Modulaire aanpak heeft de toekomst in het datacenter

Al geruime tijd zien we een trend naar datacenters-in-een-container. Misschien nog wel interessanter dan het opnemen van IT-apparatuur in een zeecontainer is de verregaande vorm van standaardisatie en modularisatie die achter dit soort projecten zit. Een modulair opgebouwd datacenter bestaat uit standaard componenten en is daardoor niet alleen goedkoper, maar zorgt ook voor een minder complexe technische infrastructuur in het datacenter.

Mooie video’s waren het die Sun Microsystems (tegenwoordig onderdeel van Oracle) enkele jaren geleden op internet plaatste. We zagen beelden van een datacenter in een zeecontainer waar allerlei fysieke tests op werden uitgevoerd. Hoe zou die computerruimte zich bijvoorbeeld gedragen bij een stevige aardbeving? Of stel dat de container tijdens het plaatsen los zou breken van een transportketting en de laatste 60 centimeter naar beneden valt? Vervolgens zagen we video’s van heftig schokkende containers vol IT-apparatuur.

Maatwerkaanpak
Sinds die eerste video’s zijn al heel wat aanbieders met een ‘datacenter-in-een-container’ op de markt gekomen. De vraag is alleen wat nu de werkelijk belangrijke trend is? Gaat het vooral om het gemakkelijk in een container kunnen verplaatsen van IT-capaciteit? Of heeft de zeecontainer als ‘form factor‘ de aanbieders van dit soort computerruimtes als het ware gedwongen om heel goed na te denken over de manier waarop zij een computerruimte ontwerpen?

Enkele jaren na die eerste video’s op YouTube kunnen we vaststellen dat de trend naar standaardisatie en de daardoor mogelijk geworden modularisatie belangrijker is dan het feit dat gebruik wordt gemaakt van een stalen container als omhulling. Modularisatie is een ontwikkeling die we ook al langer in de wereld van het datacenter zien. De laatste jaren wordt bijvoorbeeld meer en meer gesproken van ‘the industrialization of IT’. Bovendien zien we bij internationale hosting-bedrijven dat zij hun datacenters overal ter wereld bouwen op basis van een en hetzelfde ontwerp. En binnen ieder hosting center zien we computerzalen die identieke kopieën van elkaar zijn.

Waar zitten nu de precies de voordelen van deze trend naar standaardisatie en modularisatie? Een traditioneel datacenter wordt geheel op maat van de beschikbare ruimte en mogelijkheden ontworpen. De betrokken datacenter manager begint letterlijk met een leeg vel papier en kan hierop geheel naar eigen inzicht een ontwerp maken. Dit is echter een complex proces waarbij tal van onderwerpen aan de orde komen waarvoor rekenwerk nodig is, simulatie gemaakt moeten worden, vergunningen dienen te worden aangevraagd, de overheidsregels wellicht niet helemaal duidelijk zijn en dus nadere uitleg vereisen. Op die manier aangepakt, neemt het ontwerpen en bouwen van een datacenter vaak jaren in beslag.

Containerized & Modular Data Center Facility
Is dat bij een zogeheten Containerized/Modular Data Center Facility (CMDF) anders? Ja en nee. Er zal altijd een eerste ontwerp moeten worden gemaakt. Dat kost min of meer evenveel tijd als bij een maatwerk-datacenter. Maar is het ontwerp eenmaal gereed en is daarbij voldoende rekening gehouden met het feit dat het design op tal van plaatsen toegepast moet kunnen worden, dan kan een tweede datacenter zonder problemen op dit eerste ontwerp worden gebaseerd. Misschien dat hier en daar iets gewijzigd zal moeten worden, maar dat is eerder een kwestie van uren dan van dagen of weken.

Een gestandaardiseerd datacenter is dus gebaseerd op een ontwerp waarbij heel bewust rekening is gehouden met het feit dat de te bouwen faciliteit op tal van locaties en liefst ook in meer dan één land kan worden geplaatst. Zijn de kosten voor de basistekeningen eenmaal genomen, dan zijn er vrijwel geen extra ontwerpkosten gemoeid met het bouwen van additionele datacenters. Daar zit dus een eerste besparingsmogelijkheid.

Er speelt echter meer. Een bedrijf dat in drie landen datacenters bouwt, zal hier in de regel ook drie verschillende teams op zetten. Die hebben ieder hun eigen voorkeuren, werken met eigen toeleveranciers en dergelijke. De kans is dus groot dat bij de bouw en inrichting tal van verschillende producten en technieken worden gebruikt voor een en hetzelfde doel. Voorbeeld: waar in Nederland het datacenter-team bijvoorbeeld kiest voor koelingsoplossingen van Uniflair, kiest het team dat in Frankrijk het datacenter bouwt misschien wel voor een lokale fabrikant van airco’s. Hetzelfde geldt voor brandwerende wanden en vloeren, voor bekabeling, voor systemen voor toegangsbeveiliging en dergelijke.

Is eenmaal gekozen voor het werken met een gestandaardiseerd ontwerp van alle te bouwen datacenters, dan zal ook bij de bouw en inrichting al snel gekozen worden voor standaard reeks van componenten en systemen. Dat levert natuurlijk ook weer een kostenvoordeel op. Bij de leverancier kan immers een hogere korting worden bedongen, maar - minstens zo belangrijk - er ontstaat veel kennis en ervaring met de gekozen producten. Hierdoor is de kans op fouten bij installatie of onderhoud aanzienlijk kleiner, waardoor eveneens kosten uitgespaard worden.

Veel minder fouten
Werken met een gestandaardiseerd ontwerp voor een datacenter heeft dus duidelijke voordelen. Er speelt echter nog iets. Een datacenter is veelal opgebouwd uit een aantal computerzalen. Ook deze zalen kunnen volledig gestandaardiseerd worden. Daarmee komen we ook bij die andere kreet uit: modularisatie. Veel datacenters worden gebouwd op de groei. Er wordt een gebouw neergezet dat in eerste instantie groter is dan de IT-afdeling nodig heeft voor het plaatsen van apparatuur. Het idee is natuurlijk dat men in de toekomst meer IT-capaciteit nodig zal hebben en daarmee wordt het gebouw als het ware ‘vanzelf’ gevuld. Door ook de technische infrastructuur binnen een datacenter vergaand te standaardiseren, wordt het mogelijk om iedere keer als extra IT-apparatuur geplaatst moet worden een standaard stukje infrastructuur toe te voegen. Hierbij gelden dan natuurlijk weer dezelfde voordelen die we eerder zagen: éénmaal ontwerpen en talloze keren uitrollen, aanschaf van grotere aantallen identieke componenten en systemen, eenvoudiger te beheren want de datacenter operators en systeembeheerders kennen de systemen in iedere uitbreiding allang en zo kunnen we nog wel een aantal pluspunten noemen.

Standaardisatie en modularisatie zijn hele belangrijke trends in het datacenter. Financieel zijn er duidelijke voordelen te behalen. Daarnaast kunnen we op nog een andere terrein winst boeken: minder kans op fouten en storingen. Dat is misschien nog wel belangrijkste winstpunt. Datacenters vormen een cruciaal onderdeel van de bedrijfsvoering van iedere organisatie. Storingen in het datacenter kosten veel geld en doen zich altijd op een ongunstig moment voor. Een gestandaardiseerd datacenter dat volledig modulair is opgebouwd is technisch veel minder complex dan een datacenter dat op maat van de lokale situatie is ontworpen en gebouwd. De beheerders kennen de gehele technische infrastructuur dus als hun broekzak. De kans op fouten of storingen is hierdoor veel kleiner.

IT-afdelingen betalen teveel voor koeling
Energie besparen in een klein of middelgroot datacenter is vaak zo eenvoudig voor elkaar te krijgen, dat je je bijna gaat afvragen waarom het niet veel vaker gebeurt. Zo kunnen bedrijven met weinig moeite 20 procent besparen op de energiekosten die met cooling gepaard gaan. Hoe? Door over te stappen op koelen per rack. Het wegkoelen van warmte gebeurt dan veel efficiënter en dus goedkoper.

Koelen bij de bron
Koelen doe je je zo dicht mogelijk bij de (warmte)bron. Een aantal jaren terug was het nog heel normaal dat IT-apparatuur verspreid opgesteld stond in een computerzaal. Het was dan zaak in die gehele ruimte de temperatuur op een acceptabel niveau te brengen en te houden.

Hoe anders is de situatie in het moderne datacenter. Vierkante meters kosten veel geld, dus is er een enorme behoefte ontstaan om meer ‘compute power’ in de beperkt beschikbare ruimte te plaatsen. Blade servers nemen veel minder ruimte in, maar als we een rack vol plaatsen met dit type apparatuur produceert dat kabinet natuurlijk per vierkante meter wel veel meer warmte dan traditionele IT-apparatuur. We zien hierdoor de warmteproductie in computerzalen sterk toenemen. DatacenterDynamics Research heeft uitgerekend dat wereldwijd de warmteproductie per rack op gemiddeld 4 kW ligt. Tegelijkertijd zien we in wat zo fraai heet ‘mature markets’ (de Verenigde Staten en West-Europa) steeds meer racks die 10kW of meer produceren. Dat is een verdubbeling of zelfs verdrievoudiging van de warmteproductie.

Geld besparen
We zien ook nog een andere ontwikkeling binnen organisaties: de enorme groei in de vraag naar computerruimtes. Vroeger werden datacenters veelal in geheel nieuw gebouwde hallen ondergebracht. Met de enorme vraag naar IT-capaciteit duurt dat te lang en is dat vaak ook te duur. Dus nemen we steeds vaker bestaande panden en bouwen die om tot datacenter. Traditionele voorzieningen als verhoogde vloeren waar koude lucht onderdoor stroomt, zijn dan lang niet altijd mogelijk. Bovendien scheelt het achterwege laten van verhoogde vloeren simpelweg geld.

Nieuwe situatie
Beide trends plaatsen de IT-afdeling voor een interessante uitdaging. Niet langer is de warmteproductie min of meer netjes verdeeld over de gehele computerzaal, maar er ontstaan plekken waar een enorme warmteproductie plaatsvindt. Dit zijn de beruchte ‘hotspots’. Die vormen een groot probleem bij een traditionele aanpak waarbij de gehele ruimte als een geheel wordt gekoeld. Tegelijkertijd bieden deze hot spots echter ook mooie kansen als organisaties overstappen op koelen per rack of rijen van kabinetten. Koelen doen ze dan zo dicht mogelijk bij de bron. Dus als de warmteproductie goed geconcentreerd is, kunnen ze goed en efficiënt koelen. Door de warmteproductie op enkele plekken te concentreren, voorkomen ze bovendien dat warme en koude lucht door elkaar heen gaan stromen. Dat zou het effect van koeling namelijk minder maken, doordat de aangevoerde koude lucht als het ware wordt ‘vervuild’ met warme lucht die zich elders in de computerzaal bevindt. De koellucht wordt hierdoor warmer en daarmee neemt de koelcapaciteit van die luchtstroming dus af.

Modulair koelen
Koelen per rack of row is op zich geen nieuwe visie. Al jaren schrijven deskundigen over de voordelen van deze aanpak. Toch zagen we lange tijd slechts een beperkte acceptatie van deze manier van koelen. Dat had enerzijds te maken met de lange levensduur van computerruimtes. Bedrijven bouwen immers niet iedere week een nieuw datacenter, dus het duurt even voordat dit soort technisch ingrijpende ideeën breed worden toegepast. Anderzijds ontbrak het vaak aan goed technische oplossingen. De industrie levert nu modulair opgebouwde koelsystemen die het mogelijk maken om op heel eenvoudige wijze koelcapaciteit bij te plaatsen als de productie van warmte toeneemt. Bijvoorbeeld omdat nieuwe IT-capaciteit in het datacenter wordt geplaatst.

Snel toenemende investeringen
Het resultaat van een overstap op rack/row level cooling is een veel efficiëntere vorm van koelen. Hierdoor gebruikt het koelsysteem beduidend minder energie. Onderzoek van IMS Research toont dan ook aan dat deze manier van koelen nu duidelijk aanslaat. Het onderzoeksbureau heeft berekend dat de markt voor ‘rack/row level cooling’ de komende jaren met gemiddeld 20 procent per jaar in omzet zal groeien. Dit betekent dat organisaties in 2016 wereldwijd een half miljard dollar investeren in deze manier van koelen. Deze investeringen zijn in mijn ogen snel terugverdiend als organisaties tot wel twintig procent per jaar op hun energiekosten voor koeling kunnen besparen.

Guido Neijmeijer, Country Sales Manager Schneider Electric