Wichtige Anforderungen an das NCPI-Management von Datencentern der nächsten Generation

Transkript

1 Wichtige an das NCPI-Management von Datencentern der nächsten Generation Von Ted Ives White paper / technische Dokumentation Nr. 14

2 Zusammenfassung Das Management der physikalischen Infrastruktur eines Datencenters kann nicht mehr getrennt von der IT-Managementarchitektur betrachtet werden. Um unter Berücksichtigung der Gesamtbetriebskosten rasche Änderungen zu verwalten und die gewünschte Verfügbarkeit zu erreichen, können sich IT-Manager nicht mehr auf die einfachen, angepassten Management-Lösungen der Vergangenheit verlassen. Diese Lösungen sind nicht mehr effizient und müssen durch Systeme ersetzt werden, die auf offenen IT-Management- Standards basieren und in diese integrierbar sind. Mit Blick auf dieses Ziel werden in diesem Dokument die zur Verwaltung der physikalischen Infrastruktur hochverfügbarer Netzwerke der nächsten Generation aus der Perspektive des ITIL-Rahmenwerks beschrieben. 2

3 Einführung Der Schlüssel zum Management der physikalischen Infrastruktur für hochverfügbare Netzwerke (NCPI) ist der Einsatz derselben Strategien wie zur Verwaltung von Servern, Speichersystemen, Switches und Druckern. Die Kernthemen zur Aufrechterhaltung der Systemverfügbarkeit und zur Verwaltung von Problemen und Änderungen sind ähnlich, auch wenn jedes Gerät aufgrund seiner spezifischen Merkmale spezielle Probleme aufweisen kann. Zu den wichtigsten Kategorien des NCPI-Managements gehören Störungsmanagement, Änderungsmanagement, Leistungsmanagement und Verfügbarkeitsmanagement. Durch das Umsetzen der vorgeschlagenen Strategien kann das ITIL-Rahmenwerk auf alle Aspekte des Datencenterbetriebs angewendet werden. In diesem Dokument wird durch das systematische Identifizieren und Klassifizieren von Benutzerproblemen ein Einblick in die Natur und die Merkmale des NCPI-Managements in unternehmenskritischen Installationen der nächsten Generation gegeben. NCPI Physikalische Infrastruktur hochverfügbarer Netzwerke NCPI ist die Grundlage für IT- und Telekommunikationsnetzwerke. NCPI umfasst: Stromversorgung Kühlung Racks und physikalische Struktur Verkabelung Physische Sicherheit und Brandschutz Management-Systeme Services Weitere Informationen zu NCPI finden Sie im APC White paper Nr. 117, Physikalische Infrastruktur für hochverfügbare Netzwerke: Optimierung des Geschäftswerts Was ist Management? Bei jeder Diskussion über Managementthemen muss zuerst definiert werden, was mit Management gemeint ist. Der Begriff Management deckt sehr Vieles ab, und ohne einen logischen Rahmen kann es zu Abschweifungen kommen. ITIL (Information Technology Infrastructure Library) ist ein solches Rahmenwerk, das von vielen Kunden und Geräteherstellern für das Verständnis der verschiedenen Aspekte des Managements als hilfreich empfunden wird. ITIL ist eine Sammlung von Leitfäden zum Definieren von Modellen für die Planung, Bereitstellung und das Management von IT-Services, die vom British Standards Institute erstellt wurden und Eigentum des UK Office of Government Commerce sind. ITIL ist kein Standard, sondern ein Rahmenwerk, das IT-Organisationen die Tools, Techniken und besten Anwendungsverfahren zur Abstimmung ihrer IT-Services auf ihre Geschäftsziele liefert. IT-Organisationen wählen in der Regel die relevantesten Leitfäden zur Behebung ihrer Geschäftsprobleme aus und setzen diese um. Die von ITIL definierten Kategorien und Richtlinien können sehr hilfreich sein, um die gewünschten Ziele beim Management von IT-Services zu bestimmen und zu erreichen, und werden daher von vielen Software- und Hardwareherstellern wie HP, IBM und Microsoft als Modell eingesetzt. 3

4 Die ITIL-Modelle Service Support (Service-Unterstützung) und Service Delivery (Service-Bereitstellung) bestehen jeweils aus mehreren Prozessen. Sie werden zwar in einführenden Darstellungen als einfach organisiert mit lediglich wenigen Verbindungen gezeigt (wie in Abbildung 1), aus der ITIL-Dokumentation wird jedoch deutlich, dass sämtliche Prozesse durch zahllose Prozessabläufe miteinander verbunden sind. Abbildung 1 ITIL-Prozesse Störungsmanagement Management auf Serviceebene Problemmanagement IT-Dienstnutzermanagement Änderungsmanagement Verfügbarkeitsmanagement Kapazitätsmanagement IT- Finanzmanagement Releasemanagement Konfigurationsmanagement Prozesse im ITIL-Modell Service- Unterstützung (endbenutzerbezogen) Prozesse im ITIL-Modell Service- Bereitstellung (herstellerbezogen) Sämtliche ITIL-Prozesse beziehen sich aufeinander, es müssen aber nicht alle Prozesse und Abläufe analysiert werden. Es reicht aus, diejenigen zu erkennen, die wichtig und relevant für das NCPI-Management sind, um einen Erfolg auf der Nullebene der Datencenterhierarchie zu erzielen. ITIL ist ein umfassendes Rahmenwerk und kann hier nicht vollständig beschrieben werden. Weitere Informationen zu ITIL finden Sie auf der Website In diesem Dokument werden die wichtigsten ITIL-Prozesse für das NCPI-Management beschrieben sowie die Schlüsselprobleme und Voraussetzungen für das effektive NCPI-Management in jedem Bereich herausgestellt. ITIL-Schlüsselprozesse für das NCPI-Management Die meisten ITIL-Methodiken enthalten hilfreiche Vorschläge und beschreiben die verschiedenen verbundenen Prozesse. Die für das NCPI-Management wichtigsten Prozesse werden in Abbildung 2 gezeigt. Im Rest dieses Dokuments werden die Herausforderungen für diese Prozesse beschrieben. 4

5 Abbildung 2 Schlüsselprozesse für das NCPI-Management Kapazitätsmanagement Störungsmanagement Verfügbarkeitsmanagement Änderungsmanagement Herausforderungen beim NCPI-Management in betriebskritischen Installationen Ausgehend vom ITIL-Prozessmodell werden die Herausforderungen und zugrunde liegenden Probleme auf der NCPI-Ebene in vier Tabellen gezeigt, die den vier wichtigsten Prozessen in Abbildung 2 entsprechen. Störungsmanagement Dieser Prozess befasst sich damit, den normalen Servicegrad (entsprechend der Definition in einer Servicegradvereinbarung (Service Level Agreement, SLA) zwischen der IT-Gruppe und dem internen Geschäftsprozesseigentümer) so schnell wie möglich und mit den kleinstmöglichen Auswirkungen auf die Geschäftsfelder des Unternehmens und des Benutzers wiederherzustellen. NCPI und die anderen IT-Geräte sollten überwacht und die auftretenden Ereignisse an einen Störungsmanagementprozess gesendet werden. Dabei kann es sich um ein NCPI-Störungsmanagementsystem oder ein Mehrzweck-Tool, wie z. B. ein Netzwerkmanagement- oder Gebäudemanagementsystem handeln. 5

6 Herausforderungen beim Störungsmanagement Herausforderung Zugrunde liegende Probleme Managementsystem- Ermitteln der physischen Position des Problems und der logischen Auswirkungen Ermitteln des Verantwortlichen für die Problembehebung Festlegen von Prioritäten für die Dringlichkeitsstufe der Störungen Ergreifen der richtigen Maßnahmen zur Wiederherstellung des normalen Servicegrades Eine NCPI-Umgebung besteht aus verschiedenen, miteinander verbundenen Komponenten. Bei einem Problem kann es schwierig sein, rasch festzustellen, wo es aufgetreten ist (z. B. bei einem Problem in der Stromzufuhr zwischen dem Hauptverteiler und dem Netzwerk-Switch im Rack). Die Zuständigkeit für die NCPI-Verfügbarkeit ist häufig auf mehrere Personen verteilt. Dies kann zu überflüssigen oder kollidierenden Maßnahmen führen. Verschiedene Personen sind für unterschiedliche Geräte zu jeweils anderen Zeitpunkten verantwortlich. In wichtigen Systemen wie NCPI-Systemen ist die Verantwortlichkeit häufig hierarchisch strukturiert. Störungen, denen keine Priorität zugewiesen wird, werden uneffizient behandelt. Dies kann zu Ausfallzeiten führen, wenn Ereignisse höherer Priorität nicht bearbeitet werden. Außerdem kann es vorkommen, dass manche Ereignisse (z. B. wenn eine USV nach der Wartung im Bypassbetrieb verbleibt oder ein Filter der Klimaanlage des Computerraums gewechselt werden muss) nicht dringend sind, aber dennoch eine hohe Priorität haben sollten. Eine NCPI-Umgebung enthält verschiedenste Komponenten, von der Stromversorgung über die Kühlung bis zur Netzwerkverkabelung. Wenn ein Ereignis auftritt, verfügt eine Person möglicherweise nicht über genug Fachwissen, um alle Probleme zu beheben. Anzeige auf Systemebene, aus der die Beziehungen zwischen den verbundenen Komponenten und die Auswirkungen der einzelnen Komponentenprobleme ersichtlich sind. Ein System, in dem Benutzerrollen für Benachrichtigungen, Störungen und Behebungszuständigkeit definiert und zugewiesen werden können. Ein Management-Tool, das die zuständige Stelle benachrichtigt, und die Benachrichtigung entsprechend dringlicher gestaltet, wenn keine Behebungsmaßnahmen ergriffen werden. Ein Management-Tool, das den Benutzer von den Auswirkungen, der Dringlichkeit und der Priorität der Ereignisse benachrichtigt, die zu einer Beeinträchtigung der Systemverfügbarkeit führen. Ein System, das die richtigen Maßnahmen vorschlägt und den Benutzer durch die Wiederherstellung des Normalbetriebs führt. Verfügbarkeitsmanagement Dieser Prozess befasst sich mit der systematischen Ermittlung der Verfügbarkeits- und Zuverlässigkeitsanforderungen unter Berücksichtigung der tatsächlichen Leistung. Bei Bedarf werden Verbesserungen vorgenommen, damit IT-Services optimaler Qualität zu vertretbaren Kosten bereitgestellt werden können. 6

7 Nach dem Einrichten der NCPI- muss die Dienstgüte überwacht werden. Besonderes Augenmerk muss dabei auf die möglichen Ausfallzeiten durch defekte Komponenten und deren Auswirkungen auf das Gesamtsystem gerichtet werden. Herausforderungen beim Verfügbarkeitsmanagement Herausforderung Zugrunde liegende Probleme Managementsystem- Erstellen von Verfügbarkeitsberechnungen Erhalten von weiterführenden Warnmeldungen zu bevorstehenden Fehlfunktionen Verwalten und Minimieren der Auswirkungen geplanter Stillstandzeiten Ständiges Verbessern der Verfügbarkeit der Datencenter- Infrastruktur Das Erstellen und Überprüfen der Verfügbarkeitsberechnungen kann schwierig und zeitaufwändig sein. Dies ist aber nötig, um die bisher erreichten Ergebnisse mit dem Servicegrad zu vergleichen, die zwischen der IT-Abteilung und dem internen Geschäftskunden vereinbart wurde. Einfach behebbare Probleme im NCPI- System werden häufig erst bemerkt, wenn eine Fehlfunktion auftritt. Geplante Stillstandzeiten sind in vielen Datencentern notwendig, jedoch können Tools, die diese nicht berücksichtigen, zu zwei negativen Effekten führen: 1. Aufgrund fälschlich ausgegebener Warnungen werden die falschen Maßnahmen durchgeführt. 2. Nach Abschluss der Wartungsmaßnahmen bleiben Geräte im Wartungsmodus (z. B. eine USV im Bereitschaftsbetrieb oder eine Kühleinheit offline). ITIL empfiehlt, die Verfügbarkeit und Infrastruktur ständig zu verbessern, jedoch fehlt oft das dazu nötige Fachwissen. Ein Tool, das Betriebszeit- und Ausfallzeitberichte, Zusammenfassungen der Ausfallzeiten (NCPI- und Nicht-NCPI-Systeme), die Ausfallursachen, die Systemredundanz, die einzelnen Störfälle, Dauer und Zeitpunkt der Störfälle sowie die Wiederherstellungszeit ausgibt. Ein System, das Warnfunktionen und globale Schwellenwerte für die USV- Betriebszeit sowie die Stromverteilerlast bietet (Phase, Akkuladestand und Temperatur / Luftfeuchtigkeit im Rack). Die gelieferten Informationen müssen leicht verständlich sein, damit Sie auch von ungeschulten Personen ohne spezielles Fachwissen verstanden werden. Ein System, das die zeitliche Planung von Wartungsarbeiten ermöglicht. In dieser Zeitspanne dürfen keine Warnungen ausgegeben werden, und danach muss der Benutzer von allen Wartungsbedingungen benachrichtigt werden, die nicht korrigiert wurden. Management-Tools, die eine Risikoabschätzung liefern, aus der die möglichen Verbesserungsbereiche ersichtlich sind, wie z. B. unzureichende Betriebszeit, Optionen zum Hinzufügen von Kühlredundanz, Verlagern der Last auf eine andere Phase und Einbauen von IT-Geräten in ein anderes Rack. 7

8 Kapazitätsmanagement Dieser Prozess befasst sich mit der Bereitstellung der richtigen IT-Ressourcen zum richtigen Zeitpunkt und berücksichtigt dabei die aktuellen und zukünftigen des internen Kunden. Leistung, Kühlung, Rack-Raum und Verkabelung sind beispielsweise IT-Ressourcen, für die das Kapazitätsmanagement durchgeführt werden muss. Für diesen Zweck sind Produktarchitekturen, die den bedarfsgerechten Zukauf dieser Ressourcen im kurzen Zeitrahmen ermöglichen, besser geeignet, als veraltete Architekturen, bei denen die Spezifizierung, Planung, der Erwerb und die Installation in Zeiträumen von Jahren erfolgt. Dies gilt insbesondere hinsichtlich der Gesamtbetriebskosten. Alle NCPI-Managementsysteme müssen in diesem Bereich folgende Herausforderungen bestehen: Herausforderungen beim Kapazitätsmanagement Herausforderung Zugrunde liegende Probleme Managementsystem- Überwachen und Protokollieren aller Änderungen bei den Geräten und der Infrastruktur des Datencenters Bereitstellen von NCPI-Kapazität am richtigen Platz und zum richtigen Zeitpunkt zur Unterstützung kritischer Geschäftsprozesse Wenn dem Datencenter im Laufe der Zeit weitere Geräte hinzugefügt werden, kann die verfügbare Leistungs- und Kühlkapazität überschritten werden. Dies führt zu unnötigen Ausfallzeiten. NCPI-Systeme erfordern Aufmerksamkeit, wenn die USV-Akkus mit der Zeit altern. Die Geschwindigkeit des Alterungsprozesses ist von Faktoren wie Temperatur und Nutzung abhängig. Außer hohen Temperaturen können auch starke Lastwechsel und Impulsbelastungen (selbst wenn die absolute Last innerhalb der Betriebsgrenzwerte liegt) IT-Geräte dauerhaft beschädigen. IT-Aktualisierungen sind dynamisch und schwer voraussagbar. Die geänderten NCPI- Kapazitätsanforderungen werden häufig erst bemerkt, wenn es zu spät ist. Ein System, das die Stromaufnahme jedes Leistungszweiges oder jedes Racks überwacht und die zuständige Person auf eine mögliche Überlastung hinweist. Ein System, das alle USV-Systeme meldet, welche die minimale Betriebszeit unterschritten oder den maximalen Lastgrenzwert überschritten haben. Dadurch wird sichergestellt, dass die Servicegradvereinbarungen eingehalten werden können. Ein System, das die Temperatur und Luftfeuchtigkeit in den Racks überwacht und die zuständige Person benachrichtigt, wenn die gemessenen Werte zu Schäden an den Geräten führen können. Ein System, das die Geschwindigkeit der Temperaturänderungen überwacht. Dadurch wird sichergestellt, dass die IT-Geräte nicht durch rasche Änderungen der Umgebungsbedingungen beschädigt werden. Ein Management-Tool, das Tendenzanalysen liefert und Grenzwertüberschreitungen bei USV-Last, Betriebszeit, Stromverteilung, Kühlung, Rack-Raumnutzung und Patchfeld- Anschlussverfügbarkeit meldet, damit die benötigten Ressourcen rechtzeitig angeschafft und bereitgestellt werden können. 8

9 Herausforderungen beim Kapazitätsmanagement Herausforderung Zugrunde liegende Probleme Managementsystem- Optimieren der physischen Anordnung vorhandener und neuer Geräte Inkrementelles Skalieren der Infrastruktur des Datencenters IT-Geräteänderungen führen manchmal zu einer ineffizienten Platzausnutzung im Datencenter und zu erhöhten Kapital- und Betriebskosten. Wenn die Infrastruktur des Datencenters vergrößert wird, können die neuen Objekte durch Umkonfiguration nur schwer überwacht werden. Lizenzschemata, die nach Datenpunkten berechnen, können zu unvorhersehbaren Problemen auf Kostenseite führen. Ein Management-Tool, das entsprechend dem Leistungs-, Rack-Raum-, Kühlungs- und Verkabelungsbedarf die optimale Platzierung und Anordnung der neuen IT-Geräte empfiehlt. Tools, welche die vorhandenen IT- Infrastrukturinvestitionen berücksichtigen und neue NCPI-Geräte auf eine ökonomisch sinnvolle, schnelle und einfache Weise überwachen. Änderungsmanagement Dieser Prozess befasst sich mit den Methoden und Verfahren zur Durchführung von Infrastrukturänderungen mit den geringstmöglichen Auswirkungen auf die Servicequalität. Er wird für die Optimierung der Betriebsflexibilität immer wichtiger. Um das Verhältnis von geplanter zu ungeplanter Arbeit in einem Datencenter zu maximieren, sind für alle Betriebsaspekte formalisierte Änderungsmanagementprozesse erforderlich. Beispiele für Änderungen, die eine Vorbereitung, Planung, Simulation und Überprüfung nötig machen, sind das Verlagern eines Servers, das Neuverdrahten eines Patchfeldes und der Transport von Geräten von einem wärmeren in einen kühleren Bereich des Datencenters. Alle NCPI-Managementsysteme müssen in diesem Bereich folgende Herausforderungen meistern: Herausforderungen beim Änderungsmanagement Herausforderung Zugrunde liegende Probleme Managementsystem- Hinzufügen, Verlagern und Wechseln von IT- Geräten ohne Auswirkungen auf die Verfügbarkeit Beim Verlagern von Geräten können folgende Probleme auftreten: Stromkreissicherungen werden versehentlich ausgelöst oder USV-Systeme unbeabsichtigt überlastet. Die richtigen Netzstecker sind nicht verfügbar. An den Patchfeldern stehen nicht genügend Datenknoten zur Verfügung. Aufgrund unzureichender Kühlung kommt es zu Hot Spots (Wärmepunkten). In einzelnen Bereichen wird die Wärme nicht ausreichend abgeführt (auch wenn die durchschnittliche Kühlkapazität für den gesamten Raum ausreicht). Es steht nicht genügend Rack-Raum zur Verfügung. Ein Management-Tool mit Planungsfunktionen, um zu gewährleisten, dass das NCPI-System die der IT-Geräteänderungen erfüllen kann. Das Tool muss auch eine optimale Anordnung der vorhandenen und neuen Geräte vorschlagen. Ein Tool, das Maßnahmen zur Planung, Durchführung und Nachverfolgung der Änderungen vorschlägt. 9

10 Herausforderungen beim Änderungsmanagement Herausforderung Zugrunde liegende Probleme Managementsystem- Aktualisieren der Firmware einzelner NCPI- Komponenten Installieren der unterstützten Firmware- Versionen und -Kombinationen in allen NCPI-Komponenten Installieren kompatibler Firmware-Versionen in Ersatzgeräten Wenn Firmware-Aktualisierungen während der normalen Betriebszeit durchgeführt werden, kann es zu Ausfallzeiten und zur Nichteinhaltung der vereinbarten Servicegrade kommen. Firmware-Aktualisierungen enthalten Funktionserweiterungen und Fehlerbehebungen. Sie sind für die Funktionsweise des Gesamtsystems eminent wichtig. Die Netzwerkadministratoren müssen jedoch mehr und mehr Zuständigkeitsbereiche übernehmen, wodurch es immer schwieriger wird, sich über die richtigen Firmware-Versionen aller Geräte auf dem Laufenden zu halten. Dies gilt insbesondere für Systeme, in denen mehrere Komponenten mit unterschiedlicher Firmware miteinander kommunizieren. Wenn Ersatzgeräte in einer modularen Architektur eingesetzt werden, wird die Firmware-Version oder -Kombination möglicherweise nicht unterstützt. Dies führt zu unnötigen Ausfallzeiten. Ein System, in dem die Firmware- Aktualisierungen außerhalb der Betriebszeiten eingeplant werden können. Ein System, das den Administrator von Funktionserweiterungen oder Fehlerbehebungen in der Firmware benachrichtigt und über Funktionen zur Fernaktualisierung der verschiedenen Geräte verfügt. Eine NCPI-Managementlösung, die sicherstellt, dass die Firmware der Ersatzgeräte mit der in den Produktionsgeräten kompatibel ist, und daher nach einem Austausch keine Probleme auftreten können. Der Ausgangspunkt Unsere praktischen Erfahrungen haben gezeigt, dass die meisten Firmen, in denen Aspekte der hier beschriebenen Prozesse umgesetzt werden, ihre Managementstrategie in folgender Reihenfolge entwickeln: 1. Implementieren eines Störungsmanagement-Systems 2. Definieren und Messen der Verfügbarkeitsziele 3. Überwachen und Planen der langfristigen Kapazitätsänderungen 4. Dann Umsetzen der Änderungsmanagementprozesse Die vollständige Implementierung jedes Managementprozesses dauert in der Regel drei bis sechs Monate. 10

11 Ergebnisse NCPI spielt als Fundament für die von ITIL definierten Informationstechnologien, Anwendungen und Prozesse eine wichtige Rolle, um die vereinbarten Serviceanforderungen einzuhalten. Eine auf offenen IT-Systemstandards basierende und in diese integrierte NCPI-Managementlösung muss eingesetzt werden, um unter Berücksichtigung der Gesamtbetriebskosten rasche Änderungen zu verwalten und die gewünschte Verfügbarkeit zu erreichen. Beim Entwickeln, Planen, Installieren und Betreiben jeder NCPI-Lösung sollte besonders darauf geachtet werden, dass alle des Verfügbarkeits-, Störungs-, Kapazitäts- und Änderungsmanagements erfüllt werden. IT-Manager können nur durch die sorgfältige und erfolgreiche Umsetzung dieser Prozesse die Herausforderung meistern, die Verfügbarkeit und Effizienz ihrer IT-Infrastruktur zu optimieren. Sie erhalten dadurch ein flexibleres Datencenter, das dynamisch auf sich ändernde reagieren kann. Quellen APC White paper Nr. 100, Verwaltungsstrategie für die physikalische Infrastruktur von hochverfügbaren Netzwerken Service Support, Service Delivery, ICT Infrastructure Management UK Office of Government Commerce, 2002 Über den Autor: Ted Ives ist Director of Business Development bei APC in West Kingston, RI, und für die Partnerschaftsund Strategieentwicklung verantwortlich. 11