Rechenzentrum - Wie funktionieren Rechenzentren?

Alle kleinen Serverräume oder großen Rechenzentren haben eines gemeinsam: Sie sind sehr wichtig für Benutzer und unser soziales Leben. Ohne ein Rechenzentrum funktioniert heutzutage nicht mehr viel.

 

  1. Wie funktioniert ein Rechenzentrum?
  2. Ein Rechenzentrum schützt die zentrale IT-Infrastruktur
  3. Sicherheit im Rechenzentrum (RZ)
  4. Rechenzentrum „made in Germany“
  5. Security, Leistung und Service auf hohem Niveau
  6. Strom, USV, Batterien, Notstrom und Dieselgeneratoren
  7. Risiko Staub im Rechnerraum, in der IT Infrastruktur und Hardware
  8. Ein Rechenzentrum muss nicht nur gekühlt werden
  9. Stromversorgung im RZ, Datacenter oder Computerraum
  10. Klimakontrolle in Rechenzentren
  11. Brandschutz und Brandbekämpfung
  12. Zugangssicherheit im Data Center
  13. Data Center Facility Management
  14. Virtualisierung, IT-Ausstattung und andere Lösungen
  15. Definition Rechenzentrum sowie Service, Cloud, Webhosting

 

Wie funktioniert ein Rechenzentrum?

In Deutschland gibt es wohl etwa 50.000 Rechenzentren, die genaue Anzahl kennt niemand. Sehr viele Standorte sind zudem geheim. Etwa 85% sind unternehmenseigene Rechenzentren, die auch Data Center genannt werden oder aus lediglich einem Serverraum oder sogar nur aus einem Serverschrank bestehen. Eine klare Definition für ein Rechenzentrum (RZ) gibt es scheinbar nicht, vom Serverschrank oder Computerraum mit 3 qm bis zum großen Rechenzentrum mit über 5.000 qm ist die Bezeichnung geläufig und zutreffend. Ohne Rechenzentren funktioniert nicht mehr viel, sie sind für Organisationen, Universitäten, Unternehmen aller Branchen, öffentliche Einrichtungen und Institutionen, die Nutzer und unser gesellschaftliches Leben von höchster Bedeutung. Unternehmen nutzen ihre eigenen oder zentrale Rechenzentren für ihre wertvollen Unternehmensdaten, Anwendungen und Geschäftsprozesse. Alle Internetdienste werden in Rechenzentren erbracht. Die Webserver und Server für Suchmaschinen, Webshops, Verkaufsplattformen, Videoportale, E-Mail, Telefonnetze oder andere Kommunikationsdienste und Komponenten sind in Serverschränken verbaut und stehen in Rechenzentren.

 

Ein Rechenzentrum schützt die zentrale IT-Infrastruktur

Ein großes Rechenzentrum (RZ) ist eine Spezialimmobilie, die durchaus aus weit über 1.000 qm Fläche bestehen kann. Ein Data Center ist dafür ausgelegt, Informationstechnik (IT) und Kommunikationstechnik (TK), Rechentechnik wie Server (Zentralrechner), Storages (Datenspeicher), Switches (Datenverteiler), Komponenten, Rechner, Computer, Speicher, Netzwerkkomponenten und die notwendige Infrastruktur zu beherbergen. Es dreht sich aber alles um die wertvollen Informationen oder Daten. Diese müssen irgendwo ins zentrale Rechenzentrum rein und bei Bedarf wieder raus. Zu einem sicheren RZ gehört Infrastruktur wie Datenanbindung, Stromversorgung, Brandschutzeinrichtungen, Kühlaggregate und Zutrittsschutz.

 

Rechenzentrum (RZ)

 

Sicherheit im Rechenzentrum (RZ)

Ein Rechen­zentrum (RZ) wird auch Data Center oder Technikzentrum genannt. Neben den betrieblichen Rechenzentren gibt es kommunale und regionale Rechenzentren. In den meisten Unternehmen und staatlichen Einrichtungen ist es ein Serverraum mit den Serverschränken (Racks) und der darin enthaltenen IT-Systeme, EDV Anlagen, RZ Komponenten wie Server, Switches, Speicher, Telefonanlage. Das Rechenzentrum ist das Gehirn, Herz, Rückgrat eines Unternehmens, wichtige Prozesse laufen darin ab. Ohne eine funktionierende ITK ist ein Unternehmen handlungsunfähig. Der Unternehmenserfolg hängt vom reibungslosen Betrieb der Hardware und Software ab. Arbeitsstationen greifen pausenlos auf die Daten des Rechenzentrums zu und speichern diese dort ab. Zunehmend werden Rechenzentren betrieben, um Cloud-Lösungen bereitzustellen, das Colocation Hosting. Ein Anbieter betreibt dabei die RZ-Infrastruktur und grundlegende RZ-Dienste, beispielsweise die schnelle Internetanbindung und Backup, die von anderen RZ-Betreibern genutzt wird, um eigene RZ-Dienste, beispielsweise SaaS, IaaS, PaaS, bereitzustellen. Es gelten strenge Sicherheitsvorkehrungen, vor allem bei Kritischen Infrastrukturen (KRITIS).

 

Rechenzentrum „made in Germany“

Im Rechenzentrum orientieren Sie sich an den strengen Vorgaben des Bundesamtes für Sicherheit in der Informationstechnik (BSI) und bieten auf einer großen Fläche modernste IT-Infrastruktur für physische Sicherheit, Informationssicherheit, Datensicherheit, Datenschutz, hohe Verfügbarkeit, starker Performance und optimale Anbindung (Connectivity) der Server in dedizierten Serverräumen oder auf Colocation-Flächen. IT ist dort optimal aufgestellt, Qualität wird großgeschrieben, das Rechenzentrum ist ISO/IEC 27001 zertifiziert. Sie stellen Schutz und Governance sicher. Ihre Serverräume verfügen in sicherheitsrelevanten Punkten über allerbeste Ausstattung, wie beispielsweise einen hochmodernen Brandschutz, regulierte Zutrittskontrolle, redundante Klima- und Energieversorgung.

 

Security, Leistung und Service auf hohem Niveau

Das Netzwerk ist mit hochwertigen Komponenten ausgestattet, die per Glasfaser- und Kupferverkabelung IPv6-ready durch zwei unabhängige Carrier ans Internet angeschlossen sind. Sie stellen den optimalen Betrieb zum Erreichen der Unternehmensziele sicher und schaffen Strategien für die Zukunft und Erweiterung des Geschäftsbetriebes. Im RZ spielen die verlässliche IT-Technik und das Know-how des Personals eine große Rolle. Der Schutz der Infrastruktur wird durch bauliche Maßnahmen sowie die technische Ausrüstung des Gebäudes sichergestellt. Das Gebäude besteht aus Beton, Mauerwerk und Trockenbau, Feuerwiderstandsklasse F90 und wird über eine Einbruchsmeldeanlage mit direkter Verbindung zur Polizei überwacht. Der Zugang zum Grundstück und dem Gebäude steht unter permanenter Überwachung. Die Außentüren sind gegen Einbruch gesichert und können nur mithilfe einer speziellen Zutrittskarte geöffnet werden. Die T30-Stahlschutztüren sind ebenso alarmüberwacht, Einlass zum Systemraum erfolgt lediglich nach einer Zugangskontrolle.

 

Strom, USV, Batterien, Notstrom und Dieselgeneratoren

Die Räume werden mittels einer Brandmeldeanlage mit direkter Aufschaltung zur Feuerwehr überwacht. Eine Brandfrüherkennung, Sauerstoffreduzierung, Absauganlage und CO2-Feuerlöscher sorgen für erhöhte Security. Die Stromversorgung wird bei einem Stromausfall durch getrennte USVs und NSVH aufrechterhalten. Die Notstromversorgung erfolgt durch eine Kombination aus Batterien als Sofortreserve und Diesel-Generatoren, die die Versorgung für mehrere Stunden oder länger übernehmen und dafür einen großen Vorrat an Brennstoff benötigen. Die Klimatisierung erfolgt über Kaltluftverteilung aus den Klimaschränken über den Doppelboden, über Lüftungsplatten erfolgt die Luftzufuhr zu den Serverschränken. Zur modernen Kühl- und Klimatechnik gehört die Einhausungen für Warm- und Kaltgänge. Die Informationstechnik (IT) im Rechenzentrum besteht aus Servern (Zentralrechner), Storages (Datenspeicher), Switches (Datenverteiler) und anderen Netzwerkkomponenten sowie digitalen Anwendungen und Appliances wie Router, Loadbalancer sowie Firewalls. Die Komponenten sind meist redundant ausgelegt. Kurzum, Sie bieten ein RZ mit IT „made in Germany“ sowie Sicherheit und Leistung auf hohem Niveau. Aber wie sieht es mit dem Staub aus?

 

Risiko Staub im Rechnerraum, in der IT Infrastruktur und Hardware

Eines der größten Risiken für einen Ausfall der IT-Technik ist die Kontamination der IT-Infrastruktur und Hardware durch Staub, Baustaub und anderen Verschmutzungen. Staub verursacht die meisten Probleme im Netzwerk. Kurzschlüsse, Unterbrechungen, Performanceverluste, Ausfälle sowie Brände entstehen durch leitfähige Partikel auf Leiterplatten und Elektronik der Server, Storages und Switches. Der EDV-Raum sollte sauber sein. Die IT-Infrastruktur ist das Rückgrat einer Organisation oder Unternehmens. Sollte die Kontamination durch Staub, Baustaub oder Ruß deutlich sichtbar sein, ist eine Reinigung der Räume und Hardware für die Aufrechterhaltung der IT-Sicherheit unumgänglich.

 

Ein Rechenzentrum muss nicht nur gekühlt werden

Ein Rechenzentrum muss vor äußeren Einflüssen bewahrt und ausreichend gekühlt werden. Eine Menge leistungsfähiger Hardware auf engem Raum benötigt Energie und erzeugt Wärme. Mikroprozessoren werden im Betrieb sehr heiß und müssen gekühlt werden. Rechner benötigen Strom und Schutz vor Diebstahl und Manipulationen. Ein RZ besteht nicht nur aus einem Raum oder Gebäude, das Switches, Server, Speicher, Verkabelung und den Anschluss an das Internet bereithält, sondern auch Versorgung mit Strom, Kühlung und häufig automatische Löscheinrichtungen und regelmäßige Backups, die den Betrieb sicherstellen. Rechenzentren werden in sogenannte Tiers nach der Definition des American National Standards Institute (ANSI) eingestuft und gelten als Gradmesser für das Sicherheitsniveau. Ein Tier 4 Rechenzentrum bietet eine Verfügbarkeit von mindestens 99,995%, die Ausfallzeit innerhalb eines Jahres beträgt weniger als eine Stunde. Gewährleistet wird dies durch mehrfaches Vorhalten (Redundanz) aller wichtiger sowie kritischer Komponenten. Sicherheitssysteme wie Kameraüberwachung, Sicherheitsschleusen, Keycards, Zahlencodes und Wachdienst sorgen dafür, dass lediglich autorisiertes Personal Zugang zu den Serverräumen hat.

Stromversorgung im RZ, Datacenter oder Computerraum

Die Betreiber von Rechenzentren treffen mit hohem Aufwand Vorkehrungen, damit die höchstmögliche Zuverlässigkeit gewährleistet werden kann. So sind große oder kommunale Rechenzentren meist an zwei unterschiedliche Netze der lokalen Stromversorger angeschlossen. Die Stromversorgung ist sichergestellt, auch wenn einer der beiden Bereiche ausfallen sollte. So führen Reparaturen an einem der Netze nicht dazu, dass Strom ausfällt und Geräte wie Server deswegen ausgeschaltet werden müssen. Server, Switches und Speichereinheiten haben jeweils mehrere redundante Netzteile. Der Ausfall eines der Netzteile führt nicht zum Totalausfall. Im Data Center wird der laufende Betrieb der Anwendungen über Batterieblöcke, die sogenannte Unterbrechungsfreie Stromversorgung (USV) für Minuten oder Stunden gesichert, die auch gleichzeitig die Stromqualität sicherstellt. Die USV gleicht Spannungsschwankungen aus und schützt die empfindliche Rechenelektronik. Netzteile können Strom Aussetzer im Millisekundenbereich ausgleichen, doch für darüber hinausgehende Unterbrechungen sind unterbrechungsfreie Stromversorgungen (USV) notwendig. Zusätzlich verfügen große Rechenzentren meist in einem separaten Raum oder Gebäude Dieselgeneratoren, die im Notfall den Energiebedarf des Rechenzentrums über Stunden oder Tage decken können, je nach Dieselvorrat. Damit der Dieselmotor schnell und zuverlässig anspringt, wird er durch Vorwärme in ständiger Bereitschaft gehalten. Aus Redundanzgründen gibt es in vielen Rechenzentren ein zweites Notstromaggregat. Der Dieselgenerator übernimmt nach einem Stromausfall innerhalb kürzester Zeit als eigene Notstromversorgung die Stromversorgung. Die Treibstoffreserven müssen im Bedarfsfall aufgefüllt werden. Dafür sollten garantierte Lieferzeiten vereinbart werden.

 

Batterieraum für die Notstromversorgung  

Batterieraum

 

Dieselmotor im Notstromraum

Dieselgenerator als Notstromversorgung

 

Klimakontrolle in Rechenzentren

Elektronische Bauteile erzeugen im Betrieb Wärme, bei Prozessoren kann von Hitze gesprochen werden. Die Kühlung durch Kühlkörper, Lüfter und Klimaanlage ist essentiell. Wird Wärme nicht abgeführt, fallen Bauteile aus. Aufgrund der Rechenleistung ist der Bedarf an Kühlung enorm. Bewährt hat sich die Anordnung der Racks in Kaltgang und Warmgang. Zwei Reihen von Racks stehen sich jeweils gegenüber. Durch Löcher im Doppelboden bläst die Klimaanlage kühle Luft ein. Die aktiven Geräte wie Server in den Racks saugen diese kalte Luft ein und führen die abgegebene Wärme zur Rückseite ab. So entsteht ein Kaltgang, in dem praktischerweise die Frontseiten der Server zugänglich sind und ein Warmgang, dessen warme Luft durch die Klimaanlage abgekühlt werden muss. Die Wirkung des Prinzips wird durch eine Abdeckung nach oben und durch Türen an den Seiten deutlich verstärkt. Im Rechenzentrum stehen in der Regel mehrere solcher Kaltgangeinhausungen in den Serverräumen.

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Klimaanalagen werden mit der Außenluft oder im Sommer mit Wasser gekühlt, das Kältemaschinen herunterkühlen müssen. Die erhitzte Luft geben Rückkühler an die Außenumgebung ab.

Brandschutz und Brandbekämpfung

In modernen Rechenzentren hat eine umfassende Brandschutzstrategie allerhöchste Priorität. Es wird alles dafür getan, damit es gar nicht erst zu einem Brand kommen kann. Dazu gehört die Auslegung der Räume als Brandabschnitt, die Brand- und Rauchfrüherkennung, Brandmeldeanlage, Löscheinrichtungen, Schutz gegen Brandgase, Staub und Löschwasser. Den Sauerstoffgehalt der Luft soweit zu reduzieren, dass keine Flammen mehr entstehen können, ist eine wirkungsvolle Methode. Da Sauerstoff durch Undichtigkeiten oder Betreten der Räume immer wieder einströmt, müssen Sauerstoffreduzierungsanlagen ständig laufen. Im Falle des Falles leiten Löschanlagen mit hohem Druck ein nicht brennbares Gas in den betroffenen Raum ein, das den Sauerstoff verdrängt und das Feuer löscht. Benachbarte Rechner bleiben unbehelligt. Durch Löschwasser wäre der Folgeschaden nach dem Brandschaden an der Technik erheblich.

 

Zugangssicherheit im Data Center

Es muss gewährleistet sein, dass niemand an der Rechentechnik Schaden anrichten oder manipulieren kann. Damit keine unberechtigten Personen Zutritt zum Rechenzentrum erlangen, bestehen hohe Sicherheitsvorkehrungen. Der Standort, die Bauweise, Einzäunung des Geländes, Bewegungsmelder, Kameras, Sicherheitsschleusen, Zugangssysteme und Wachschutz sorgen dafür, dass lediglich autorisierte Personen Zugang zum Rechnerraum haben.

 

Data Center Facility Management

Das Rechenzentrum (RZ) ist eines der wichtigsten Gebäude oder Räume und zählt zu den kritischen Infrastrukturen. Aus diesem Grund haben die Ausfallsicherheit, Verfügbarkeit und Sicherheit für jeden Betreiber oberste Priorität. Gleichzeitig müssen Rechenzentren wirtschaftlich arbeiten. Professionelles Data Center Facility Management stellt sicher, dass die Gebäudetechnik ordnungsgemäß gewartet wird und dass das Sicherheits-, Reinigungs- und Wartungspersonal die Bedeutung qualitätsorientierter Services und die Risiken des Betriebs von Rechenzentren versteht.

 

Virtualisierung, IT-Ausstattung und andere Lösungen

Die Virtualisierung verwendet eine Abstraktionsschicht, um IT-Ressourcen (z. B. Server) logisch per Software in unabhängige Bereiche zu unterteilen, die unabhängig von der Serverhardware sind. Hierbei handelt es sich um sogenannte virtuelle Maschinen (VMs) oder Container. Diese können von verschiedenen Benutzern oder Anwendungen verwendet und über Software von einem physischen Server auf einen anderen verschoben werden. Wenn den Benutzern eines Rechenzentrums IT-Services über eine Weboberfläche zur Verfügung stehen, können Endbenutzer sogar Self-Service durchführen, sodass es sich um Cloud-Rechenzentren handelt.

 

Definition Rechenzentrum sowie Service, Cloud, Webhosting

Wenn das Cloud-Rechenzentrum vom Unternehmen selbst betrieben wird, spricht man von einer Private Cloud. Wenn es zu einem Dienstanbieter gehört, der nur Dienste für die vollständig virtualisierte Cloud-Infrastruktur bereitstellt, die diesem Kunden zur Verfügung steht, wird es als gehostetes Managed Private Cloud Data Center bezeichnet. Wenn IT-Services von einer Infrastruktur bereitgestellt werden, die von mehreren Kunden gemeinsam genutzt wird, kann dies als Public Cloud bezeichnet werden. Wenn ein Unternehmen Elemente öffentlicher und privater Clouds in seiner IT-Infrastruktur mischt, spricht man von einer Hybrid-Cloud. Die Hybrid Cloud gilt in den kommenden Jahren als das wichtigste IT-Betriebsmodell des Unternehmens. Das Data Center ist dabei der Ort oder die Räumlichkeiten, die über leistungsstarke Computersysteme und Softwaresysteme verfügt und Computer, Dienste, Domain und Webhosting zentral bereitstellt. Anbieter, die Webhosting und Cloud anbieten, stellen ihre Ressourcen zur Verfügung. Diese Ressourcen umfassen insbesondere die Bereitstellung und den Betrieb von Hosts, Domain, Webservern und deren Netzwerkverbindungen. Webhosting wird zum Speichern von Daten auf dem Webserver des Internetdienstanbieters verwendet, und der Nutzer zahlt für die Bereitstellung der erforderlichen Hardwareressourcen und Netzwerkverbindungen. Mithilfe dieser Webspace Software können Kunden Cloud und Websites betreiben, und im Vergleich zu dedizierten Servern oder VServern müssen Kunden die Verwaltung der technischen Infrastruktur sowie Webhosting nicht selbst tätigen. Daher eignen sich diese Softwarepakete auch besonders für Anfänger im Bereich Cloud sowie Webhosting, da für ihre Verwendung keine umfassenden Fachkenntnisse und ebenso kein Know-how eines Rechenzentrums erforderlich sind.

Links und Informationen zu Rechenzentren Hamburg

wilhelm.tel GmbH: https://www.wilhelm-tel.de/geschaeftskunden/
GlobalConnect Hamburg: https://www.globalconnect.net/
e-shelter services GmbH: https://www.e-shelter.de/de/location/hamburg-1-data-center
Wieske’s Crew GmbH: https://www.crew-gmbh.de/

 

Kontakt:

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