ergibt. Dies wirkt sich wiederum negativ auf die Skalierbarkeit aus.

Mit der CrossCon®-Lösung die Verkabelung dynamisieren

Um die Spine-Leaf-Architektur im Rechenzentrum weiter zu optimieren sowie in Bezug auf die Skalierbarkeit zu dynamisieren, haben Rosenberger OSI und das Unternehmen FiberCon ihr Know-how aus dem Bereich der Glasfaser- und Verbindungstechnik in einem gemeinsamen Projekt zusammengebracht und eine MTP®/MPO-Version des CrossCon®-Systems von FiberCon entwickelt.

Das patentierte CrossCon®-System von FiberCon sorgt für eine normgerechte, strukturierte, dabei aber flexible Rechenzentrumsverkabelung. Sein neuartiges Steckschema ermöglicht es, dass jede angeschlossene Rack-Endstelle mit jeder beliebigen Rack-Endstelle des gesamten Kreuzverbindungschemas im Rechenzentrum kommunizieren kann. Im Gegensatz zu dem klassischen Aufbau einer Spine-Leaf-Architektur entfällt hier die aufwendige Verkabelung, da die Signale innerhalb des CrossCons® verkreuzt und lediglich mit Patch- oder Trunkkabeln zum CrossCon® hin und von ihm weggeführt werden. Durch diese innovative Signalführung kann die Dokumentation der Kabelführung drastisch verbessert und die Zahl der benötigten Steckvorgänge reduziert werden. Aufwendige Arbeitsprozesse bei der Erstinstallation und der nachträglichen Erweiterung weiterer Router werden umgangen, statistische Fehlerquellen verringert. Das senkt die Kosten und entlastet die Administratoren von aufwändigen Routineaufgaben. Daher lässt sich durch den CrossCon®-Verbindungskern eine hohe Skalierbarkeit erreichen.

Der Vorteil der MTP®/MPO-Version des CrossCon®-Systems liegt in der Herstellerunabhängigkeit. Damit lassen sich in beliebigen Rechenzentrums-Umgebungen neue Konfigurationen und Erweiterungen problemlos durchführen. Darüber hinaus punktet es durch eine erhebliche Platzersparnis: MTP®/MPO-Stecker können bis zu 72 Fasern aufnehmen, wodurch die Fläche auf der Leiterplatte und im Rack besser genutzt werden kann. Mit der Entwicklung dieser Lösung ist ein weiterer Schritt zur Dynamisierung von Rechenzentren getan. Damit sind sie fit für neue Herausforderungen.

Haben Sie vor, Ihre Rechenzentrumstopologie zu flexibler zu gestalten oder bereits Erfahrung mit der Spine-Leaf-Architektur gemacht?