Was sind Hyperscale-Rechenzentren und wie funktionieren sie?

Haben Sie sich schon einmal gefragt, wie große Technologieunternehmen wie Amazon und Google weiterhin minütlich neue Anwendungen für Milliarden von Nutzern entwickeln und diese mit kaum einer Ausfallzeit betreiben können? Einige der von diesen Unternehmen eingeführten Technologien sind aus unserem täglichen Leben nicht mehr wegzudenken. Das bedeutet aber nur, dass die Leistung dieser Anwendungen zunimmt.

Wenn Sie sich fragen, wie diese Unternehmen ihre globale Präsenz ausbauen können, indem sie ständig in der Cloud existieren, liegt die Antwort in „Hyperscale-Rechenzentren“.

Was sind Hyperscale-Rechenzentren und welche Unternehmen nutzen sie?

Für diejenigen, die mit dem Begriff nur vage vertraut sind: Hyperscale-Rechenzentren sind riesige unternehmenskritische Einrichtungen, die robuste und skalierbare Anwendungen unterstützen können. Diese einzigartigen Rechenzentren sind oft mit Unternehmen verbunden, die mit großen Datenmengen arbeiten müssen, wie z. B. Google, Amazon, Facebook, IBM, Apple, Baidu und Microsoft (GAFAM).

Herkömmliche Unternehmensrechenzentren beziehen sich auf Räume oder Gebäude, in denen die IT-Infrastruktur von Unternehmen untergebracht ist: Geräte und Server. Unternehmen nutzen diese Ressourcen in der Regel für ihren eigenen Betrieb und können sie auch an andere Unternehmen vermieten. Hyperscale-Rechenzentren stellen diese jedoch in Bezug auf Leistung, Kapazität und Skalierbarkeit in den Schatten.

Durch die daraus resultierende Größe und die erhöhte Rechenkapazität können sie herkömmliche Einrichtungen leicht übertreffen. Das Datenvolumen und die Speicherkapazität, die von Hyperscale-Einrichtungen bewältigt werden, übersteigen bei weitem die der Unternehmen. Einer Umfrage zufolge erwarten die meisten Hyperscale-Unternehmen eine Verbindungsrate von mindestens 40 GigaBytes pro Sekunde oder schneller. Sie umfassen mehr als 5000 Server mit einer Fläche von mehr als 10.000 Quadratmetern.

Gleichzeitig muss ein Hyperscale-Rechenzentrum den steigenden Anforderungen der Unternehmen an die Skalierbarkeit in unterschiedlichen Größenordnungen gerecht werden. Diese Rechenzentren müssen vertikal nach oben oder unten oder horizontal skalieren, um die Last auf den Servern zu bewältigen. Unternehmen benötigen möglicherweise Hyperscale-Rechenzentren, um ihre Rechenleistung zu erhöhen, weitere Maschinen hinzuzufügen oder auf Edge Computing umzusteigen.

Technologieriesen wie Yahoo, Facebook, Microsoft, Apple, Google, Amazon und IBM sind für den Betrieb von etwa der Hälfte der Hyperscale-Rechenzentren weltweit verantwortlich. Switch betreibt ebenfalls riesige Hyperscale-Rechenzentren, vermietet sie aber meist an Großunternehmen, die sie benötigen.

Das Innere eines Hyperscale-Rechenzentrums

Der Platz ist einer der wichtigsten Faktoren bei der Einrichtung eines Hyperscale-Rechenzentrums. Dies liegt daran, dass Hyperscale-Rechenzentren viel Platz benötigen. Eines der 45 Hyperscale-Rechenzentren von Microsoft in Quincy, WA, beherbergt rund 24.000 Meilen an Netzwerkkabeln. Zum Vergleich: Diese Länge entspricht fast dem gesamten Umfang der Erde!

Ein weiteres Hyperscale-Rechenzentrum, das von Microsoft HDC in Singapur betrieben wird, ist zwar physisch nicht das größte, beherbergt aber genug Beton, um einen Bürgersteig zu bauen, der London mit Paris verbindet, was einer Länge von etwa 215 Meilen entspricht. Dies sollte Ihnen eine gute Vorstellung von der Komplexität und Größe eines Rechenzentrums geben, das als „Hyperscale“ bezeichnet werden kann.

Interessant ist, dass ein Rechenzentrum trotz seiner Komplexität und seines Umfangs in der Regel keine große Anzahl von Vollzeitmitarbeitern erfordert. Das liegt daran, dass ein Großteil der in den verschiedenen Bereichen eingesetzten Technologie automatisiert ist. Es ist möglich, dass die Zahl der Sicherheitsmitarbeiter die Zahl der IT- und Computer-Mitarbeiter bei Hyperscale übersteigt.

Größte Hyperscale-Rechenzentren

Nach Angaben der International Data Corporation gilt ein Rechenzentrum als Hyperscale-Rechenzentrum, wenn es mindestens 5.000 Server auf einer Fläche von etwa 10.000 Quadratmetern umfasst. Ein typisches Hyperscale-Rechenzentrum kann fast die gleiche Menge an Strom verbrauchen wie eine Kleinstadt.

Der größte Rechenzentrumscampus gehört Switch und heißt „The Citadel“ und befindet sich in Tahoe Reno, NV. Switch betreibt dieses Tier-4-Rechenzentrum als Colocation-Einrichtung und vermietet Platz an andere Unternehmen wie Intel, Boeing, Qualcomm, Bungie und McAfee. Diese 7,2 Millionen Quadratmeter große Anlage wird mit 100 % erneuerbarer Energie betrieben und kostet nur 5 Cent/kWh. Sie bietet superschnelle Verbindungen zu Hightech-Zonen wie Los Angeles und San Francisco. Switch besitzt außerdem eine weitere Anlage in Las Vegas, NV, die SuperNAP genannt wird und eine Fläche von 3,5 Millionen Quadratmetern einnimmt.

Das Hyperscale-Rechenzentrum der Range International Information Group in Langfang, Hebei, China, erstreckt sich über eine Fläche von 6,3 Millionen Quadratmetern. Diese Anlage ist ein Beweis für Chinas technologische Leistungsfähigkeit. IBM liefert die Designtechnologie, Geschäftslösungen und verschiedene andere Dienstleistungen.

Das Hyperscale-Rechenzentrum DFT von DuPont Fabros Technology befindet sich in Ashburn, Virginia. Es erstreckt sich über eine Fläche von 1,6 Millionen Quadratmetern und besteht aus sieben verschiedenen Rechenzentrumsgebäuden.

Vorteile von Hyperscale-Rechenzentren

Bei aller Komplexität der Größenordnung und der Datenverarbeitung, die ein Hyperscale-Rechenzentren mit sich bringt, bietet es doch attraktive Lösungen, die für große Unternehmen unmittelbar bevorstehen. Die meisten von ihnen lösen die Herausforderungen, die mit der Speicherung von Daten in großen Mengen einhergehen. Hier sind verschiedene Möglichkeiten, wie Hyperscale-Rechenzentren den Kundenunternehmen zugute kommen.

Verbesserte Wirtschaftlichkeit

Der offensichtliche Vorteil eines Hyperscale-Rechenzentrums ist der Größenvorteile. Da so viel Rechenleistung zur Verfügung steht, können HDC-Dienstleister Preis- und Servicevereinbarungen abschließen, die für kleinere Rechenzentren undenkbar wären.

Ausgeglichene Arbeitslasten

Hyperscale-Rechenzentren verteilen die Arbeitslast effektiv auf mehrere Server, um eine Überhitzung eines einzelnen Servers zu vermeiden. Das ist wichtig, denn ein überhitzter Server kann auch benachbarte Server beschädigen und so eine unerwünschte Kettenreaktion auslösen.

Verbesserte Energieeffizienz

Obwohl Hyperscale-Rechenzentren enorme Mengen an Energie verbrauchen, sind sie insgesamt energieeffizienter. Sie ermöglichen es den Mietern auch, Raum in Kilowatt zu mieten, was effektiver ist als die Miete von Raum in Racks oder Quadratmetern. Dies ist möglich, weil Hyperscale-Rechenzentren bei der Stromzuweisung eine bestimmte Anzahl von Kilowatt verbrauchen.

Effizienz der Kühlung

Die Kühlung kann für die meisten Unternehmen den größten Kostenfaktor darstellen. Mit Hyperscale können Unternehmen die Kosten für die Kühlung effektiv senken und ihre Energie auf die Server konzentrieren, die einen Großteil der rechenintensiven Arbeit leisten. Eine Hyperscale-Anlage sorgt für die notwendige Kühlung, indem sie die Wärme, die nur in eine Richtung fließt, wiederverwertet.

Wenn Sie mehr darüber erfahren möchten, wie Hyperscale-Rechenzentren die IT-Welt verändern, lesen Sie bitte Acht Wege, wie Hyperscale-Rechenzentren die IT-Welt verändern.

Wie man Hyperscale betreibt

Im Folgenden finden Sie einige der häufigsten Hyperscale-Merkmale, die in allen Rechenzentren der Branche zu finden sind. Für ein effektives Hyperscale muss Ihr Unternehmen auf den folgenden Grundlagen arbeiten.

Server-Racks mit hoher Dichte

Gut konzipierte Racks bilden die Grundlage für ein voll funktionsfähiges Hyperscale-Rechenzentrum. Da Unternehmen in der Regel ihre Hardware in einem Hyperscale-Rechenzentrum verwenden, können sie ihre Racks individuell auf ihre Bedürfnisse abstimmen. Die Hyperscale-Nachfrage hat in den letzten Jahren dazu geführt, dass ein 48U-Rack mehr Platz benötigt als ein 42U-Pendant und somit zum neuen Industriestandard geworden ist.

Das hohe Niveau der Kühlung

Die Ausstattung des Raums mit derart energieintensiven Racks bedeutet, dass auch eine erstklassige Kühlung vorhanden sein muss. Die meisten Rechenzentren verwenden ein HVAC-System, das kalte Luft aus dem Boden in die Kühlgänge leitet, um diese Anforderung zu erfüllen. Gleichzeitig wird die heiße Luft aus den Gängen abgeführt, um die Temperatur unter Kontrolle zu halten.

Jede Menge Strom

Rechenzentren können leicht eine Energiemenge verbrauchen, die für eine Kleinstadt ausreichen würde. Ein Rechenzentrum in Virginia verbrauchte zum Beispiel 1 Gigawatt Strom. Diese Zahl kann leicht den Verbrauch von etwa 700.000 Haushalten decken. Da Rechenzentren sehr energieintensiv sind, müssen sie in Gebieten mit billigem Strom gebaut werden.

Sicherheit und Platz

Sicherheit ist ein logisches Anliegen, wenn so viel Platz und Energie auf dem Spiel steht. In abgelegenen Regionen gebaute Rechenzentren sind natürlich vor potenziellen Dieben geschützt. Aber Hyperscale-Rechenzentren müssen auch vollständig ausgerüstet sein, um sich vor Cyberangriffen zu schützen, da sie große Mengen an sensiblen Kundendaten enthalten.

Verwaltung von Hyperscale Computing-Daten

Die Verwaltung eines Hyperscale-Rechenzentrums erfordert die Durchführung aktueller Änderungen und die Gewährleistung der Skalierbarkeit. Es gibt zwei Möglichkeiten der Skalierung für ein Hyperscale-Rechenzentrum. Die Aufwärtsskalierung ist ein vertikaler Ansatz, mit dem Rechenzentren die Computerleistung erhöhen können. Dies wird erreicht, indem die Leistung der vorhandenen Maschinen direkt erhöht wird.

Alternativ kann ein Hyperscale-Rechenzentrum „skalieren“, indem es seine Rechenleistung horizontal erhöht, d. h. durch das Hinzufügen neuer Rechenmaschinen und die grundsätzliche Verzweigung der Ausrüstung. Um ein Hyperscale-Rechenzentrum effektiv zu verwalten, müssen sich Unternehmen um die Finanzkraft und die Ertragsressourcen, die physische Infrastruktur und die Verteilung der Skalierungsaufgaben kümmern.

Pandemie treibt Rekordwachstum von Hyperscale-Rechenzentren an

David Barnet, Direktor bei Americas Research, hat die Auswirkungen der Pandemie auf die steigende Nachfrage nach Hyperscale-Rechenzentren beobachtet. Die durch die Pandemie hervorgerufene physische Störung führte zu einer noch nie dagewesenen Belastung der Rechenzentren bei der Bereitstellung von Netzwerkressourcen für die technikgetriebene Welt. Dies führte zu einem Anstieg der Nachfrage und der Investitionen in ein Rechenzentrum.

Laut den Daten der Synergy Research Group hat sich die Gesamtzahl der von Hyperscale-Einrichtungen betriebenen Rechenzentren seit 2016 verdoppelt. Bis Ende 2020 werden weltweit 59 weitere Rechenzentren hinzukommen.

Hyperscale ist ein Konzept, das die Weiten des Denkens herausfordert. Es ist ein Konzept, das ebenso schwer zu fassen wie futuristisch ist. Es ist genau diese Eigenschaft eines Hyperscale-Rechenzentrums, die es ermöglicht hat, Technologiemagnaten wie Amazon, eBay und Microsoft zu unterstützen.