Intelligente PDUs
Die talentierte Stromschaltleiste
In den Server-Räumen großer wie mittelständischer Unternehmen dreht sich alles um die Kernfragen Leistung, Sicherheit und Energieeffizienz. Mit viel Aufwand haben die Techniker die Kühlung der Rechner und Router verbessert, und der Strom kommt immer häufiger nicht aus einer gewöhnlichen Stromverteilung, sondern aus einer sogenannten intelligenten Stromschaltleiste - einer IPDU. Es lohnt sich, die Leistungsfähigkeit dieser Stromverteiler etwas genauer zu betrachten.
Der Stromverbrauch verursacht den höchsten Kostenanteil beim Betrieb eines Rechenzentrums. Hinzu kommt, dass die maximal verfügbare elektrische Leistung auch die Kapazitätsgrenzen eines Rechenzentrums bestimmt. War vor einigen Jahren noch der zur Verfügung stehende Raum ein begrenzender Faktor, so spielen heute - angesichts der Anschlussleistungen moderner Hochleistungs-Server von teilweise weit über 10 kW - andere Herausforderungen eine Rolle. Zu nennen ist hier zum einen die zu erbringende Kühlleistung innerhalb eines Rechnerraums, zum anderen begrenzt die insgesamt verfügbare elektrische Leistung die installierbare Server-Kapazität.
Den Stromfluss optimal ausschöpfen
Um die Räume eines Rechenzentrums also optimal auszunutzen, müssen die elektrische Leistung sowie die Kühlleistung geregelt sein. Voraussetzung dafür ist die genaue Bestimmung der Verlustleistung der Server. Die Addition der im Datenblatt angegebenen maximalen Leistungsaufnahmen der Server-Netzteile wäre sicher eine Möglichkeit. Die tatsächlich von den meist überdimensionierten Netzteilen abgeforderte elektrische Leistung liegt jedoch teilweise deutlich unter der angegebenen Nennleistung, sodass hier Stromreserven brach liegen, die sich gewinnbringend für den Betrieb weiterer Server nutzen lassen. Will man diese ungenutzte "Puffer-Zone" an zusätzlich verfügbarer Leistung ausschöpfen, ist jedoch eine präzise und kontinuierliche Messung der abgerufenen elektrischen Leistung unbedingte Voraussetzung. Für eben diese Messungen eignen sich die intelligenten Stromschaltleisten, kurz IPDUs.
Moderne PDUs können mehr
Doch Leistungsvermögen und die Funktionenvielfalt moderner PDUs gehen weit darüber hinaus. Durch Energieverbrauchsmessung auf Anschlussebene in Echtzeit, Umgebungsüberwachung mittels Plug-and-Play-fähigen Sensoren und der Erfassung weiterer relevanter Daten lassen sich Racks mit IPDUs intelligent verwalten. Über das Display der PDU oder einen Web-Browser haben Rechenzentrumsbetreiber den Stromverbrauch und PDU-Zustand, die Temperatur und Luftfeuchtigkeit sowie Zuleitungen und einzelne Anschlüsse stets im Blick. Die PDUs der Serie Dominion vom Rechenzentrums-Infrastrukturanbieter Raritan beispielsweise übermitteln diese Umgebungsdaten umgehend an die hauseigene DCIM-Software Power IQ und ermöglichen somit eine optimale und sparsame Regulation der Umgebungstemperatur und Lüfteraktivität.
Der US-amerikanische Telekommunikationsriese Cisco konnte zum Beispiel durch den Einsatz in seinen IT-Laboren nachweisen, dass mithilfe einer solchen PDU in Kombination mit der Power-IQ-Software eine jährliche Senkung der Stromkosten um mehr als 500 Dollar pro Server-Schrank möglich ist. Andere Unternehmen nutzen bereits die Funktion "Diashow" von Power IQ und zeigen relevante energieverbrauchsbezogene Grafiken beispielsweise im Empfangsbereich oder Foyer des Unternehmens und unterstreichen damit ihren Nachhaltigkeitsfokus.
Ein weiteres Einsatzgebiet der PDU-Software-Kombination ist die präzise Ermittlung einzelner Stromverbräuche bis hin zur automatisierten und produktdedizierten Rechnungsstellung an den RZ-Kunden - diese Funktion ist beispielsweise für Colocation-Betreiber von Interesse. Power IQ bündelt und verwaltet alle ermittelten Daten, die die PDUs liefern, in einer Datenbank. Über eine offene ODBC-Schnittstelle übermittelt die Software die Daten dann an andere Management-Systeme, beispielsweise an eine Billing-Software. Alternativ gibt Power IQ natürlich auch eigene Reports in Listenform als PDF aus. Mithilfe einzelner Benutzerkonten können Mieter zudem gezielt ihren Kundenbereich und ihre Verbräuche einsehen - was nur eines von zahlreichen Beispielen für den praktischen Einsatz der PDU in Kombination mit einer DCIM-Software ist.
In die PDUs von Raritan ist zudem optional die Möglichkeit zur permanenten Differenzstrommessung integriert. Mit deren Hilfe lassen sich Fehlerströme erkennen, sodass im Bedarfsfall eine schnelle Reaktion möglich ist - eine Maßnahme, die aus Sicherheitsgründen inzwischen verlangt wird, da der Einsatz von FI-Schaltern in Rechenzentren unüblich ist. Ein weiterer Vorteil der neuesten PDU-Generation: Via SCAAS (Smart Card Access and Authentication System) lassen sich Server-Schränke vor unbefugtem Zugriff schützen. Das in der PDU integrierte System ermöglicht nur befugten Mitarbeitern den Zutritt ins Rechenzentrum oder das Öffnen der Schränke mittels einer Zugangskarte, deren Daten ein zentraler USB-Kartenleser ausliest.
Mit Haftrelais Energie und Kosten sparen
Die "talentierte" Stromschaltleiste von heute hat jedoch noch mehr zu bieten. Mit dem Ziel, Rechenzentren nicht nur sicher, sondern auch Kosten effizient zu machen, sind etwa die remote schaltbaren PDUs vom Typ Dominion PX3 mit bistabilen Haftrelais ausgestattet, die den gewünschten Ein- und Ausschaltzustand auch ohne Stromversorgung beibehalten. So kann beispielsweise ein Rechenzentrum mit 100 Server-Schränken mit der PX3 jährlich rund 5.000 Euro an Strom- und Kühlungskosten einsparen. Dabei kommt eine zum Patent angemeldete neue Schaltung zum Einsatz, die trotz bistabiler Haftrelais sicherstellt, dass sequenzielles Einschalten der Server nach einem Stromausfall oder einer Abschaltung gewährleistet ist, um die Einschaltspitzen gering zu halten. So lässt sich die PX3 im Vorfeld so konfigurieren, dass die Relais im Falle eines Stromausfalls ihre jeweilige Schaltstellung beibehalten oder die Server entsprechend spezifischer Vorgaben im Hinblick auf Zeitabstand und Reihenfolge erneut hochfahren.
Diese räumlich enge Verbindung zwischen hochgenauer Messtechnik und robuster Stromschalttechnik machen die PDU zu einem hochkomplexen Produkt, das überdies im alltäglichen Betrieb auch noch hohem mechanischen und thermischem Stress standhalten muss.
Achillesferse Netzwerksschnittstelle
Über eine Ethernet-Schnittstelle erfolgt die Steuerung der PDU - und in letzter Konsequenz das An- und Ausschalten der angeschlossenen Server ein. PDUs versorgen in einem Server-Schrank bisweilen 42 Server und mehr mit Strom. Ein Ausfall einer PDU hat also ernsthafte Folgen für den Betrieb des Rechenzentrums. Daher sind die Stromversorgung und alle verwendeten Komponenten einschließlich der PDUs mindestens doppelt ausgeführt. Diese Redundanz ist mit zusätzlichen Kosten verbunden, aber für einen sicheren Betrieb eines Rechenzentrums unabdingbar. Da in den weitaus meisten Installationen die beiden redundanten PDUs in einem Schrank zu 100 Prozent identisch sind und von einem gemeinsamen Steuernetzwerk und letztlich von einer gemeinsamen Steuersoftware gesteuert werden, ist es besonders wichtig, auf die Qualität und Zuverlässigkeit der verbauten PDU zu achten.
Denn gelingt es, über das Steuernetz mit einem erfolgreichen Angriff auf die PDU die Schaltausgänge zu steuern, war die Investition in unterbrechungsfreie Stromversorgungen umsonst. Beide PDUs fahren zur gleichen Zeit herunter oder sind blockiert und die Server außer Betrieb.
Bei seriösen Herstellern steht das Thema "Risiken des Netzwerks" bei der PDU-Entwicklung folglich stark im Fokus. Vor allem vor dem Hintergrund des zwar redundant, aber meist homogen aufgebauten Systems, das von einem Höchstmaß an Zuverlässigkeit hinsichtlich Technik und Material abhängt, ist die Frage, welche PDU für welches Einsatzgebiet die geeignete ist, geradezu elementar. Daher lohnt es sich, bei der Wahl der geeigneten PDU auf Qualität und fachmännische Beratung zu setzen. Hilfestellung und Übersicht über die Vielfalt mechanischer und elektrischer Konfigurationen bieten Online-PDU-Konfiguratoren wie etwa: www.findmypdu.com.
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