De 4-in-1-methode van Siemon

De fysieke laag speelt een cruciale rol in het vermogen van een datacenter om goed in te spelen op de groeiende eisen van gebruikers en de snelle veranderingen in de bedrijfsvoering. Een juiste selectie van de vier belangrijkste ontwerpelementen die hierbij een rol spelen - architectuur, bekabelingsinfrastructuur, stroomdistributie en kasten - zal ervoor zorgen dat een datacenterfaciliteit flexibel, schaalbaar en beheersbaar is en dit ook in de toekomst blijft. Een nieuwe, vooraf geconfigureerde en bovendien modulaire ontwerpbenadering biedt hier uitkomst. Alberto Zucchinali van Siemon analyseert in dit artikel hoe de verschillende componenten op de fysieke laag en de nieuwe ontwerpbenadering het een datacenter mogelijk maken om te voldoen aan de huidige en toekomstige bedrijfsbehoeften.

Ruimtebeslag ofwel de hoeveelheid ruimte die de infrastructuur inneemt. Dat is tegenwoordig een van de belangrijkste overwegingen bij het ontwerp van een datacenterinfrastructuur. Door de sterk toegenomen hoeveelheid apparatuur per oppervlakte-eenheid groeit bovendien de hoeveelheid data- en stroomkabels in kasten. Deze bekabeling dient desondanks efficiënt te worden geplaatst en beheerd.

Zero-U

Door kasten in een bay-vorm te plaatsen kan hiervoor een zeer flexibele oplossing worden gevonden. Zeker als bovendien een zogeheten gedeelde Zero-U-ruimte tussen de racks aanwezig is. Hierbij wordt de bekabeling niet opgenomen in de kabinetten zelf, maar aangebracht in de verticale opening tussen de kasten. Dit wordt ook wel Zero-U-patching genoemd.

Door deze manier van werken komt horizontale montageruimte in de kast vrij. Hierdoor kan in de toekomst nieuwe netwerkapparatuur worden bijgeplaatst zonder dat hiervoor additionele kasten nodig zijn. Het aantal kabinetten in het datacenter kan hierdoor zelfs met 20% worden verminderd, waardoor kostbare vloerruimte wordt bespaard. Tegelijkertijd wordt het kabelbeheer en de toegang tot de kabels verbeterd. Doordat bekabeling zich nu in een eigen speciale ruimte tussen de kasten in bevindt, is het veel eenvoudiger om wijzigingen in de kabinetten door te voeren en ontstaat bovendien een onbelemmerde toegang tot de geplaatste apparatuur.

Pre-terminated

Het feit dat de bekabeling tussen de kasten is geplaatst, heeft grote invloed op de flexibiliteit van systemen die in een datacenter staan opgesteld en de mogelijkheden om deze verder uit te breiden. De backbone is in een modern datacenter gebaseerd op glasvezelbekabeling. Het selecteren van een toekomstbestendige oplossing levert interessante mogelijkheden op om tot besparingen op toekomstige investeringen te komen (capex). Ook ontstaat hiermee een eenvoudig migratiepad naar hogere snelheden en wordt downtime voorkomen. Zo garandeert het gebruik van reeds in de fabriek afgemonteerde en geteste kabels in pre-terminated trunking-oplossingen maximale channel throughput, zonder dat hierin variaties kunnen ontstaan die het gevolg zijn van de termination van kabels die op locatie in het datacenter tot stand is gebracht.

Pre-terminated trunking-oplossingen zijn veelal opgebouwd uit hoogwaardige glasvezelkabels en componenten die de huidige 10, 40 en 100 Gbps-toepassingen ondersteunen. Deze bieden echter ook een kant-en-klaar migratiepad naar 40 en 100 Gbps, evenals toekomstige 200 Gbps-toepassingen en meer. Dankzij het flexibele ontwerp kunnen eenvoudig extra connecties worden toegevoegd, waardoor het datacenter een schaalbare oplossing biedt.

Power Distribution Units

Net als bij bekabeling is de juiste selectie van stroomdistributie-eenheden (PDU's) van groot belang. Het stroomverbruik in datacenters is vandaag de dag zo groot, dat het beheren en optimaliseren van de stroomcapaciteit helpt om de energiekosten te verlagen. Intelligente PDU's zijn hierbij een effectief hulpmiddel. Door op efficiënte wijze vermogensfuncties te beheren, maken zij niet alleen energiebeheer mogelijk, maar kunnen zij ook potentiële problemen detecteren en voorkomen. Hierdoor helpen zij om de uptime te garanderen en eventuele problemen snel op te lossen.

Afhankelijk van de eisen en wensen van het datacenter en zijn gebruikers is het ook mogelijk om het energieverbruik te monitoren. Dit kan gebeuren op het niveau van power strips of per individuele poort. Kleinere datacenters vinden het controleren van het verbruik per strip veelal voldoende. Grotere datacenters geven echter meestal de voorkeur aan het analyseren van het verbruik per poort. Op basis daarvan kunnen ook andere metingen en analyses worden gedaan. Denk aan de verhouding tussen energieverbruik en CPU-gebruik. Hierdoor ontstaat bijvoorbeeld een goed beeld van de doeltreffendheid van het servergebruik, de effectiviteit waarmee compute-voorzieningen worden ingezet of de effectiviteit van de opslagcapaciteit.

Datacenterarchitectuur

Ten slotte speelt ook de architectuur van het datacenter een belangrijke rol bij het realiseren en handhaven van de flexibiliteit en beheersbaarheid van de dienstverlening. Het verdient hierbij aanbeveling om voor de gestructureerde bekabeling te werken op basis van het Any-to-All-model. Deze architectuur wordt niet voor niets sterk aanbevolen door alle internationale datacenternormen, zoals EN-50600.

Deze architectuur maakt gebruik van centrale locaties voor patching. Hierdoor kunnen servers worden geplaatst waar dit het meest zinvol is ten aanzien van stroom en koeling. Op deze manier wordt voorkomen dat we met afstandsbeperkingen van punt-tot-punt kabels te maken krijgen. Ook behoeven we ons dan geen zorgen te maken over het gebruik en de beschikbaarheid van switch-poorten. Daarnaast elimineert deze manier van werken de extra kosten voor stroom en onderhoud voor additionele switches die zijn gekoppeld aan een Top of Rack (ToR) configuratie.

Dit ontwerp maakt een geleidelijke groei van de capaciteit en een eenvoudig beheer van de infrastructuur mogelijk, aangezien alle apparatuur via - zeg maar - ‘vaste bekabeling' is verbonden met een of meer volledig passieve zones. Deze zones worden vervolgens gebruikt voor eenvoudige dagelijkse patching die bovendien op een veilige manier kan plaatsvinden.

Vier in één

In het ideale geval worden al deze essentiële componenten in de fysieke laag van het datacenter ondersteund met één oplossing. Daarmee wordt het ontwerpen van een datacenterinfrastructuur natuurlijk aanzienlijk vereenvoudigd. Terwijl ook veel van de uitdagingen kunnen worden voorkomen waar we momenteel nog mee worstelen ten aanzien van het plannen van een infrastructuur van datacenters en colo-faciliteiten.

Interessant genoeg zijn sinds enige tijd inderdaad dit soort - zeg maar - 4-in-1-oplossingen beschikbaar. Het gaat hierbij met name om voorgeconfigureerde datacentercompartimenten die een aantal voordelen bieden: een sterk vereenvoudigde planning, gemakkelijke schaalbaarheid, goede beheersbaarheid en bovendien een snelle ingebruikname van capaciteit.

Kant-en-klaar

Voorgeconfigureerde datacenter-kabinetten zijn vooraf reeds af-fabriek voorzien van componenten zoals glasvezel- of koperverbindingen, stroomdistributie-eenheden (PDU's), oplossingen voor kabelmanagement en eventueel nog andere accessoires. Ze arriveren kant-en-klaar bij het datacenter en zijn vooraf reeds voorzien van alle gewenste en benodigde componenten. Het grote voordeel voor het datacenter hierbij is dat het niet langer nodig is om alle individuele componenten separaat te bestellen en te ontvangen, waarna alle componenten op zaal in hun specifieke kast dienen te worden geplaatst. Deze kant-en-klare racks vereisen na levering enkel nog eindverbindingen en het installeren van de actieve apparatuur.

Werken op basis van deze 4-in-1-aanpak betekent dat vooraf specifieke typen kabinetten kunnen worden ontworpen op basis van functie of toepassing. Een datacenter kan bijvoorbeeld verschillende vooraf geconfigureerde kastontwerpen hebben voor servers, Storage Area Networks (SAN) of bijvoorbeeld netwerkkasten. Het is echter ook mogelijk specifieke kasten te ontwerpen op basis van capaciteit, zoals kabinetten van 5 kW of 10 kW.

Een groot voordeel van deze aanpak is verder dat elke kast kan worden geïdentificeerd aan de hand van één uniek klantspecifiek onderdeelnummer en de bijbehorende prijs. Dit maakt het mogelijk dat op heel eenvoudige wijze een capaciteitsplanning kan worden ingevuld door aan de hand van één bestelnummer specifieke kasten te bestellen en bij te plaatsen.

Schalen met pods

Voorgeconfigureerde kasten sluiten naadloos aan op het idee van een modulaire ontwerpaanpak van datacenters. Deze manier van werken kenmerkt zich door het gebruik van standaard subeenheden - de zogenaamde pods. Deze pods bestaan ​​meestal uit groepen van kasten. Hoewel de aanduiding ‘pod’ ook kan verwijzen naar een op specifieke doelstellingen gebaseerde groep van kasten, bestaan ​​ze in de praktijk vaak uit twee symmetrische rijen van kasten die zijn geconfigureerd in een lay-out met warme en koude gangpaden en waarbij veelal gebruik wordt gemaakt van een strikte scheiding van warme en koude lucht.

Vergeleken met traditionele ontwerpmethoden waarbij de groei op basis van behoefte wordt geadresseerd, zorgen pods voor een eenvoudige en soepele schaalbaarheid van het datacenter, omdat ze gemakkelijk kunnen worden herhaald wanneer het datacenter groeit. Klanten kunnen het datacenter op een meer voorspelbare manier schalen met de initiële pod - ofwel de pod die is ontworpen en geïmplementeerd op dag één - en die dient als een sjabloon voor incrementele build-outs met extra pods.

Pods zijn dus opgebouwd uit voorgeconfigureerde kasten die bovendien een specifiek onderdeelnummer kennen en voor een specifieke prijs beschikbaar zijn. Daarmee bieden pods een voorspelbare combinatie van enerzijds kosten en anderzijds resources die nodig zijn voor het soepel en op basis van een goede planning uitbreiden van een datacenter. Het implementatieproces van de eerste pod, met daarbij dus de eisen die gesteld worden aan netwerk, compute, opslag, voeding, koeling en ruimte, kan voor toekomstige pods heel eenvoudig worden herhaald. Datacenter managers weten dus wat ze kunnen verwachten en behoeven niet meer te werken op basis van de uit het verleden zo herkenbare ad hoc uitbreidingen en upgrades.

Conclusie

Moderne datacenters vereisen een zorgvuldige analyse van tal van ontwerpaspecten. Alleen dan kunnen we tot een adequate infrastructuurplanning komen. Die planning is van cruciaal belang om te komen tot voorzieningen voor de langere termijn. Een zorgvuldige selectie van de componenten op de fysieke laag is daarbij zeer belangrijk. Voeg daarbij nieuwe methoden zoals de 4-in-1-oplossing die in dit artikel is besproken en het zal duidelijk zijn dat moderne datacenters een sterk verbeterde schaalbaarheid en flexibiliteit kennen, terwijl het beheer van de infrastructuur drastisch kan worden vereenvoudigd.

Alberto Zucchinali is Manager Data Centre Solutions and Services bij Siemon