Ein Rechenzentrum (Data Center) beherbergt Server, Netzwerkkomponenten und Speichersysteme. Es bietet die Infrastruktur für zuverlässigen IT-Betrieb.

Aufbau eines Rechenzentrums

Kernkomponenten

Gebäude
├── Serverräume (IT-Fläche)
├── Stromversorgung
├── Klimatisierung
├── Netzwerkanbindung
├── Sicherheitssysteme
└── Büro-/Technikräume

Serverraum-Layout

Kalt-/Warmgang-Prinzip:

     Kaltgang        Warmgang
    ┌─────────┐     ┌─────────┐
    │ Rack A  │     │ Rack B  │
    │ Front → │     │ ← Front │
    └─────────┘     └─────────┘
        ↑               ↓
   Kalte Luft      Warme Abluft

Server saugen kalte Luft vorne an und blasen warme Luft nach hinten.

Racks und Colocation

  • Rack (Schrank): Standardisiert 19 Zoll breit
  • Höheneinheit (HE/U): 1 HE = 44,45 mm
  • Colocation: Eigene Hardware im Rechenzentrum mieten

Stromversorgung

Ausfallsichere Stromversorgung ist kritisch.

Redundanz-Konzept

Öffentliches Netz 1
        ↓
┌───────────────────┐
│ Automatische      │
│ Umschaltung       │
└───────────────────┘
        ↓
Öffentliches Netz 2 (andere Trasse)
        ↓
┌───────────────────┐
│ USV (Batterie)    │← Überbrückt Sekunden-Minuten
└───────────────────┘
        ↓
┌───────────────────┐
│ Dieselgenerator   │← Für längere Ausfälle
└───────────────────┘
        ↓
      Server

USV (Unterbrechungsfreie Stromversorgung)

  • Überbrückt Stromausfälle sofort
  • Batteriepuffer für wenige Minuten
  • Zeit zum Starten der Generatoren

Generatoren

  • Diesel-Notstromaggregate
  • Starten automatisch bei Stromausfall
  • Kraftstoffreserve für Tage

Redundanz-Level

| Level | Beschreibung | |-------|--------------| | N | Keine Redundanz | | N+1 | Ein zusätzliches System | | 2N | Vollständig doppelt | | 2(N+1) | Doppelt plus Reserve |

Klimatisierung

Server erzeugen viel Abwärme. Ohne Kühlung drohen Ausfälle.

Kühlmethoden

Klimaanlagen:

  • Klassische Raum-Klimatisierung
  • Präzisionsklimaanlagen für Server

Kalt-/Warmgang-Einhausung:

  • Trennung von Kalt- und Warmluft
  • Effizienter als offene Kühlung

Freie Kühlung (Free Cooling):

  • Nutzt Außenluft bei niedrigen Temperaturen
  • Sehr energieeffizient

Wasserkühlung:

  • Direktkühlung für einzelne Server
  • Für High-Density-Racks

Temperatur und Luftfeuchtigkeit

Optimale Bedingungen:

Temperatur:      18-27°C (empfohlen: 20-24°C)
Luftfeuchtigkeit: 40-60%

Zu heiß: Hardware-Defekte, Leistungsdrosselung Zu kalt: Energieverschwendung Zu feucht: Kondensation, Korrosion Zu trocken: Elektrostatische Entladungen

Netzwerkanbindung

Internet-Anbindung

Carrier-Diversität:

  • Mehrere Internet-Provider
  • Unterschiedliche Leitungswege
  • Keine Single-Points-of-Failure

Peering:

  • Direkte Verbindungen zu großen Netzwerken
  • Bessere Performance, geringere Latenz

Interne Vernetzung

Internet
    ↓
┌─────────┐
│ Router  │ (Border Router)
└─────────┘
    ↓
┌─────────┐
│ Firewall│
└─────────┘
    ↓
┌─────────┐
│ Switches│ (Core/Distribution)
└─────────┘
    ↓
  Server

Physische Sicherheit

Zutrittskontrolle

  • Außenbereich: Zaun, Kameras, Bewegungsmelder
  • Gebäude: Schleusen, Chipkarten, PIN
  • Serverraum: Biometrie, Protokollierung
  • Rack: Individuelle Schlösser

Überwachung

  • 24/7 Videoüberwachung
  • Bewegungsmelder
  • Wachpersonal
  • Alarm bei unbefugtem Zutritt

Brandschutz

  • Brandfrühesterkennung (Rauchansaugmelder)
  • Gaslöschanlage (z.B. Argon, Novec)
  • Brandabschnitte
  • Feuerwehr-Laufkarten

Tier-Klassifizierung

Das Uptime Institute definiert vier Tier-Level:

Tier I - Basic

Uptime: 99,671% (28,8h Ausfall/Jahr)
- Keine Redundanz
- Wartung erfordert Abschaltung

Tier II - Redundant

Uptime: 99,741% (22h Ausfall/Jahr)
- Redundante Stromversorgung
- Redundante Kühlung
- Wartung teilweise ohne Abschaltung

Tier III - Concurrently Maintainable

Uptime: 99,982% (1,6h Ausfall/Jahr)
- Alle Komponenten redundant
- Wartung ohne Unterbrechung möglich
- Ein Verteilungspfad aktiv

Tier IV - Fault Tolerant

Uptime: 99,995% (26 Min Ausfall/Jahr)
- Vollständig redundant
- Fehlertolerante Systeme
- Kein Single Point of Failure

Vergleich

| Tier | Uptime | Stromredundanz | Kühlung | Wartung | |------|--------|----------------|---------|---------| | I | 99,671% | N | N | Abschaltung | | II | 99,741% | N+1 | N+1 | Teilweise | | III | 99,982% | N+1 | N+1 | Ohne Ausfall | | IV | 99,995% | 2N | 2N | Ohne Ausfall |

Wichtige Zertifizierungen

ISO 27001

  • Informationssicherheits-Management
  • Risikobewertung und -behandlung
  • Regelmäßige Audits

ISO 9001

  • Qualitätsmanagement
  • Prozessoptimierung
  • Kontinuierliche Verbesserung

SOC 2

  • Service Organization Control
  • Sicherheit, Verfügbarkeit, Integrität
  • Wichtig für US-Kunden

PCI DSS

  • Payment Card Industry Data Security Standard
  • Erforderlich für Kreditkartendaten
  • Strenge Sicherheitsanforderungen

Tier-Zertifizierung (Uptime Institute)

  • Design Documents
  • Constructed Facility
  • Operational Sustainability

Standortwahl

Deutschland als Standort

Vorteile:

  • Strenge Datenschutzgesetze (DSGVO)
  • Stabile Infrastruktur
  • Zentrale Lage in Europa
  • Qualifiziertes Personal

Nachteile:

  • Höhere Energiekosten
  • Höhere Personalkosten

Kriterien für Standortwahl

  • Internetanbindung
  • Stromkosten und -verfügbarkeit
  • Klimatische Bedingungen
  • Naturkatastrophen-Risiko
  • Rechtliche Rahmenbedingungen

Energieeffizienz

PUE (Power Usage Effectiveness)

PUE = Gesamtenergie / IT-Energie

PUE 2,0 = 50% für Kühlung/Infrastruktur
PUE 1,5 = 33% für Kühlung/Infrastruktur
PUE 1,2 = 17% für Kühlung/Infrastruktur (sehr gut)

Je niedriger, desto effizienter.

Maßnahmen zur Effizienz

  • Free Cooling nutzen
  • Kalt-/Warmgang-Einhausung
  • Effiziente USV-Systeme
  • Moderne Server-Hardware
  • Virtualisierung (höhere Auslastung)

Fazit

Moderne Rechenzentren sind hochkomplexe Einrichtungen mit mehrfach redundanter Infrastruktur. Bei der Wahl eines Hosting-Anbieters lohnt sich ein Blick auf Tier-Level, Zertifizierungen und Standort. Für datenschutzkritische Anwendungen ist ein Rechenzentrum in Deutschland mit ISO 27001-Zertifizierung empfehlenswert.