Was ist die Cloud?

Data Center

By Hitzestau - 25.10.2019

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Data Center bilden das Fundament für alle Cloud-basierten Dienste. Dementsprechend hoch sind die Anforderungen an Server und die gesamte Infrastruktur.

Auf die Frage, wo sich die Cloud genau befindet, sollte man nicht mit dem Finger nach oben zeigen. Dann schon eher auf eine Anlage wie sie hier abgebildet ist, denn die “Datenwolke” ist sehr bodenständig.

Data Center von Microsoft in Holland
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In diesem Kapitel unserer Serie zum Thema Cloud Computing geht es um das Thema Data Center. Damit sind wir sozusagen beim Fundament der Cloud angekommen, oder etwas salopp gesagt, dort "wo die Cloud zu Hause ist".

Auch wenn das Konzept der Cloud oft etwas abstrakt scheinen mag, in der Realität kann man es sich am besten so vorstellen: Endlose Reihen von Racks mit Servern in Data Centers.

By: sdecoret
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Was ist ein Data Center überhaupt?

Moderne Data Center haben nichts mehr mit einem einfachen "Serverraum" zu tun, wo viele Server untergebracht sind und überall kreuz und quer Kabel verlaufen.

By: Maximumm
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Im Gegenteil, es sind hochprofessionell konzipierte und geführte Anlagen. Es handelt sich dabei um spezielle Gebäude zur Unterbringung von Servern und Storage-Systemen, der notwendigen internen Netzwerk-Infrastruktur sowie der Internet-Anbindung nach aussen. Neben dem Begriff Data Center werden auch Serverzentrum oder Rechenzentrum verwendet.

Uns geht es in diesem Beitrag primär um Data Center, welche die gesamte Palette von Cloud-Diensten abdecken. Daneben gibt es auch spezielle Einrichtungen, welche mehr auf die reine Speicherung von Daten ausgelegt sind, auf die nicht permanent zugegriffen werden muss. Dabei geht es um sichere Backups oder revisionssichere Archivierung. Bekannte Anbieter dieser Kategorie sind MOUNT10, Backblaze, IONOS und Carbonite.

Rundgang

Grundsätzlich geht es bei der gesamten Infrastruktur eines Data Centers immer um physische Sicherheit und um redundante Systeme, mit denen ein möglichst unterbruchsfreier Betrieb gewährleistet werden soll.

Ins Innere eines Data Centers zu gelangen ist gar nicht so einfach. Und das ist auch richtig so, den der Zutritt zum Gelände, den einzelnen Gebäuden und Räumlichkeiten ist streng reglementiert und durch mehrstufige Sicherheitsbarrieren geregelt. Neben der Zutrittskontrolle gehören aber auch der Schutz gegen Brände und Wasser zu den baulichen Massnahmen, um ein Data Center zu schützen.

Ebenfalls redundant aufgebaut sein müssen die Stromversorgung und die Kühlsysteme. Um gegen einen Strom-Unterbruch gewappnet zu sein, sind Data Center mit Diesel-betriebenen Notstromaggregaten und Batterien zur unmittelbaren Überbrückung ausgestattet.

By: Yentafern
Source: Shutterstock
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Die IT-Infrastruktur ist natürlich der Kern eines jeden Data Centers. Hier kann man sich am besten endlose Reihen von Servern in standardisierten Racks vorstellen, die mit sauber verlegten Strom- und Netzwerkkabeln verbunden sind.

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Ebenfalls zur Netzwerk-Infrastruktur gehört die Verbindung einzelner Data Center eines Betreibers sowie die Anbindung ans globale Internet. Hier kommen Backbone-Anbindungen verschiedener Carrier zum Zuge. Genauso wie bei der Gebäudesicherheit, obliegt es auch hier dem Data Center-Betreiber, unerlaubte Zugriffe auf die gesamte Netzwerk-Infrastruktur und die Server zu unterbinden.

Einen guten Einblick in die gesamte Anlage eines Data Centers hat Google mit diesem Video gewährt, welches sich sehr lohnt anzuschauen.

Was die Grösse eines Data Centers angeht, gibt es natürlich ziemliche Unterschiede. Die folgenden Zahlen sollen einfach einen Anhaltspunkt geben: Ein Data Center kann 80’000 und mehr einzelne Server umfassen, was der Fläche von rund drei Fussballfeldern entspricht.

Es gibt aber auch ganz andere Konzepte für den Aufbau von Data Centers. So hat Microsoft im Rahmen seines Forschungsprojekts Natick ein in einem wasserdichten Behälter untergebrachtes Data Center auf dem Meeresboden bei den Orkney-Inseln nördlich von Schottland installiert.

Source: Microsoft
Source: Microsoft

Auch für die Kühlung von Data Centers gibt es andere Lösungen. Komponenten wie die CPU’s in den Servern lassen sich auch mit Wasser kühlen oder es wird gleich die ganze Server-Hardware komplett in Öl eingetaucht um die Wärme abzuführen.

Uptime und Wartungsarbeiten

Die dauernde und unterbruchsfreie Verfügbarkeit aller Services gehört zu den Grundeigenschaft eines Cloud-Data Centers. In diesem Zusammenhang wird auch öfters der Begriff "Tier" verwendet. Dabei handelt sich um ein abgestuftes Kategorie-System zur Klassifizierung von Data Centers. Primär geht es dabei um die unterbruchsfreie Verfügbarkeit und ob dafür die notwenigen Systeme redundant vorhanden sind.

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  • Tier I und Tier II: Diese Klassifizierung bekommen Infrastrukturen mit keinen oder nur wenig redundanten Systemen. Unterbrüche wegen Wartungsarbeiten gelten hierbei nicht als geschäftskritisch.
  • Tier III und Tier IV: Hier muss es möglich sein, Wartungsarbeiten ohne Auswirkungen auf die Kontinuität des Serverbetriebs durchzuführen. Für Tier IV sind die Vorgaben generell strenger, hier müssen die Bereiche Stromversorgung, Kühlung und Netzwerk vollständig redundant aufgebaut sein und es soll möglich sein, auch umfangreiche technische Störungen zu beheben ohne dass es zu einem Unterbruch kommt.

Standorte

Um ihre Services zu erbringen, haben Cloud Computing Anbieter wie Microsoft Azure oder Amazon Web Services eine globale Infrastruktur mit Niederlassungen auf sechs von sieben Kontinenten aufgebaut. Bestehende Data Center werden laufend ausgebaut, zudem werden neue Standorte erschlossen.

Dabei geht es nicht nur um Nähe zu Kunden und Nutzern, sondern auch darum, Daten redundant über mehrere Standorte verteilt vorhalten zu können, falls es in einem Data Center zu einem grösseren technischen Problem kommt.

Energieeffizienz und Nachhaltigkeit

Energieeffizienz ist ein wichtiges Thema für Data Center-Betreiber. Das hat zwei Gründe: Erstens geht es darum, die Energiekosten so niedrig wie möglich zu halten: etwas vereinfach gesagt, wenn in anderen Branchen die Lohn- und Personalkosten ein wichtiger Faktor sind, dann sind es bei Data Centers die Stromkosten. Diese lassen sich beispielsweise durch stromsparende Hardware und effiziente Kühllösungen senken.

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Global gesehen entfallen rund zwei Prozent des weltweiten Energieverbrauchs auf Data Center. Deshalb ist neben der Energieeffizienz auch die Nachhaltigkeit ein Bereich, in den investiert wird. Hier geht es unter anderem darum, möglichst Strom aus erneuerbaren Energien wie Wasserkraft oder Solaranlagen zu verwenden.

Ausbau von Kapazitäten

Gerade in der heutigen Zeit mag der Energieverbrauch der gesamten Cloud-Infrastruktur auch ein Ansatzpunkt für Kritik sein. Dabei sollte man allerdings nicht vergessen, welche wirtschaftliche Relevanz heute im gesamten Cloud-Geschäft steckt und dass Hedgefonds-Manager genau so Nutzer sind wie Leute, welche Strassenproteste organisieren. Wie wir in der Einleitung zu unserer Serie schon haben anklingen lassen, “steckt” Cloud heute in ganz alltäglichen Dingen drin wie dem Kauf eines ÖV-Tickets oder dem Öffnen einer Tür mit einem Badge.

Tatsache ist, dass weltweit die Kapazitäten für Data Center kontinuierlich ausgebaut werden, weil die Nachfrage kontinuierlich zunimmt. Laut Angaben vom IDC, einem international tätigen Marktforschungsunternehmen, wird die Menge an global vorhandenen digitalen Daten von 33 ZB (Zetabytes) auf 175 ZB im Jahre 2025 anwachsen.

Source: IDG

Hinter dieser Entwicklung steht als Wachstumstreiber unter anderem die laufende Digitalisierung im privaten oder im geschäftlichen Umfeld. Diese umfasst die unterschiedlichsten Bereiche von privaten Fotos und Videos bis hin zu immer mehr Geräten, die mit dem Internet of Things zu Datenlieferanten werden. Auch auch neue Technologien wie künstliche Intelligenz oder Blockchain tragen ihren Teil dazu bei. Und es geht ja nicht nur um neue Daten die hinzukommen. Auch alte Daten werden über Jahre gespeichert und vergrössern somit das globale Datenvolumen. Ein anderes Beispiel, wo die Datenmenge regelrecht explodiert, ist die ganze Unterhaltungsbranche. Musik und Filme werden heute aus der Cloud heraus via Streamingdienste angeboten. Und auch der ganze Produktionsprozess und die langfristige Archivierung von Songs und Filmen greift auf die Infrastruktur der Cloud zurück.

Ausblick

Nach unserem Besuch im Data Center gehen wir im nächsten Beitrag näher auf das Thema Cloud Computing ein und stellen sowohl Anbieter wie auch Anwendungsbeispiele vor.

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