26. Juli 2022 Jonathan Roxlau

Serverschrank

Der Serverschrank ist das Herzstück des Serverraums. Serverschränke sind Gehäuse für die verschiedenen IT-Geräte in einem Rechenzentrum.

Sie beherbergen geordnet und sinnvoll arrangiert neben den Servern auch verschiedene aktive und passive Komponenten der Informations- und Netzwerktechnik:

  • Storage-Server und NAS-Systeme
  • Compute-Server
  • USVs
  • Netzwerk-Switches
  • Patchpanel
  • Telefonanlagen

 

Hier ist der Unterschied zum reinen Netzwerkschrank zu finden in dem mächtigere Recheneinheiten Fehl am Platz wären.

 

Die Server- und Netzwerktechnik wird also nicht – wie in der Urzeit der Computertechnik noch üblicher – einfach wie Computer-Tower nebeneinander gestellt, sondern sicher in einem Gestell („rack“) eingebaut. Eine genauere Definition gestaltet sich allerdings als schwierig. Oft werden auch offene Racks ohne Seitenwände und Türen als Serverschrank bezeichnet werden. Eine Normierung des Begriffs gibt es nicht.

 

Zeigt her eure Maße

Theoretisch gibt es Schränke für IT in verschiedenen Standardbreiten, Höhen und Tiefen. In der Praxis ist es aber übersichtlicher: Abgesehen von Großrechenzentren im Hyperscaler-Bereich haben Standard-Racks im Profibereich eine Nennbreite von 19 Zoll und in Deutschland nach DIN 41494 definiert. Im 19-Zoll-Format gibt es alle Komponenten und Zubehör. Die Einbauhöhe eines 19-Zoll-Serverschrankes wird in Höheneinheiten (HE) standardisiert angegeben. Eine HE – manchmal auch aus dem Englischen U für Unit – hat eine Höhe von 44,45mm bzw. 1,75 Zoll.

 

Mehr als nur Höheneinheiten

Aber Achtung! Die Tiefe von Serverschränken ist nicht immer gleich. Bei der Planung des Serverschrankes muss die Tiefe der Komponenten also überprüft und mit der im Schrank für den Einbau verfügbaren Tiefe abgeglichen werden. Hier kann es Sinn machen noch etwas Platz nach hinten zu haben für eine bessere Luftzirkulation und etwaige Stecker auf der Rückseite der Geräte. Des weiteren sagen die Höheneinheiten nichts über die Außenmaße des Schrankes aus. Auch hierauf lohnt es sich beim Kauf besonders zu achten, denn schließlich sind neben der Aktiv- und Passivtechnik auch eine Menge Kabel im fertig eingerichteten Schrank. Diese brauchen Platz. Dies ist nicht nur im Sinne eines guten Kabelmanagements, dass eine leichtere Wartung ermöglicht. Im Härtefall kann dies auch für die Funktion eines Kabels wichtig sein. Ein geknicktes LWL-Pigtail beispielsweise sollte um jeden Preis verhindert werden. Mittlerweile haben sich Schränke mit den Abmessungen 2000 x 800 x 1200mm als de-facto Standard etabliert. Geräte können schwer sein. Die Traglast des Schrankes muss also auch überprüft werden.

 

Staub, Wärme, Gewicht – der Teufel steckt im Detail

Neben den Äußerlichkeiten, die es bei einem Serverschrank zu beachten gilt, kommt es vor allem auf die inneren Werte an. Serverschränke schützen gegen äußere Einflüsse wie Überhitzung, Beschädigung, Diebstahl, Staub, Schmutz und Feuchtigkeit. Staub ist der Endgegner eines jeden Serverschrankes. Was schon bei einem reinen Netzwerkschrank wegen LWL-Steckverbindungen wichtig sein sollte, wird hier zur Tugend: Denn Server sind für Staub anfällig. Die Lüfter in Gehäuse und Netzteilen tragen ihn direkt in das ganze System. Dies muss also bei der Auswahl eines Serverschrankes mit bedacht werden. Wenn schon Stränge an Cat6-Netzwerkkabeln Wärme an die Umgebung abgeben, sorgen viele Aktivkomponenten erst recht für einiges an Abwärme. Auch vermeintlich passive Komponenten wie Router sind wärmeanfällig. Bei unzureichender Kühlung wird deren Lebensdauer verringert.

 

it safe als mini rz

Ein Serverschrank als komplettes Datacenter: IT Safe

 

Kühlung von Serverschränken

Die Kühlung des Serverschrankes spielt also eine wichtige Rolle. Generell gilt: Wer gegen die Physik kämpft, der verliert. Deswegen macht man sich bei der Kühlung die physikalischen Gesetze zu Nutze. Wärme strömt immer von der wärmeren Umgebung in eine kältere. Wenn die Temperatur um den Serverschrank also niedriger ist als die Innentemperatur, wird die Wärme durch die Wände des Schrankes abgegeben. Die Innentemperatur sinkt als Folge. Man spricht auch von natürlicher Konvektionskühlung. Diese Art der Kühlung alleine reicht für einen Serverschrank nicht aus. Denn der Temperaturunterschied müsste enorm sein, um einen ausreichenden Luftstrom zu erzeugen. Für Serverschränke findet Kühlung somit immer aktiv statt.

Erzwungene Konvektionskühlung und aktive Konvektionskühlung, also die Kühlung mit einer Klimaanlage, sind dementsprechend die nächsten Schritte. Wenn der Luftstrom nicht von selber stark genug ist, um Kühlung zu gewährleisten, dann wird er mit Hilfe von Lüftern und Gebläsen erzwungen. Es gibt Lüftereinsätze für die 19-Zoll-Einschübe. Bei dieser Lösung verstärkt sich allerdings das Staubproblem. Sie sind also vor allem dann naheliegend, wenn Schmutz kein eklatantes Problem darstellt. Bei geschlossenen Serverschränken kann es Sinn machen Lüfter in Gehäuseboden und Gehäusedach zu montieren – beispielsweise wenn in einem Kaltgang über einen Doppelboden kalte Luft zugeführt wird. Eine weitere Variante ist der Einsatz von Reihenkühlern oder Kühltüren auf der Rückseite (Cool Door). Ebenso können Kühlwände (Cool Wall) eingesetzt werden. Voraussetzung hierfür ist eine gezielte Luftführung.

Hitze sorgt auch für Brandgefahr. Der Serverraum muss nicht zuletzt auch wegen den immer höheren Anforderungen an den Brandschutz mit Rauchmeldern, Brandmeldeanlagen und ggf. automatischen Löschanlagen ausgestattet sein. Auch Serverschränke sind mit automatischen Brandlöschanlagen lieferbar.

 

Viele Anforderungen – verschiedene Herangehensweisen

Um allen Anforderungen gerecht zu werden gibt es verschiedene Lösungsansätze.

Die meist kostengünstigste Variante sind offene Serverschränke. Ohne Türen, Seitenwände, Dach und Boden haben diese Serverracks ein vergleichsweise kleines Gewicht. Ein solches Serverregal hat eine große Luftzufuhr und lässt sich mit Rollen ausgestattet flexibel einsetzen. Diese offene Bauweise hat aber mehrere eklatante Nachteile. Einen Staubschutz gibt es nicht und die offene Bauweise macht Diebstahl einfacher – wo keine Tür ist, kann man auch keine Tür abschließen.

Der geschlossene Serverschrank ist für einen Serverraum der Klassiker. Aber auch hier gibt es mehrere Varianten. Steht der Schrank auf dem Boden? Ist er an der Wand verschraubt? Oder hat er Rollen? Obwohl das Staubproblem prinzipiell geringer ist, als bei offenen Serverschränken sei zur Einordnung erwähnt: die meisten Serverschränke erfüllen in Bezug auf Staub die Schutzklasse IP20 oder IP30 nach DIN EN 60529. Sie sind also geschützt vor großen festen Fremdkörpern bzw. kleinen festen Fremdkörpern. Die Kühlung mit Luft bei geschlossenen Serverschränken hängt nicht zuletzt auch von der offenen Fläche in Relation zur Gesamtfläche des 19-Zoll-Schrankes ab.

Eine Glastür verringert die Geräuschkulisse im Serverraum. Ein Schrank mit Öffnungen im Gehäuse und einer Glastür reicht aber bei Compute-Einheiten und Speichersystemen nicht aus. Auch eine Tür mit wenigen Schlitzen und Bohrungen wird nicht ausreichen. Die Schranktür sollte in einem solchen Fall also komplett perforiert sein.

 

Best practices

Bei der Anordnung der Geräte im Serverschrank kann man schon einiges verbessern. Die Geräte sollten sich nach Möglichkeit nicht gegenseitig aufheizen. Man kann also eine HE zwischen den Geräten freilassen. Warme Luft steigt aufgrund ihrer geringeren Partikelgröße nach oben. Geräte mit der höchsten Wärmelast sollten möglichst weit oben im Schrank montiert werden. So wärmt die Abwärme die wenigsten Geräte unnötig auf. Bei geschlossenen Serverschränken sollten bei freigelassenen Höheneinheiten zwischen den Geräten Blindplatten verbaut werden. So kann ein Rücklauf von warmer Luft vermieden werden. Die Geräte sollten des weiteren regelmäßig beispielsweise mit Druckluft von Staub befreit werden.

 

Individuelle ganzheitliche Planung und Alternativen 

Integrierte Lösungen können eine gute Alternative sein, um alle Anforderungen an Serverschränke zu erfüllen. Eine solche Lösung sind die IT-Safes von Prior1. Der IT-Safe erfüllt Feuerwiderstandsklasse F90  gemäß DIN 4102-2 und EI 90 nach DIN EN 1363-1. Die Schutzklasse für Staub und Wasser ist IP56 nach DIN 60529. Wie der Name schon sagt, ist der IT-Safe ein Tresor – hier kommt so schnell niemand unbefugt rein. Einbruchsschutz nach DIN EN 1627:2011-09 ist also gegeben. Für den IT-Safe gibt es nicht nur viele Kühlungsoptionen, sondern auch integrierte Gaslöschanlagen. Erfahren Sie hier mehr über den IT-Safe.

 

Brandschutz, Staubschutz, Kabelmanagement und Traglast: bei der Auswahl des Serverschrankes müssen alle diese Parameter bedacht werden. Dies muss frühzeitig geschehen. Ein Standardserverschrank mit den Abmessungen 2000 x 800 x 1200mm kostet im Normalfall ca. 1000 Euro. Wie alle Produkte unterliegt auch der Serverschrank Schwankungen im Marktgeschehen. Derzeit (Stand Juli 2022) kostet ein solcher Schrank ca. 1600 Euro. Es muss außerdem mit einer Lieferzeit von 10 bis 16 Wochen gerechnet werden. Der Serverraum sollte aber im Endeffekt ganzheitlich betrachtet werden. Eine intelligente Auswahl der Serverschränke kann hier nur einen kleinen Teil beitragen. Prior1 kann Sie bei der Erarbeitung und Überprüfung Ihrer Anforderungen unterstützen. Wir planen und implementieren eine Lösung, die Ihre Anforderungen perfekt abdeckt. Hierbei werden alle gesetzlichen und geschäft