Ausfallsicherheit im Rechenzentrum erhöhen

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Die IT-Hardware unterliegt relativ kurzen Entwicklungszyklen, die Leistungsanforderungen gehen mit der Zeit exponentiell nach oben. Geplante Kapazitäten im Rechenzentrum können schon allein wegen der wachsenden Anforderungen an die Kühlleistung nicht mehr erreicht werden (Bild 2). Und an diesem Punkt stellt sich nun die Frage: Kann mein n+1-Kühlsystem aufgrund der veränderten Raumaufteilung und der inhomogenen Anforderungen an die Kühlluftverteilung überhaupt als sicheres Redundanzsystem betrieben werden?

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In einem Beispiel, welches mit 6SigmaROOM simuliert wurde, kann diese Fragestellung leicht geprüft werden. Aufgrund der 3-D-Geometrie, den physikalisch geprüften Ersatzmodellen aus der Bibliothek und einem schnellen, vollautomatischen CFD-Solver kann ein versierter Anwender in kurzer Zeit das Szenario nachstellen. Zum einen werden die Standard-Kühlsysteme im virtuellen Raum betrieben und die laufende IT-Hardware gekühlt (Bild 3). Dann folgt das Szenario, dass ein Kühlaggregat ausfällt und ein Ersatzgerät an anderer Position im Raum diese Kühlleistung ersetzen soll (Bild 4).

Die Grafiken zeigen sehr gut, wie die bisher bezogene Kühlluft aus Bild 3 in der Redundanzsituation nicht mehr zur Verfügung steht. Das Rack bezieht die benötigte Kühlluft in Bild 4 zu einem großen Teil aus der erwärmten Raumluft und erzeugt darauf basierend Hotspot in der IT-Hardware. Ursache für die fehlende Kühlkapazität kann in der Entfernung zur ersatzweise betrieben ACU liegen. Die Luftgeschwindigkeiten sind zu langsam , um den Druckverlust durch die gelochte Bodenplatte zu überwinden.

Aufgrund der visualisierten Strömungswege könnten nun weitere Optimierungsschritte folgen, um auch in diesem Konzept die Kühlluft im Raum richtig zu verteilen. Teuerste Option wäre eine Absenkung der Kühlluft-Temperaturen im gesamten Raum, um vereinzelte Hotspots auszuschließen. Durch die Simulationsergebnisse können solche Aufgabenstellungen nachhaltiger und effizienter gelöst werden.

In einem weiteren Beispiel sehen wir aber auch, dass ein geplantes Redundanzsystem auch funktionieren kann. Hier hilft die Simulation bei der Planung und verringert das Risiko, durch IT-Ausfälle zu lernen (Bilder 5 und 6).

In beiden Fällen wurde der Betreiber durch bestehende Datenaufzeichnungen nur über das Resultat informiert. Monitoring kann über das „was geschieht wenn“ keine Aussagen treffen. Auch Trendanalysen können solche Vorhersagen basierend auf physikalischen Änderungen nicht beschreiben.

Sie vergleichen hier den Blick aus dem Fenster mit der Wettervorhersage von morgen, wobei die Vorhersagen aufgrund der eingegrenzten Umgebung (Rechenzentrum) und der klar definierbaren Umgebung (Raumaufteilung, Racks, Kühlsysteme mit Luftgeschwindigkeiten und geregelten Zulufttemperaturen sowie klaren Verlustleistungsträgern) durch die Simulationswerkzeuge um Einiges genauer sind. Wir sprechen hier von Toleranzen unterhalb der 10% für Variablen wie Luftdruck, Luftgeschwindigkeiten und Temperaturvorhersagen.

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Zusammenfassend ist aus den genannten Gründen der Einsatz einer Simulationssoftware zu empfehlen. Dies kann durch die eigenen Mitarbeiter oder durch externe Dienstleister geschehen. //KR

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* * Tobias Best ist Geschäftsführer von Alpha-Numerics in Nastätten.

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