RZ nutzt Technik aus dem Facility-Management
Geradlinige PDU-Vernetzung
Green IT ist in aller Munde, und die Ansätze zur Einsparung von Ressourcen und Strom sind mannigfaltig. Komponentenhersteller, Rechenzentrumsbetreiber und Service-Provider arbeiten beständig an der Verbesserung des PUE-Werts, der für die Effizienz der Energienutzung steht. Relativ unbekannt ist dabei noch der Weg, statt der gängigen, sternförmigen Port-Switch-Struktur die an Gebäudetechnik und Industrieautomation angelehnte Technik der linienförmig aufgebauten Bussysteme zu nutzen. Mit überraschendem Erfolg.Während die meisten Hersteller von PDUs (Power Distribution Units) als Kommunikationsschnittstelle ihrer Produkte zur Außenwelt nur Netzwerkschnittstellen anbieten, setzt der schwäbische Hersteller Bachmann alternativ auch auf eine Produktreihe, die dies durch Buskommunikationstechnik leistet. Dadurch ist statt der herkömmlichen Sternstruktur des Netzwerkes auch eine Linienstruktur möglich. Eine solche Vorgehensweise kann insbesondere bei komplexen Aufgaben wie dem Bau von Rechenzentren unter der Prämisse von Green IT von großer Bedeutung sein.
Der aktuelle Stand der Technik
Gängige Praxis bei den meisten PDUs ist es, sie mit einem10/100MBit/s-Netzwerk-Port auszurüsten, der die Kommunikationsschnittstelle der Steckdosenleisten zu den anderen Geräten bildet. Dadurch muss beispielsweise das Netzwerk eines RZs als Sternstruktur mit zahlreichen Switches aufgebaut sein. Neben dem eigentlichen Datennetzwerk ist es so unumgänglich, ein separates, wiederum aufwändiges Netzwerk für die Management-Kommunikation zu installieren. Dies impliziert erhebliche Kosten durch die Anschaffung zusätzlicher Switches - und damit Ports - sowie den Aufbau und die Administration des Management-Netzwerks.
Zur Veranschaulichung: Dies bedeutet auch, dass beispielsweise jeder einzelne Port mit einer IP-Adresse benannt und inventarisiert werden muss. Mit Strom und Kühlung will auch jeder von ihnen versorgt sein - sein ganzes Arbeitsleben lang. Vom hinlänglich bekannten Kabelwust ganz zu schweigen. Auf der Ebene der PDU-Herstellung findet ebenfalls eine Verteuerung des Produkts statt, da die Netzwerkschnittstelle zur Verfügung stehen muss. Ferner ist bei einer solchen Sternstruktur die Möglichkeit eines redundanten Monitoring-Systems mit den heute am Markt verfügbaren Produkten nicht zu realisieren. Von Vorteil bei der genannten Vorgehensweise ist es allerdings, dass sich jede PDU ohne die Beeinflussung anderer nach Bedarf aus dem Netzwerk ein- und ausstecken lässt.
Neue Vorgehensweise mit RZ-tauglichen Bussystemen
Statt der herkömmlichen, oben beschriebenen Sternstruktur mit sehr vielen Switches kommt alternativ die etablierte Buskommunikationstechnik aus der Gebäudetechnik und Industrieautomatisierung zum Einsatz. So entsteht eine Linienschaltung. Dies kann einen Großteil des separaten Management-Netzwerks einsparen. Ein Gutteil der Switches und damit Ports ist nicht nötig - eine nicht zu vernachlässigende Kostenersparnis in Anschaffung, Installation, Wartung und Administration.
Ferner lässt sich ein redundantes und hochverfügbares Monitoring-System einführen. Damit ist unter anderem der Energieverbrauch jedes Racks bis hin zum einzelnen Gerät erfassbar und zentral zu überwachen. Dies ist vor allem deshalb wichtig, da von der vollen Leistungsfähigkeit der Server häufig nur ein geringer Teil abgerufen wird, eine pauschale Aussage über deren Stromverbrauch also nicht möglich ist.
Idealerweise sollte das Monitoring in das zentrale Facility-Management eingebunden sein, was eine enge Zusammenarbeit zwischen RZ-Management und Gebäudetechniküberwachung erlaubt. Geben beispielsweise die Geräte in den Racks bei Spitzen mehr Wärme ab, so kann die Technik unter anderem durch Optimieren der Klimatisierung schnellstmöglich reagieren.
Verschiedene Buskommunikationstechniken lassen sich verwenden, zum einen sind dies die Zweidrahtbussysteme. Dies sind Feldbusse, die Schnittstellen wie beispielsweise CAN oder RS485 verwenden. Auf CAN basiert als Kommunikationsbussystem CANopen, das vorwiegend in der Automatisierungstechnik und zur Vernetzung innerhalb komplexer Geräte zum Einsatz kommt. Seit Ende 2002 ist CANopen als europäische Norm EN 50325-4 standardisiert. Als Übertragungstechnik dienen zwei Schichten beziehungsweise zwei Drähte, was den Namen Zweidrahtbussystem erklärt. Auf RS485 als Wandler beziehungsweise als Schnittstelle greift hingegen das Kommunikationsprotokoll Modbus RTU als Master zu. Dieses System basiert auf einer Master-and-Slave-Architektur. Der Anschluss erfolgt über Redundanz schaffende ein- und zweikanalige Kupferleitungen, was im Übrigen wiederum die Zuordnung zu den Zweidrahtbussystemen erklärt. Generell ist mit Zweidrahtbussystemen der Aufbau eines Linienbussystems sehr gut zu realisieren. Eine ganze Reihe von Racks sind mit einem einzigen Bus zu verdrahten. Dadurch ist es möglich, eine große Anzahl von PDUs mit einem Bus abzufragen. So ist es möglich, gegenüber der oben beschriebenen Sternstruktur zahlreiche Switches und Ports einzusparen. Das System ist dadurch im Vergleich sehr viel kostengünstiger. Bei Bedarf ist es möglich, einen Buskoppler anzuschließen. Dieser kann einen Linienbus dann auf Ethernet konvertieren, um gegebenenfalls alle Werte wieder via SNMP auszulesen. Dies ist insbesondere bei einem Mix von neueren, linienbusstrukturierten und älteren, sternförmig strukturierten RZ-Architekturen von Bedeutung.
Ein wie oben beschriebenes Zweidrahtbussystem lässt Geschwindigkeiten bis zu 1MBit/s zu. Dies ist beispielsweise für die Etablierung eines Monitoring-Systems vollkommen ausreichend. Durch die Linienbusschaltung ist der Anschluss von bis zu 128 PDUs an einem einzigen Strang möglich - genau genommen genügen dazu nur zwei einfache Drähte.
In der Praxis verwenden die Techniker jedoch häufig die Basiskabel RJ45 mit, um die Verkabelung auf Standardkomponenten zu reduzieren. Ein weiterer Vorteil dieser Linienschaltung besteht im Übrigen darin, dass die Möglichkeit besteht, über den Zweidrahtbus die Versorgungsspannung mitzusenden. Da somit nur ein optimiertes Netzteil nötig ist, steigen die Effizienz und das Kosteneinsparungspotenzial des Systems. Weniger Ports und weniger Switches bedeuten aber eben nicht nur eine Einsparung bei den Anschaffungs-, Anschluss- und Wartungskosten, sondern auch weniger Administrationsaufwand und geringere Stromkosten. Und damit auch weniger Umweltbelastung - denn der ökologische Rucksack des RZs wird kleiner, wenn weniger Komponenten verbaut werden. Einen eigentlichen Nachteil des Linienbussystems, nämlich dass eine Unterbrechung der Kommunikation erfolgt, wenn Teilnehmer hinzugefügt oder entfernt werden, gleicht Bachmann durch den Einsatz eines redundanten Busses aus, der diese Interruption vermeidet.
Powerline
Powerline ist auch unter den Namen PowerLAN oder Powerline Communication (PLC) bekannt. Diese Begriffe bezeichnen eine Technik, die vorhandene Stromleitungen zum Aufbau eines Netzwerks zur Datenübertragung mitbenutzt. Aus diesem Grund ist bei dieser Form der Buskommunikation für das System keine zusätzliche Verkabelung nötig. Dies verringert die Kosten. Außerdem sind teilweise noch höhere Übertragungsgeschwindigkeiten als beim oben beschriebenen Zweidrahtsystem möglich. Dies ist allerdings von der ausgewählten Powerline-Technik abhängig. Die Netzqualität des Stromnetzes kann bisweilen durch die Aufmodulierung der Datensignale leiden.
Auch dabei ist es bei Bedarf möglich, Powerline auf Ethernet umzusetzen. So sind wieder alle Werte auch via SNMP auslesbar. Abhängig vom RZ-Aufbau kann auch der Einsatz von Buskopplern nötig werden, da Powerline sonst Netzfilter nicht passieren könnte, ebenso wenig wie USV-Anlagen.
Daisy Chains
Daisy Chaining bedeutet, dass die Geräte in Reihe verkettet sind - mehrere Peripheriegeräte sind an einer Datenleitung hintereinander geschaltet. Der Ausgang des einen Geräts ist mit dem Eingang des nächsten verbunden. Dadurch entsteht eine nicht zu vernachlässigende Kostenersparnis. Wie bei allen anderen Linienbussystemen - mit Ausnahme von Powerline, das wie oben ausgeführt über die vorhandenen Stromleitungen kommuniziert - nennt man die Ports einer solchen Anlage auch Daisy Chaining Ports. Das Daisy Chaining Ethernet kommt bei Bachmann in Verbindung mit EtherCAT zum Einsatz. Dadurch entsteht ein sehr schnelles, echtzeitfähiges Feldbussystem mit einer Netzwerkschnittstelle, in dem durch den Einsatz von EtherCAT zusätzlich Redundanz entsteht.
Fazit
Alle drei RZ-tauglichen Bussysteme zur PDU-Vernetzung schaffen bemerkenswerte Kosteneinsparungspotenziale. Dies wird vor allem durch die Abkehr weg von der gängigen Stern- hin zur Linienstruktur erreicht.
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