Telekommunikationsindustrie im Wandel Open Compute Project »Telcos«

Weiterentwickeltes Basismodell an TK-Anwendungen angepasst.
Das Basismodell des Open Compute Project (OCP) muss permanent an die Anforderungen von Telekommunikations-Anwendungen angepasst werden

Gemeinsam mit einem Netzbetreiber hat Pentair das Basismodell des Open Compute Project (OCP) weiterentwickelt und an die Anforderungen von Telekommunikations-Anwendungen angepasst. Heraus kam eine Lösung, die auf bestehenden Schrank- und Gehäusemodellen aufbaut.

Das 2011 ins Leben gerufene OCP ist eine branchenweite Initiative, in deren Rahmen Spezifikationen, Designs und bewährte Verfahren für die Entwicklung möglichst energieeffizienter und wirtschaftlicher Rechenzentren ausgetauscht werden. Zu den Mitgliedern von OCP zählen einige der größten Unternehmen der Branche, beispielsweise Facebook, Google, IBM und Intel. Alle Spezifikationen, Designs und Software von OCP sind öffentlich zugänglich und ziehen die Aufmerksamkeit der Telekommunikationsbranche auf sich.

Jedoch müssen Telekommunikationsunternehmen weitere Vorgaben, beispielsweise das National Equipment Building System (NEBS), berücksichtigen. Diese Normen enthalten Anforderungen an Umgebung sowie Mechanik und sind wesentlich anspruchsvoller als die einer OCP-Standardspezifikation für Rechenzentren. Das trifft insbesondere auf die Schock- und Vibrationsfestigkeit, den zulässigen Temperaturbereich und die Kühlleistung zu.

Doch mit dem Ausbau der OCP-Spezifikationen in der Datacenter-Branche ergeben sich für Entwicklungsingenieure zunehmend Gelegenheiten, wegbereitende Lösungen zu finden, die der wachsenden Nachfrage nach wirtschaftlichen Systemen gerecht werden und gleichzeitig den jeweiligen Anwendungs- und Branchenstandards im Telekommunikationssektor entsprechen.

Open Compute Project für die Telekommunikation

Die neue OCP-Arbeitsgruppe für die Telekommunikation (OCP Telcos) hat mit der Definition einer Open-Compute-Lösung begonnen, die dem Bedarf der Telekommunikationsanwendungen gerecht wird. Die Fertigstellung dieser Spezifikation wird noch einige Zeit erfordern, die Telekommunikationsanbieter benötigen jedoch bereits jetzt Lösungen. Aus diesem Grund hat Pentair den „Schroff Compute and Storage“-Schrank auf Grundlage des OCP-Konzepts entwickelt.
Der Schroff-Compute-and-Storage-Schrank von Pentair umfasst einen Schrank (Bild 1) mit ToR-Switches (Top of Rack), einen Einschub für die Stromversorgung sowie Fachböden für die Einschübe von Rechen- und Speicheranwendungen (auch Compute and Storage Sleds genannt) und zeichnet sich durch nachfolgende technischen Eigenschaften aus.

Architektur des Schranks

Der Schrank verfügt über redundante 3-Phasen-Stromversorgungskabel, die über das Dach des Schranks zugeführt werden und jeweils mit einer separaten Stromverteilungseinheit (PDU) an den Seiten des Schranks verbunden sind. Die redundanten PDUs versorgen die ToR Switches und die Netzgeräte mit Wechselspannung. Im unteren Teil befinden sich drei 1 HE hohe Netzteileinschübe zur Aufnahme von je vier frontseitig steckbaren Netzteilen mit 2,5 kW und 12 V (DC). Die Netzteile sind in einer zweifach redundanten N+1-Konfiguration ausgeführt, sodass das System selbst bei mehrfachen Ausfällen weiterhin voll einsatzfähig ist. Die 12-V-Ausgänge der redundanten Netzteile sind mit zwei Stromschienensätzen verbunden, die die Compute- bzw. Storage Sleds mit Strom versorgen. Die kombinierte PSU/PDU-Einheit enthält zudem einen frontseitig steckbaren Smart Rack Manager, der für die Überwachung der PSUs, der optional eingebauten Rücktürkühlung sowie der elektronischen Türschlösser zuständig ist.

Das ToR (Top of Rack) enthält zwei redundante Glasfaser-Switches für die Datenebene, die jeweils über 32 40-Gbit/s- oder 96 10-Gbit/s- plus acht 40-Gbit/s-Anschlüsse verfügen. Außerdem verfügt das ToR über zwei redundante Glasfaser-Management-Switches mit 48 1-Gbit/s- sowie zwei 10-Gbit/s- Anschlüssen. Die Glasfaserkabelverbindungen von den Fachböden, in die die Sleds eingeschoben werden, bis hin zu den ToR Switches sind bereits im Schrank integriert.

Der Schrank verfügt über 17 Fachböden – jeweils 2 HE hoch. Pro Fachboden kann entweder ein Storage Sled oder zwei Compute Sleds eingeschoben werden. Die Aufteilung zwischen Compute- und Storage Sleds ist flexibel. Die Einschübe pro Fachboden sind mit den passenden Glasfasersteckern und dem Anschluss an die 12-V-Stromschienen ausgestattet.

Aufbau der beiden Sleds

Das Compute Sled (Bild 2) weist die halbe Breite eines Fachbodens auf und ist 800 mm tief. Es nimmt zwei Xeon-Motherboards mit je zwei Prozessorsockeln und jeweils bis zu 256 GB (16 × 16 GB) RAM auf. Jedes Motherboard verfügt über zwei optische 10-Gbit/s-Netzwerkkarten für die Datenebene und über zwei optische 1-Gbit/s-Netzwerkkarten für den BMC (Baseboard Management Controller). Das Compute Sled umfasst zwei SATA-SSDs mit je 2 TB für Boot- und Anwendungszwecke.

Das Storage Sled (Bild 3) weist allerdings die volle Breite eines Fachbodens auf und ist – wie das Compute Sled – 800 mm tief. Es enthält ebenfalls ein Xeon-Motherboard mit zwei Sockeln, zwei optischen 10-Gbit/s-Netzwerkkarten für die Datenebene, zwei optischen 1-Gbit/s-Netzwerkkarten für das Management sowie bis zu 256 GB RAM. Auch das Storage Sled umfasst zwei SATA-SSDs mit je 2 TB für Boot- und Anwendungszwecke sowie SAS-Festplatten mit 16 × 8 TB. Die nächste Ausführung des Storage Sled wird 20 bis 24 Festplatten enthalten. Beide Sleds sind Hot-Swap-fähig.

Bei der Entscheidung für eine der verfügbaren Telekommunikationslösungen für Rechenzentren müssen die Entwicklungsingenieure sorgfältig Faktoren wie Flexibilität, Speicherkapazität, Leistungsfähigkeit, effektive Nutzung des zur Verfügung stehenden Raums, Kosten und thermische Leistung gegenüberstellen. Im folgenden Abschnitt wird erläutert, wie der Compute-and-Storage-Schrank diesen Kriterien gerecht wird.