FNT Expert Paper. // Vom Kabel bis zum Service. Data Center Infrastructure Management (DCIM)

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1 FNT Expert Paper // Vom Kabel bis zum Service Data Center Infrastructure Management (DCIM)

2 Vom Kabel bis zum Service Data Center Infrastructure Management (DCIM) Über den Autor: Unter Data Center Center Infrastructure Management (DCIM) verstehen viele Anwender und Anbieter entsprechender Produkte in erster Linie Lösungen, mit denen sich die Infrastruktur-Komponenten in einem Rechenzentrum verwalten lassen, von den IT-Systemen über die Stromversorgung und Klimatisierung bis hin zur Haustechnik. Doch das ist zu kurz gedacht. Technologien wie Cloud Computing, Software Defined Networking und das parallele Bereitstellen von Daten-, Sprach- und Video-Diensten über ein Netzwerk, Stichwort Triple Play, erfordern eine hoch flexible IT-Infrastruktur. Unverzichtbar sind kombinierte Management-Werkzeuge, mit denen sich sowohl die Data-Center-Infrastruktur als auch die darauf aufsetzenden Services verwalten lassen. Die Zeiten sind vorbei, in denen ein Rechenzentrum ein Glashaus war, das den Usern im Unternehmen eine kleine Palette von IT-Diensten zur Verfügung stellte. Heute werden Data Center immer mehr zu Service-Providern, die eine Vielzahl von IT- und Telekommunikationsdiensten on demand und in diversen Qualitätsstufen bereitstellen. Dies gilt speziell für die Data Center, die Anbieter von Kommunikationsdiensten und Cloud-Computing-Services unterhalten. Oliver Lindner Nach langjähriger Tätigkeit als Systemanalyst zunächst Senior Consultant Server Management bei der FNT GmbH, heute Head of Business Line Data Center Infrastructure Management. Abb 1: Fast zwei Drittel der Workloads wird nach einer Studie von Cisco Systems künftig in Cloud-Rechenzentren bereitgestellt. (Bild: Cisco Systems) 2

3 Vor allem Service-Provider sehen sich mit einer Reihe von Trends konfrontiert, die sich nur mithilfe eines effizienten Managements von IT-Services und der Rechenzentrumsinfrastruktur bewältigen lassen, über die diese Dienste bereitgestellt werden. Zu diesen Entwicklungen zählen: Der Anteil der Video-Daten am gesamten Internet-Verkehr wird laut einer Studie von Cisco Systems 2017 weltweit bei mehr als 70 Prozent liegen. Das bedeutet, dass nicht nur die Netzwerke, sondern auch die Rechenzentren von Service-Providern so flexibel ausgelegt sein müssen, dass über sie Video-Services nach Bedarf in der gewünschten Qualität bereitstellen können. Die wachsende Nachfrage nach Cloud-Computing-Diensten: Laut Cisco wird das IP-Datenvolumen in Cloud-Data-Centern im Jahr 2016 weltweit an die 6,6 Zettabyte betragen (2012: rund 2 ZByte). Firmen und öffentliche Einrichtungen verlagern demnach einen Großteil der Daten und Anwendungen in Public Clouds oder private Cloud-Computing-Umgebungen. Hinzu kommen Services, die Privatanwender aus Clouds beziehen, etwa Videos und Musikdienste. An die 62 Prozent der Workloads werden der Cisco-Studie zufolge 2016 in Cloud-Data-Centern angesiedelt sein, nur 38 Prozent in herkömmlichen Rechenzentren. Der Trend in Richtung Mobile Data : Der Cisco Visual Networking Index geht davon aus, das 2017 weltweit 11,2 Exabyte Daten pro Monat von mobilen Geräten wie Smartphones und Tablet-Rechnern aus abgerufen werden. An die 7,4 Exabyte entfallen davon auf Videos. Triple Play gewinnt an Boden: Die Übermittlung von Sprach-, Daten- und Videoinformationen über dasselbe Netzwerk wird immer wichtiger. Triple-Play-Dienste werden derzeit vorzugsweise über DSL- oder Kabel-TV-Netze angeboten. Dank Breitband-Mobilfunktechniken wie LTE, LTE Advanced und künftig 5G sind sie künftig auch über Mobilfunk verfügbar. Data-Center-Management und Triple-Play-Services Vor allem das flexible Bereitstellen von IT-Services in Bereichen wie Triple Play, und Cloud Computing hat erhebliche Auswirkungen auf die Art und Weise, wie die Ressourcen in einem Data Center verwaltet werden. Mit klassischen DCIM-Werkzeugen sind diese Herausforderungen nicht zu bewältigen. Denn das RZ-Management muss zwei Faktoren berücksichtigen: die Verwaltung der Infrastruktur im Data Center, inklusive Facility-Management (Haustechnik, Klimatisierung), Stromversorgung und IT-Komponenten, sowie das Management der Services, um die erforderliche Servicequalität (QoS, Quality of Service) sicherzustellen. Dass eine herkömmliche DCIM-Lösung in solchen Umgebungen nicht ausreicht, wird am Beispiel von Triple-Play-Diensten deutlich. Neben herkömmlichen Datendiensten wie Internet und liefert der Service-Provider in diesem Fall Telefondienste (Voice), Video on Demand (VoD), IPTV (Fernsehen über IP-basierte Netze) und Musikdienste frei Haus. Lösung Aus Sicht des Service-Providers stellt sich dies so dar: Die Produktmanager erarbeiten zunächst eine Definition des Produkt- und Service-Portfolios. Darin sind alle einzelnen Dienste aufgeführt, die der Provider bereitstellen möchte. Im Bereich Videodienste können dies beispielsweise IPTV- und Video-on-Demand-Services sein. Das IPTV-Angebot könnte Live-Streaming-Angebote umfassen (Multicast-Dienste: ein Sender, viele Empfänger), das Video-on-Demand-Angebot (ein Sender, ein Empfänger) Filme und Aufzeichnungen von TV-Sendungen, die der Nutzer nach Bedarf abruft. Zudem stehen diese Angebote in unterschiedlicher Qualität bereit, etwa in HD- und Standard-Auflösung. Erster Schritt: Standardisierte Service-Pakete bereitstellen Auf Basis des Service-Portfolios wird eine Service-Architektur erstellt. In ihr sind die Informationen über die Funktionen und technischen Anforderungen der Services zusammengefasst, etwa des IPTV- oder VoD-Angebots. Dies gilt auch für die Voraussetzungen, welche die IT- und Netzwerk-Infrastruktur erfüllen muss, über die der Dienst bereitgestellt wird, etwa die Bandbreite des Netzes und die Zugangstechnik des End-Users (ADSL, VDSL, Glasfaser-Zugang, Kabel-TV-Netz). Hinzu kommen weitere Faktoren, welche die Dienstgüte (Quality of Abb 2: Beispiel einer Triple-Play-Produktdefinition auf Basis vordefinierter Bausteine. Die Definition wurde mithilfe von FNT ServicePlanet erstellt. 3

4 Service) der Angebote mitbestimmen. Dies sind beispielsweise Verzögerungszeiten beim Transport der IP-Pakete über das Netzwerk (Latency) oder Überlastsituationen (Congestion), die zum Wegwerfen von Paketen führen können. Ein wichtiges Hilfsmittel, um solche standardisierten Service-Pakete zu entwickeln und bereitzustellen, ist der Einsatz einer Portfoliound Service-Management-Software, etwa FNT ServicePlanet. In einer Portfolio- und Service-Management-Datenbank (SMDB) werden alle Informationen zusammengefasst, die für das Definieren, Überwachen und Verwalten von Services und der damit verbundenen Assets über den gesamten Lebenszyklus eines Dienstes erforderlich sind. Zweiter Schritt: Anforderungen von Services auf das Rechenzentrum projizieren Eine der größten Herausforderungen besteht darin, die Anforderungen der definierten Services adäquat im Rechenzentrum abzubilden. Das gilt nicht nur für Video on Demand oder Triple-Play-Angebote, sondern auch für Geschäftsapplikationen wie Office-Pakete oder Customer-Relationship-Anwendungen, die über eine Cloud bereitgestellt werden. Zu berücksichtigen sind unter anderem die Kapazitäten der Rechenzentren, in denen die Dienste vorgehalten werden, etwa Server- und Storage-Systeme, und Netzwerk-Komponenten. Hinzu kommen Infrastruktur-Komponenten wie Kühlung, Stromversorgung und Gebäudemanagement. Von diesen hängt beispielsweise, ab wie viele Server-Racks in bestimmten Teilen eines Rechenzentrums platziert werden können, ohne dass sich Hot Spots bilden oder es zu Engpässen bei der Stromversorgung kommt. An diesem Punkt kommt DCIM ins Spiel. Eine DCIM-Plattform, wie etwa FNT Command, verwaltet alle Komponenten im IT-Bereich, also Server, Speichersysteme, Switches, USV-Systeme. Gleiches gilt für die Systeme im Infrastruktur-Bereich (Stromversorgung, Klimatisierung, Gebäudetechnik). Zudem erfasst die Software die Auslastung der Systeme, den Stromverbrauch und den Status der Klimaanlagen. Diese Kenndaten lassen sich dazu verwenden, um ein lückenloses System-, Netzwerk- und Infrastruktur-Management zu etablieren. Ebenso wichtig sind die Kapazitätsplanung sowie die Simulation der Auswirkungen von Änderungen im Rechenzentrum. Dies ist beispielsweise in Rechenzentren der Fall, die innerhalb kurzer Zeit neue Services bereitstellen oder bestehende Dienste an geänderte Anforderungen anpassen müssen. Anpassen bedeutet, dass der RZ-Manager innerhalb kürzester Zeit neue (virtualisierte) Server und Abb 3: DCIM-Lösungen wie FNT Command sind weiterhin unverzichtbar, um dem RZ-Manager einen Überblick über alle Komponenten im Rechenzentrum und deren Auslastung zu verschaffen. Erst auf Basis dieser Daten lässt sich ermitteln, welche IT-Services in welche Qualität bereitgestellt werden können. 4

5 Storage-Systeme einrichten und dem Anwender über entsprechende Netzwerkverbindungen zugänglich machen muss. Eine DCIM-Lösung wie etwa FNT Command stellt dem RZ-Manager zudem die erforderlichen Daten zur Verfügung, um die Auslastung (Workloads) von Racks und Servern zu optimieren. Wichtig: Live-Daten als Basis für Optimierung Eine wesentliche Funktion einer DCIM-Plattform ist auf der Systemebene das Monitoring von Verbrauchern. Lösungen, wie etwa Data Center Management Integrator (DCM) powerd by Intel, erfassen in Echtzeit den Stromverbrauch, die CPU-Temperatur und die Temperatur eines Server-Systems. Daraus lassen sich auch Rückschlüsse auf Einsparpotentiale ziehen. Als Bestandteil der DCIM-Plattform FNT Command liefert das integrierte DCM powered by Intel diese Monitoring-Daten der Server-Infrastruktur im Rechenzentrum. Das schließt das Erstellen von Auslastungsdiagrammen und Prognosen über den künftigen Nutzungsgrad und Strombedarf mit ein. Gerade unter dem Aspekt Service-Management spielt bei einer DCIM-Lösung das Management von virtuellen Maschinen (VM) eine zentrale Rolle. Der Grund: Ein Großteil der IT-Services wird mittlerweile in Form von VM auf Servern im Rechenzentrum implementiert. Die Palette reicht von klassischen Business-Anwendungen wie CRM und virtualisierten Desktop-Arbeitsplätzen bis hin zu Video-Diensten. Für eine DCIM-Lösung heißt das: Sie muss in der Lage sein, virtualisierte Server-, Storage- und Netzwerk-Ressourcen zu erfassen. Es reicht nicht aus, sich auf die physischen Ebene zu beschränken und Daten über die Strom- und Datenverkabelung, Patch-Felder, Switches sowie Server- und Storage-Hardware bereitstellen. Ebenfalls berücksichtigt werden sollte die logische Netzwerk- und Systemebene. So liefern DCIM-Lösungen wie FNT Command Informationen über Server, deren Betriebssysteme, IP-Adressen, VLANs, Wireless LANs sowie Speichersysteme und Storage-Volumes. Eine DCIM-Plattform sollte weiterhin das Management von Datenbanken und Geschäftsanwendungen, Softwarelizenzen und Software-Versionen ermöglichen. Bei einigen Lösungen wie etwa FNT Command geht dies so weit, dass sich aus dem DCIM-System heraus Aufträge an Dienstleister erzeugen und Worlflows realisieren lassen. DCIM liefert Basisinformationen Erst auf Grundlage dieser Informationen kann ein RZ-Manager realistische Werte über die Auslastung der IT-Systeme im Rechenzentrum, den Energieverbrauch und den Bedarf an Kühlleistung ermitteln. Damit nicht genug: Ein Data Center Infrastructure Management gibt Aufschluss darüber, welche physischen und virtualisierten Server und Storage-Systeme unter welcher Last gefahren werden, um Abb 4: DCIM-Plattformen können sich nicht nur auf die Verwaltung der physischen Infrastruktur beschränken. Plattformen wie beispielsweise FNT Command berücksichtigen Bereiche wie IT-Services und Geschäftsprozesse. Dies ist speziell für Cloud-Service-Provider und Anbieter von integrierten Kommunikationsdiensten mit Sprach-, Daten-, Video- und Mobilfunk-Services wichtig. 5

6 einen bestimmten Service bereitzustellen und welche Sekundäraufwendungen (Stromverbrauch, Kühlung) dabei anfallen. Dadurch ist es zum einem möglich, die Kosten zu ermitteln, die mit einem IT-Service verbunden sind. Zum anderen sind diese Daten unverzichtbar, wenn ein Service Provider IT-Dienste weitgehend automatisch bereitstellen will. Ohne umfassende Kenntnisse von Basisdaten wie der IT- und Infrastrukturkomponenten im Data Center sowie den Parametern der Netzwerkverbindungen ist dies nicht machbar. Ausblick: Von Virtualisierung bis SDN Die Verknüpfung von DCIM und Service-Management, wie sie sich in FNT Command und FNT ServicePlanet widerspiegelt, wird mittelfristig wichtiger denn je sein. Ein Grund dafür ist der Siegeszug der Virtualisierung von IT-Ressourcen. Das Bereitstellen von Services auf virtualisierten Plattformen setzt exakte Kenntnisse der darunter liegenden Physik voraus. Von der der Netzwerkverkabelung über die physischen Server- und Storage-Kapazitäten bis hin zur maximalen Rack-Dichte und den Leistungsgrenzen der Klimatisierung. Ein zweiter Faktor ist die Tendenz, Cloud-Computing-Dienste, die in unterschiedlichen Cloud-Computing-Rechenzentren vorgehalten werden, zu Service-Paketen zu bündeln. Solche Packages kann ein Anbieter in separaten eigenen Data-Centern bereitstellen. Er hat zudem die Möglichkeit, einzelne Services bei einem anderen Provider einzukaufen, mit eigenen Produkten zu bündeln und das Ganze unter eigenem Namen zu vermarkten. Solche komplexen Produkte erfordern ein hoch präzises Management, das nur eine kombinierte DCIM- und Service-Management-Plattform zur Verfügung stellen kann. Ein dritter Trend ist Software Defined Networking. SDN macht Netzwerke gewissermaßen programmierbar, indem es die Data Plane von Switches von der Control Plane trennt und die Kontrolle über den Datentransport in einen externen SDN-Controller verlagert. SDN entkoppelt de facto die physische Netzwerkinfrastruktur von der Ebene, auf der Datenpakete transportiert werden. Dadurch ist es möglich, Netzwerkressourcen hoch flexibel einzelnen Datenströmen und damit Services zuzuordnen. Der Haken dabei: Auch dieses Konzept schwebt nicht im luftleeren Raum, sondern basiert auf (virtualisierten) Servern, Netzwerkgeräten, Speichersystemen et cetera kurzum auf Rechenzentren. Somit wird DCIM in Verbindung mit einem effizienten Service-Management auch in SDN-Infrastrukturen zukünftig sicherlich eine zentrale Rolle spielen. Fazit Ein modernes DCIM Tool ist nicht nur ein einfaches Facility-Monitoring-Instrument, sondern muss das RZ auch bei zukünftigen Verfahren, wie sie durch Cloud Computing, Virtualisierung und SDN entstehen, unterstützen. FNT Command und FNT ServicePlanet ermöglichen durch ihren Ansatz und das umfassende Datenmodell nicht nur die Abbildung heutiger Verfahren und Geschäftsmodelle, sondern sind auch für zukünftige Anforderungen gerüstet. Dadurch sind sie eine leistungsfähige und zukunftssichere Lösung für die Verwaltung von Rechenzentren. 6

7 Services in Cloud-Umgebungen effizient managen Wenn IT- und Telekommunikationsdienste in komplexen Umgebungen mit mehreren Clouds bereitgestellt werden sollen, erfordert dies integrierte Service- und DCIM-Management-Tools wie etwa FNT Command und FNT ServicePlanet. Solche Werkzeuge müssen folgende Faktoren berücksichtigen: die Anforderungen an den Service aus Sicht des Geschäftskunden, den Ressourcenbedarf des Dienstes (Netzwerk, IT-Infrastruktur) sowie vorhandene andere Management-Tools. Alle drei Faktoren müssen in einem Service-Management-Werkzeug zusammengeführt werden. Dieses stellt den Mitarbeitern eines (Cloud-)Service-Providers im Idealfall folgende Informationen und Funktionen zur Verfügung: Die Möglichkeit, Infrastruktur-Services, einschließlich aller virtualisierten Komponenten, zu definieren, und das auf eine Weise, die das Management und Verifizieren solcher Dienste vereinfacht. Zudem sollten solche Dienste so ausgelegt sein, dass siesich mehrfach verwenden lassen, etwa bei unterschiedlichen Kunden. Ein Monitoring von geschäftsunterstützenden Services, Eine effiziente Analyse der Services auf Basis von Service Level Agreements (SLAs), inklusive Verfahren zur Behebung von Fehlern, Gezielte Analysen, mit denen sich die Qualität von Diensten verbessern lässt. Transparenz bezüglich der Qualität und der Kosten der bereitgestellten Services. Integration von Service-Management und DCIM Um IT-Services effizient verwalten zu können, sind zwei Komponenten erforderlich: eine Lösung für das IT-Service-Management in Verbindung mit einem Data Center Infrastructure Management (DCIM). Der Grund ist, dass beide Bereiche eng miteinander verzahnt sind. Daher ist eine ganzheitliche Sichtweise erforderlich, um Dienste in der gewünschten Qualität bereitzustellen und weiterzuentwickeln. Eine Service-Management-Lösung wie etwa FNT ServicePlanet verfügt über folgende Funktionen: Die Option, einen Produktkatalog aufzubauen: Er enthält die Details zu den Services, die bereitgestellt werden, inklusive Service-Templates, Produktbeschreibungen und Preisen. Dieser Katalog ist die Grundlage für die automatisierte Bereitstellung der Services. Verwaltung aller Dienste mit einem Servicekatalog: Dies betrifft alle Dienste, die an einen Kunden verkauft wurden (Service-Instanzen). Schnittstellen zu CMS-Systemen und Configuration Management Databases (CMDB): Die wichtigste Anbindung ist die zu vorhandenen Configuration Management Systemen (CMS). Verwaltung von Rohdaten und Dokumenten: Alle servicerelevanten Daten werden gespeichert, komprimiert und archiviert. Dieser Daten-Pool bildet die Grundlage für die Berechnung der Service Level Agreements. Zudem stellt er Mengen- und Volumen-Informationen bereit. Die Service-Management-Lösung lässt sich mit einer CMDB- und DCIM-Software kombinieren, etwa FNT Command: Diese liefert die Daten über die technischen Komponenten, die im Rechenzentrum eingesetzt werden, um die einzelnen Services bereitzustellen. IT- und Service-Manager haben so jederzeit einen umfassenden Überblick über die Services und die damit verknüpften Infrastruktur-Komponenten. Dies ist die Voraussetzung dafür, um die Kapazitäten im Data Center entsprechend zu planen und flexibel auf geänderte Anforderungen reagieren zu können. 7

8 FNT Expert Paper Glossar ADSL Asymmetric Digital Subscriber Line wird die derzeit häufigste Anschlusstechnik von Breitbandanschlüssen in Haushalten bezeichnet. Der Zusatz Aysmmetric zeigt an, dass sich die Bandbreite zum Hochladen ( Upstream oder auch Upload in Senderichtung) und die zum Herunterladen ( Downstream oder auch Download in Empfangsrichtung) unterscheiden. In der Regel ist die Bandbreite für den Downstream deutlich größer als für den Upstream. CMDB Configuration Management Database bezeichnet eine Datenbank, die dem Zugriff und der Verwaltung von Configuration Items dient und neben dem Bestand auch deren gegenseitigen Abhängigkeiten dokumentiert. Als Configuration Item (CI) werden dabei alle Betriebsmittel der IT bezeichnet. DCIM Data Center Infrastructure Management bezeichnet sowohl die technischen Einrichtungen als auch das Verfahren für die Verwaltung aller Infrastruktur-Komponenten eines Rechenzentrums wie Server, Stromversorgung, Klimaanlagen, etc. FNT-GmbH Facility Network Technology Röhlinger Strasse 11 D Ellwangen/Jagst Telefon +49 (0) 7961/ Telefax +49 (0) 7961/ info@fntsoftware.com Sitz: Ellwangen Handelsregister: HRB Amtsgericht Ulm UST.Id.Nr.: DE Geschäftsführer: Nikolaus Albrecht Horst Haag IPTV Internet Protocol Television bezeichnet den Übertragungsweg für Fernsehprogramme und Filme, der anstelle von klassischen Übertragungsmethoden wie Antenne oder Satellit Netzwerktechnologien (Internet) verwendet. SDN Software Defined Networking ist ein konzeptioneller Ansatz zum Bau von Computernetzwerk-Geräten und Software, die zwei wesentliche Komponenten solcher Geräte voneinander trennt und abstrahiert. Dadurch lassen sich Netzinfrastrukturen frei und flexibel konfigurieren. SMDB Service Management Data Base (SMDB) bildet die Basis des Service Managements. Sie ist die Grundlage für das Darstellen, Verwalten und Überwachen von Services und deren Service Assets über den gesamten Service-Lifecycle. Triple Play - Triple play ist in der Telekommunikation ein seit längerem genutzter Marketingbegriff für das gebündelte Anbieten der drei Dienste Fernsehen (inklusive Video-on-Demand-Angebote), (IP )Telefonie und Internet. VDSL Very High Speed Digital Subscriber Line ist eine DSL-Technik, die höhere Datenübertragungsraten liefert. VoD Video-on-Demand beschreibt die Möglichkeit, digitales Videomaterial auf Anfrage von einem Internetanbieter oder -dienst herunterzuladen (Download) oder über einen Video-Stream direkt anzusehen. Für den Empfang in Echtzeit ist ein schneller Internetzugang (DSL, Breitband) erforderlich. Copyright (C) FNT GmbH & bluedge Methodik GmbH, All rights reserved. The contents of this document is subject to copyright law. Changes, abridgments, extensions and supplements require the prior written consent from FNT GmbH, Ellwangen, Germany. Reproduction is only permitted provided that this copyright notice is retained on the reproduced document. Each publication or translation requires the prior written consent from FNT GmbH, Ellwangen, Germany.