Was ist ein Hyperscale-Rechenzentrum?
Fragt man irgendjemanden nach den größten Technologieunternehmen, nennen die meisten Namen wie Amazon, Google, Microsoft und Facebook.
Diese Unternehmen bieten Dienstleistungen an, die Milliarden von Menschen weltweit nutzen, um Waren einzukaufen, Informationen zu suchen und nach Freunden zu sehen.
Wie gelingt es diesen Unternehmen also, ihre Dienstleistungen weltweit anzubieten? Wie bewältigen sie den steigenden Bedarf an Datenverarbeitung und -speicherung?
Die Antwort liegt in Hyperscale-Rechenzentren.
Immer mehr Unternehmen nutzen Daten, um ihre Prozesse zu optimieren und setzen IoT-Geräte (Internet der Dinge) ein, um Echtzeit-Einblicke zu gewinnen.
Herkömmliche Server und selbst traditionelle Rechenzentren verfügen nicht über die nötige Infrastruktur, um diese Anforderungen zu erfüllen. Daher investieren Unternehmen massiv in Hyperscale-Rechenzentren.
Dieser Artikel erklärt, was ein Hyperscale-Rechenzentrum ist und welche Schlüsselfaktoren diese Einrichtungen ausmachen. Wir beleuchten außerdem, wie Unternehmen Hyperscale-Rechenzentren nutzen, um ihre Geschäftsprozesse zu optimieren und zu skalieren.
Was ist ein Hyperscale-Rechenzentrum?
Ein Hyperscale-Rechenzentrum ist eine Einrichtung, die kritische Rechen- und Netzwerkinfrastruktur beherbergt.
Diese Einrichtungen ermöglichen es Unternehmen wie Amazon, Google und Microsoft, ihre Rechenleistung zu nutzen, um Kunden weltweit wichtige Dienstleistungen anzubieten.
Es gibt keine offizielle Definition, aber eine Hyperscale-Anlage verfügt typischerweise über mindestens 5,000 Server und ist mindestens 10,000 Quadratfuß groß.
Einem Bericht der Synergy Research Group zufolge wurden allein im Jahr 2020 mehr als 100 neue Hyperscale-Rechenzentren gebaut, wodurch sich die Gesamtzahl dieser Einrichtungen auf 597 erhöhte.
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Der Markt für Hyperscale-Rechenzentren wird weiter wachsen, um der steigenden Nachfrage nach Datenverarbeitung und -speicherung gerecht zu werden.
Die USA stellen derzeit 39 % dieser Einrichtungen und entsprechen damit der Anzahl der Einrichtungen der nächsten acht Länder zusammen – China, Japan, Deutschland, Großbritannien, Australien, Kanada, Indien und Singapur.
Die führenden Hyperscale-Betreiber sind, wenig überraschend, einige der größten Technologieunternehmen der Welt. Amazon, Microsoft und Google dominieren den Markt für Hyperscale-Rechenzentren und betreiben mehr als die Hälfte dieser Einrichtungen.
Ein weiteres Unterscheidungsmerkmal einer Hyperscale-Anlage ist ihre Skalierbarkeit – die Fähigkeit, höhere Arbeitslasten durch den Ausbau der Rechenressourcen zu bewältigen.
Unternehmen können ihre Rechenzentren auf zwei Arten skalieren:
- Horizontal: Horizontale Skalierung bedeutet, Ihrer Netzwerkinfrastruktur weitere Maschinen hinzuzufügen. Dadurch können Sie die Verarbeitungslast auf mehr Maschinen verteilen. Wenn eine Geschäftsanwendung den zusätzlichen Datenverkehr nicht mehr bewältigen kann, können zusätzliche Server die Mehrlast übernehmen.
- Vertikal: Vertikale Skalierung bedeutet, die bestehende Infrastruktur um zusätzliche Rechenressourcen wie CPU und RAM zu erweitern. Dadurch lässt sich die Rechenleistung eines Rechners erhöhen, ohne dessen Code ändern zu müssen. Vertikale Skalierung ist einfacher zu implementieren, die Skalierbarkeit hängt jedoch von den Spezifikationen des jeweiligen Rechners ab.
Beim Bau eines eigenen Rechenzentrums muss ein Unternehmen seinen aktuellen und zukünftigen Verarbeitungsbedarf berücksichtigen. Dabei sind jedoch einige wichtige Aspekte zu beachten.
Wenn man ein Rechenzentrum „überdimensioniert“, hat man ungenutzte Ressourcen.
Es besteht auch das Risiko, dass die Ausrüstung veraltet ist, wenn man sie schließlich einsetzt. Anders ausgedrückt: Man betreibt ein unterausgelastetes Anlagegut.
Andererseits ist auch eine unzureichende Dimensionierung des Rechenzentrums mit hohen Kosten verbunden.
Server, deren Kapazität häufig erschöpft ist, werden überlastet und können zum Ausfall kritischer Anwendungen führen. Dies kann Umsatzeinbußen und sogar Reputationsschäden zur Folge haben.
Diese Beispiele verdeutlichen die Bedeutung der Skalierbarkeit.
Deshalb wenden sich Unternehmen Cloud-Computing-Diensten von Rechenzentrumsbetreibern wie Amazon Web Services (AWS) und Microsoft Azure zu. Die von ihnen betriebenen Hyperscale-Rechenzentren verfügen über eine außergewöhnlich flexible Architektur, die sich schnell an den Bedarf anpassen lässt.
Was sind die Schlüsselfaktoren eines Hyperscale-Rechenzentrums?
Hyperscale-Rechenzentren unterscheiden sich von herkömmlichen On-Premise-Rechenzentren. Hier ein Überblick über einige der wichtigsten Elemente, aus denen diese riesigen Anlagen bestehen.
Standorte
Der Standort ist einer der wichtigsten Faktoren für Hyperscale-Rechenzentren, da er die Servicequalität beeinflusst, die die Einrichtungen bieten können.
Die Errichtung einer Hyperscale-Anlage in einem ländlichen Gebiet mag zwar kostengünstiger sein, doch die Entfernung zu den Endnutzern kann bereits zu spürbaren Verzögerungen bei der Verarbeitung führen. Ein unzuverlässiges Stromnetz kann zudem teure Stromausfälle verursachen.
Dies sind nicht die einzigen zu berücksichtigenden Faktoren. Anbieter beziehen bei der Standortwahl für ein Hyperscale-Rechenzentrum auch Steuerstrukturen, den Zugang zu Netzbetreibern und den lokalen Arbeitsmarkt mit ein.
Energiequellen
Hyperscale-Rechenzentren benötigen enorme Energiemengen für den Betrieb ihrer Server und Kühlsysteme. Ein Rechenzentrum in Nord-Virginia erreichte als erstes weltweit eine Leistung von einem Gigawatt – genug, um rund 700,000 Haushalte mit Strom zu versorgen.
Viele dieser Anlagen weisen zwar einen niedrigen PUE-Wert (Power Usage Effectiveness) auf, doch aufgrund ihrer schieren Größe und ihres hohen Energiebedarfs bauen viele Anbieter in Gebieten, in denen der Strom billig ist.
Andere entscheiden sich ebenfalls dafür, ihre Rechenzentren mit nachhaltigen Energiequellen zu versorgen, um die Energieeffizienz zu verbessern. So wird beispielsweise der Citadel Campus in Nevada zu 100 % mit erneuerbarer Energie aus einer Kombination von Solar- und Windparks betrieben.
Sicherheit
Ein weiteres Unterscheidungsmerkmal zwischen Hyperscale-Rechenzentren und On-Premise-Infrastrukturen ist der Aufwand, den sie betreiben, um ihre Einrichtungen zu sichern und unbefugten Zugriff zu verhindern.
Google teilte ein Video, das sechs Sicherheitsebenen in einem seiner Rechenzentren zeigt:
- Schicht 1: Beschilderung und Zäune
- Schicht 2: Sichern Sie das Gelände mit Wachpatrouillen und Kameras.
- Schicht 3: Beschränkter Gebäudezugang
- Schicht 4: Sicherheitsoperationszentrum (SOC)
- Schicht 5: Rechenzentrumsetage
- Schicht 6: Festplattenzerstörung
Einen physischen Zugang zu einem solchen Rechenzentrum zu erlangen, wäre praktisch unmöglich.
Hyperscale-Rechenzentren sichern ihr Netzwerk auch gegen Cyberangriffe. Zu diesen Maßnahmen gehören die Konfiguration von Firewalls, das Patchen von Systemen und die Verschlüsselung aller Datenendpunkte.
Automation
Hyperscale-Rechenzentren beherbergen Tausende von Servern und andere Hardware wie Router, Switches und Speichermedien. Hinzu kommt die unterstützende Infrastruktur wie Stromversorgungs- und Kühlsysteme, unterbrechungsfreie Stromversorgungen (USV) und Luftverteilungssysteme.
Die manuelle Überwachung und Anpassung dieser Systeme ist in großem Umfang nicht durchführbar.
Zur Verwaltung ihrer Anlagen nutzen Hyperscale-Rechenzentren die Automatisierung – den Prozess der Automatisierung von Arbeitsabläufen wie Planung, Überwachung und Anwendungsbereitstellung.
Ein Beispiel hierfür ist der Einsatz von DCIM -Software (Data Center Infrastructure Management), die Ressourcen in der gesamten Infrastruktur überwacht, misst und verwaltet.
Weitere Beispiele für Automatisierung sind:
- Die Zuweisung von Ressourcen erfolgt aufgrund der verfügbaren Strom- und Kühlungskapazität.
- Optimierung der Arbeitslasten auf allen Hardware-Ressourcen
- Benachrichtigungen versenden, wenn bestimmte Schwellenwerte überschritten werden
Diese Art der Automatisierung sorgt für mehr Agilität und maximale Effizienz. Gartner prognostiziert, dass bis 2025 60 % der Unternehmen Automatisierungstools in ihrer Netzwerkinfrastruktur einsetzen werden.
Welche Vorteile bietet ein Hyperscale-Rechenzentrum?
Die enormen Kosten für den Bau und Betrieb eines Hyperscale-Rechenzentrums sind für die meisten Unternehmen unerschwinglich. Gleichzeitig ist ein herkömmliches Rechenzentrum möglicherweise nicht leistungsstark genug, um Ihren Verarbeitungsbedarf zu decken.
Die Verlagerung der Datenverarbeitung Ihres Unternehmens in ein Hyperscale-Rechenzentrum wie Amazon Web Services (AWS) bietet Vorteile wie:
- Preisgestaltung nach Verbrauch: Sie bezahlen nur für die Ressourcen, die Sie nutzen, und die meisten Anbieter verlangen keine langfristigen Verträge.
- Erhöhte Flexibilität: Mit Ihrer eigenen virtuellen Umgebung können Sie das Betriebssystem und die Programmiersprache auswählen, mit der Sie am liebsten arbeiten möchten.
- Bessere Skalierbarkeit: Funktionen wie Elastic Load Balancing (ELB) in AWS skalieren Ressourcen automatisch je nach eingehendem Datenverkehr hoch oder herunter.
- Verkürzte Stillstandszeiten: Hyperscale-Rechenzentren verfügen über zahlreiche Redundanzsysteme, um minimale Ausfallzeiten für Ihren Betrieb zu gewährleisten.
- Verbesserte Sicherheit: Robuste Verschlüsselung und mehrstufige Sicherheitsvorkehrungen gewährleisten die Sicherheit Ihrer Daten.
- Verwaltete IT-Services: Die Verlagerung Ihrer IT-Abläufe in einen Cloud-Dienst kann helfen reduzieren Sie Ihre Kosten und entlasten Ihre Mitarbeiter von Aufgaben mit höherem Wert.
- Konformitätsmerkmale: Compliance-Tools gewährleisten, dass Ihre Organisation regulatorische Richtlinien wie ISO 27001, HIPAA, DSGVO und weitere einhält.
Beispiele für Hyperscale-Rechenzentren
Hier ein Überblick über einige der größten Hyperscale-Rechenzentren der Welt. Diese Einrichtungen werden auch weiterhin eine zentrale Rolle spielen, da die Nachfrage nach digitalen Diensten stetig wächst.
Microsoft
Das Hyperscale-Rechenzentrum von Microsoft in Northlake, Illinois, ist eines der größten Rechenzentren der Welt. Es erstreckt sich über mehr als 700,000 Quadratfuß und die Baukosten wurden auf rund 500 Millionen US-Dollar geschätzt. Das Rechenzentrum verfügt außerdem über ein eigenes Umspannwerk.
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Apple
Apple betreibt weltweit Rechenzentren, eines der größten befindet sich jedoch in Maiden, North Carolina. Das Rechenzentrum umfasst 500,000 Quadratfuß und verfügt über insgesamt 184,000 Quadratfuß Doppelbodenfläche, die für Colocation vorgesehen sind.
Im Rahmen seines Engagements für die Erreichung von Netto-Null-Kohlenstoffemissionen hat Apple drei Solarparks und eine 10-Megawatt-Brennstoffzellenanlage zur Stromversorgung seines Rechenzentrums errichtet.
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Google hat 1.2 Milliarden US-Dollar in den Bau seines riesigen Hyperscale-Rechenzentrums in Lenoir, North Carolina, investiert. Genaue Spezifikationen sind noch nicht bekannt, aber die Gebäude sollen eine Gesamtfläche von über 500,000 Quadratfuß (ca. 46.500 Quadratmeter) umfassen.
Google wählte Lenoir aufgrund der Kombination aus „Energieinfrastruktur, bebaubarem Land und verfügbaren Arbeitskräften“.
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Fazit
Immer mehr Unternehmen verlagern einen größeren Teil ihrer IT-Abläufe in Hyperscale-Rechenzentren. Gleichzeitig stellt es sie jedoch vor Herausforderungen, eine präzise Kapazitätsplanung durchzuführen und zentrale Datensätze zu pflegen.
Die Lösung besteht in der Verwendung von DCIM-Software, einem leistungsstarken Werkzeug, mit dem Sie kritische Infrastrukturen überwachen, die Kapazitätsplanung verbessern und Arbeitslasten optimieren können.
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