Mikro-Rechenzentren

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Ein RZ-Kasten am Straßenrand

© Ariane Rüdiger

Von Ariane Rüdiger, freie Autorin (München)

Die Welt steht davor, sich komplett zu vernetzen. Von der Kuh auf der Weide bis zum Kochtopf, vom T-Shirt bis zum Düsenjet: Alles wird mit Sensoren gespickt und spuckt infolgedessen Daten aus, die anschließend verarbeitet werden müssen, um zu etwas nutze zu sein. Das Ganze nennt sich Internet of Things (IoT), und egal, wie groß die zweistellige Milliardenzahl an vernetzten Geräten im IoT letztlich sein wird – sie wird, falls die Prognostiker nicht sehr daneben liegen, die Zahl der auf der Erde lebenden Menschen um ein Mehrfaches übertreffen. Abgesehen davon, ob dies wirklich in jedem Fall sinnvoll ist (der selbst bestellende Kühlschrank ist für viele noch immer ein eher unangenehmer Genosse), stellt es auch die existierenden DV-Infrastrukturen vor bisher nicht gekannte Aufgaben und Herausforderungen.

IoT-Schaltzentrale vor Ort

Denn viele Steuerungsaufgaben werden gleichzeitig Hochgeschwindigkeit und die Verarbeitung größter Datenmengen erfordern, die sich aus höchst unterschiedlichen Quellen speisen. Nun gibt es Entscheidungen, die in Sekundenbruchteilen getroffen werden müssen, etwa abzubremsen, wenn beim Autofahren auch der Vordermann bremst. Diese Rechenvorgänge können nur am Ort der sofort notwendigen Reaktion erfolgen, also etwa im fahrenden Fahrzeug. Doch zahlreiche andere Entscheidungen werden sich in die Cloud auslagern lassen, weil sie etwas weniger eilig sind – allerdings vermutlich nicht in eine, die Hunderte Kilometer entfernt irgendwo steht (jedenfalls so lange nicht, wie nicht klar ist, dass das versprochene 5G-Netz wirklich flächendeckend arbeitet und auch wie versprochen alle Daten schnell genug weiterleitet). Auch wenn in einem intelligenten Haus, etwa einer Büroimmobilie, Tausende von Sensoren ihre Daten an die Haussteuerung leiten, sollte diese ihre Entscheidungen möglichst vor Ort treffen, und sei es nur, um die Netze zu entlasten. Also muss eine Zwischenebene her. Dasselbe gilt für die Steuerung intelligenter Produktionsketten.

Auch in der Telekommunikation selbst gibt es ähnliche Probleme: Wenn immer mehr volumenträchtige Videodaten durch die Netze fließen, würden sie die Kanäle wohl früher oder später verstopfen, zumindest solange der gleichberechtigte Netzzugang gilt, an den allerdings Trump, wie an so vieles, die Axt legen möchte. Content-Distribution-Netze gibt es zwar heute schon, doch sie sollen nun um Längen intelligenter werden und viel näher zum Anwender rücken.

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Schwarz auf weiß
Dieser Beitrag erschien zuerst in unserer Magazin­reihe „Rechen­zentren und Infra­struktur“. Einen Über­blick mit freien Down­load-Links zu sämt­lichen Einzel­heften bekommen Sie online im Presse­zentrum des MittelstandsWiki.

Alles abgestimmt und inklusive

Aus solchen Szenarien speist sich das Konzept der Mikro-Rechenzentren. Grundsätzlich sind das mehr oder weniger autonome kleine RZ-Einheiten (bis etwa 100 kW Leistung), die je nach Einsatzzweck im Gebäude oder draußen stehen können. Stehen sie außerhalb, müssen sie ausreichend gegen Wind und Wetter geschützt sein. Weit verbreitet ist die Zertifizierung nach IP55, was sowohl Brandschutz als auch Schutz gegen Wassereinbruch umfasst.

Nun gibt es in Deutschland laut dem Berater Gerd Simon, unter anderem Referent bei den Tagungen der Datacenter Expert Group des Branchenverbandes eco, ohnehin rund 80.000 „Rechenzentren“, die höchstens einige Racks besitzen und eine Leistung von bis zu 3 kW haben. Von ihnen sollen in einigen Jahren durch Konsolidierungstendenzen weniger existieren.

Was also unterscheidet ein Rechenzentrum, wie es die Statistik beschreibt, von den neuen Mirko-Rechenzentren? Möglicherweise im Einzelfall nicht viel, denn schon heute werden sicher viele, auch kleine Rechnerschränke mit allem ausgerüstet sein, was den Ausfall verhindert und den fortlaufenden Betrieb 24×7 sichert. Neu ist aber, dass die gesamte Einheit stärker vorkonfiguriert wird – bis hin zum voll ausgestatteten Rechenzentrum – und nicht vom Anwender individuell zusammengestellt werden muss. Klimatisierung, USV, PDUs und anderes Notwendige sind von Anfang an eingeplant, die Stromdichte ist darauf zugeschnitten und ein Bestandteil der Prospektinformation. Gegebenenfalls werden auch schon Server, Speicher und Vernetzungstechnik eingebaut. Bei den outdoor-fähigen Systemen gehören teils schon mit Löschmittel befüllte Feuerschutzanlagen, dicke Wände, die Bränden längere Zeit standhalten, wasserdichte Kabeldurchführungen und guter Schutz gegen jegliche Form von Gewaltanwendung oder des Eindringens in den geschützten Raum sowie aus der Ferne steuerbare DCIM-Software (Data Center Infrastructure Management) zum Programm. Das bedeutet auch: Gegenüber modularen Rechenzentren ist die Skalierbarkeit herabgesetzt.

Hoffnung auf Marktchancen

Genaue Marktdaten zu dieser neu entwickelten Geräte- oder Systemklasse gibt es derzeit noch nicht wirklich. Speziell für den deutschen Markt hat niemand Zahlen. Bas Jacobs, Produktmanager beim Anbieter Minkels schätzt laut Datacenter Dynamics den weltweiten Markt für Mikro-, Edge- oder Mini-Rechenzentren (so die gebräuchlichen Bezeichnungen) 2015 auf 1,7 Milliarden US-Dollar. Bis 2020 soll sich der weltweite Umsatz mit dieser Geräteklasse auf 6,3 Milliarden US-Dollar erhöhen. Nur zum Vergleich: Laut Marktforschungsunternehmen Markets and Markets liegt das Volumen des Markts für modulare Datenzentren 2017 bei 13,7 Milliarden US-Dollar, und es soll bis 2022 auf 46,5 Milliarden US-Dollar wachsen.

Diese nächste Stufe der Digitalisierung und die damit verbundene Erwartung, man werde neue Mirko-Rechenzentren brauchen, erscheint den derzeit nicht von Erfolg verwöhnten Serverherstellern und angelagerten Industriebereichen als neues Geschäftsfeld. Sie haben unter dem durch Virtualisierung und Public Cloud schrumpfenden Hardware-Markt schon seit Jahren zu leiden. Wenn es gut für sie läuft, könnten sie wegfallende Server und Serverschränke im Umsatzmodell ersetzen, wenn nicht übertreffen. Auch gänzlich neue Anbieter sehen hier eine Möglichkeit.

Inwieweit der Markt sich gerade in Deutschland entfalten wird, ist unklar. Dr. Ralph Hintemann, beim Berliner Borderstep Institut für das Thema Green IT zuständig, meint: „In Deutschland mit seiner hohen Dichte an Kollokationsrechenzentren dürfte der größere Teil solcher Rechenzentren in diese Standorte gehen“; großer Erfolg sei eher in Regionen mit geringerer Infrastrukturdichte zu erwarten. Mittelfristig könnte trotzdem „eine erhebliche Anzahl“ aufgebaut werden.

Anbieter und Lösungen

Einige Beispiele: Schon im Sommer 2016 brachte Schneider den SmartBunker auf den Markt. Die kompakte All-in-one-Box schützt, so Schneider, das darin befindliche Equipment gegen „Betriebsbedingungen, Vandalismus und […] Naturkatastrophen.“ Im Inneren sollen gleichbleibende Temperaturen herrschen. Lieferbar sind eine halbhohe Variante mit 3 kW Kapazität sowie zwei Varianten in voller Rackhöhe, die 5 bzw. 8 kW unterstützen. Die beiden kleineren Systeme kommen mit einem geschlossenen DX-Kühlsystem mit Kondensator und Abluftausgang, das größte erfordert einen externen Kondensator. Stromversorgung und Kühlung sind optional auf N+1-Redundanz erweiterbar. Eine Dämpfung schützt sogar gegen Erdbeben, das Gehäuse hält einem Feuer 90 Minuten lang stand. Vorder- und Rückseite sind jeweils durch Türen zugänglich.

MW-KommRZ3.2017.ID03-hpe.jpg HPEs Micro Datacenter werden voll ausgestattet geliefert. Anwender können aus den drei Varianten Cloud, Big Data und Backup/Recovery auswählen. (Bild: Ariane Rüdiger)

Dell brachte unter der Bezeichnung Micro Modular Data Center im Herbst 2016 ein ähnliches Produkt wie das HPE Micro Datacenter. Die Dell-Lösung besteht aus drei Racks, in zweien davon stecken Stromversorgung und Kühlung. Bis zu 96 Rechenknoten lassen sich in dem System unterbringen. HPE zeigte sein ebenfalls im Herbst erstmalig vorgestellte Lösung auf der CeBit 2017. Zur Gehäusetechnik wollte sich der Hersteller nicht äußern; da er aber schon eine Weile eine Partnerschaft mit Schneider unterhält, liegt es nicht allzu fern zu vermuten, dass sie von dort stammt. Auch eine andere Messeankündigung, nämlich die Übernahme von SimpliVity, lässt sich in Relation zum Mikro-Rechenzentrum setzen, denn gerade die angekündigten HPE-SimpliVity-380-Server könnten zusammen mit dem SimpliVity-Betriebssystem OmniStack eine durchaus interessante Lösung bilden. Die Kapazität beträgt 8 kW. Erhältlich sind eine Variante für den Innen- und eine für den Außenbereich mit den dort üblichen Ausrüstungen.

MW-KommRZ3.2017.ID03-rittal.jpg Rittals Edge Datacenter umfasst zwei bis sechs nach Kundenwunsch ausgestattete, vorkonfigurierte Racks. (Bild: Ariane Rüdiger)

HPE bietet seinen Kunden drei Ausstattungsvarianten für spezifische Szenarien an: Cloud, Big Data und Backup/Recovery. Gleichzeitig verkündete HPE auf der Messe eine Kooperation mit Rittal bezüglich dessen modularer Systeme und Mikro-Rechenzentren. Hier könnte seitens HPE die Idee, einen bei den kritischen Deutschen besonders vertrauenswürdigen Lieferanten einzubinden, Pate gestanden haben. Rittal profitiert von HPEs weltweiter Abdeckung, die der Hersteller sonst wohl kaum in dem nun denkbaren Umfang realisieren könnte. Rittal hat ein Edge-Datacenter für den Innenbereich mit zwei bis sechs Racks im Programm, auf Wunsch auch voll bestückt. Die in das Gerät integrierten Komponenten sind an den Einsatzzweck angepasst. Mit einem Tool im Web können sich Kunden ihr System konfigurieren. Rittal bietet die Lösung auch als Managed Service an.

MW-KommRZ3.2017.ID03-vertiv.jpg Vertivs SmartCabinet dient als vollwertiges Rechenzentrum auch für den Außenbereich. (Bild: Ariane Rüdiger)

Vertiv, der nunmehr abgetrennte RZ-Teil von Emerson Power, hat unterdessen ein SmartCabinet präsentiert, das alles enthält, was der RZ-Betrieb benötigt. Abgedeckt wird eine IT-Kapazität von 3,5 kW, die USV leistet 4,5 kW, sie muss ja neben der IT auch das Kühlsystem unterstützen. Erhältlich sind Geräte in voller und halber Höhe. Geliefert wird vorkonfiguriert und einsatzbereit.

Ins HPE-Umfeld gehört der Dienstleister EdgeConneX, der aus der zu erwartenden IoT-Schwemme und dem dadurch entstehenden Bedarf an Mikro-Rechenzentren gleich ein ganzes Geschäftsmodell entwickelt hat. Der Anbieter setzt unterschiedliche Varianten von Mikro-Rechenzentren dorthin, wo sie benötigt werden, und betreibt sie für seine Kunden, derzeit in der Regel Provider. Neben Mikro-Rechenzentren fürs Edge werden auch Ausrüstungen für Smart Cells angeboten, kleine Funkzellen, mit denen sich Mobilfunk beispielsweise in Gebäude hinein verlängern lässt. HPE ist einer seiner Hardwarelieferanten. Geschäfte macht der Anbieter derzeit in den USA und Europa, rund 3000 Präsenzen bilden Zugänge zu Mobilnetzen oder fungieren als lokaler Point of Presence. Dazu kommen 23 Edge Datacenters in den USA. Die Infrastrukturen werden mit EdgeOS gefahren, einem patentierten Betriebssystem für Edge-Rechenzentren.

Noch weniger bekannt in Deutschland sind Hersteller wie Instant Data Centers, Zellabox oder Canovate. Instant Datacenters hieß früher Elliptical Mobile Solutions. Drei Mikro-RZ-Varianten sind erhältlich: Spear, eine Indoor-Variante für Unternehmensniederlassungen, eignet sich für Kapazitäten von 2,5 bis 6 kW und ist so gebaut, dass es wie eine Palette mit dem Gabelstapler transportiert werden kann. HD Raser unterstützt bis zu 10 kW pro Quadratmeter bei einem PUE von 1,1. Bei beiden Geräten gibt es Outdoor-Varianten. DX Raser ersetzt vollwertig ein hochsicheres RZ-Gebäude, ist also von vornherein auf den Außeneinsatz zugeschnitten, und hat eine Kapazität von 12 kW. Zellabox, in Australien beheimatet, hat ebenfalls ein vorkonfiguriertes Rechenzentrum im Angebot, das Modular Micro Datacenter unter der Marke Cubb/Cubb Duo, wobei letztere redundant ausgelegte Kühlsysteme hat. Es gibt das System mit 25, 30 oder 38 Höheneinheiten. Davon können 19, 24 oder 32 Höheneinheiten für die IT-Systeme genutzt werden können. Die türkische Canovate-Gruppe, die ehemals zu Alcatel gehörte, hat zwei Mikrorechenzentren mit Kapazitäten von 2 und 4 kW im Angebot.

Woher der Strom, wohin die Wärme?

Interessant ist die Frage, welche Auswirkungen diese Gerätegruppe auf den Stromverbrauch der IT haben wird. „Für eine voll auf autonomes Fahren ausgelegte Verkehrsinfrastruktur braucht man alle 15 km ein kleines Rechenzentrum in Straßennähe“, meint beispielsweise Reinhard Purzer, Vice President und Managing Director DACH bei Vertiv. Einmal angenommen, ein solches Rechenzentrum verbraucht 5 kWh Strom und wird, wie bei derartiger Infrastruktur anzunehmen, 24×7 laufen, dann wären das in 24 Stunden 120 kWh, in einem Monat mit dreißig Tagen 3,6 MW und in einem Jahr mit 356 Tagen 43,8 MW – und damit so viel wie acht Einfamilienhäuser verbrauchen. Das klingt nicht unbedingt nach einer Stromsparmaßnahme, zumal all die digital steuerbaren Geräte in den Haushalten wohl ebenfalls den Stromverbrauch weiter in die Höhe treiben werden. Dennoch ist zumindest Green-IT-Spezialist Ralph Hintemann optimistisch. „Mikro-Rechenzentren bieten erstens die Möglichkeit, die Abwärme einfacher zu nutzen, wie es etwa Cloud&Heat tut. Zweitens könnten solche dezentralen RZ-Standorte aufgrund der relativ geringen Leistungsaufnahme bei geeigneten Redundanzkonzepten verstärkt dezentral erzeugten regenerativen Strom verwenden, wie das zum Beispiel WindCloud tut.“

Cloud & Heat, gekrönt mit dem Deutschen Rechenzentrumspreis 2016, baut kleine Rechenzentren mit einer Heißwasserkühlung, die die Abwärme der Rechenzentren besser als bisher zur Heizung von Bürogebäuden verfügbar macht. Der Startup WindCloud hat im nordfriesischen Braderup ein Dienstleistungsrechenzentrum errichtet und betreibt es in der Regel ausschließlich mit in der Nähe erzeugter regenerativer Energie. Wer weiß, vielleicht bescheren ja auch Mikro-Rechenzentren weitere innovative Energieideen.

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