Im Zuge des Verwaltungsneubaus wurde entschieden, dass das bestehende, alte Verwaltungsgebäude (VGB) kernsaniert werden soll. Da im alten VGB das bisherige Rechenzentrum (RZ) unterbracht war, stand de facto der Aufbau von zwei neuen Rechenzentren (RZ-A und RZ-B) sowie der Umzug des alten RZs bevor. Die beiden Rechenzentren sind räumlich verteilt und liegen daher insbesondere in getrennten Brandabschnitten. Die Verbindung zwischen den RZs ist mit zweimal 144- Adern-9/125-µm Monomode-Glasfasern realisiert, die auf verschiedenen Wegen verlegt sind. Das Rechenzentrum-B ist hierbei nicht, wie man vermuten könnte, ein reines Backup-RZ. Vielmehr ist die Produktion auf beide Rechenzentren verteilt.
Insbesondere sind die Daten über zwei Festplatten-Arrays in einem SAN gespiegelt. Daran angeschlossen sind acht Hochverfügbarkeits-Serversysteme/Cluster. Diese sind verteilt in beiden Rechenzentren installiert. Beide Rechenzentren sind also produktiv und halten für das jeweils andere RZ Backup-Funktionen bereit.
Der Umzug des alten Rechenzentrums in die beiden neuen RZs fand während des Betriebs statt, wobei ein Nahverkehrsunternehmen naturgemäß 24 Stunden sieben Tage in der Woche arbeitet. Das übliche Ausweichen auf Wochenenden stellte demnach keine Lösung dar. Oberstes Ziel war eine Minimierung der Beeinträchtigung des Betriebs bei gleichzeitiger wirtschaflicher Berücksichtigung des Budgets. Zusätzliche Netzwerkkomponenten hätten die Abwicklung des Umzugs sicher beschleunigt. Die Wirtschaftlichkeit solcher Maßnahmen war jedoch fragwürdig, zumal man nach dem Umzug keine Verwendung für solche „Überbrückungskomponenten“ gehabt hätte. So blieb die Wahl zwischen Leihkomponenten oder geeignetem Umzugsdesign.
Man entschied sich für letztere Variante. Dabei kamen vier Phasen heraus, in denen der RZ-Umzug vollzogen wurde, inklusive der Einbindung des Westforums. Für den Aufbau der beiden neuen Rechenzentren sowie zur Integration des neuen Verwaltungsgebäudes „Westforum“ wurde die bisherige Struktur der aktiven Komponenten schrittweise erweitert. Das Ziel war vor allem eine sanfte Migration mit minimaler Ausfallzeit. Bereits vor einigen Jahren hatten sich die Kölner Verkehrs-Betriebe für aktive Komponenten von Extreme Networks entschieden, die den Core im bisherigen Rechenzentrum definierten (zweimal Black Diamond-6808). Zudem waren auch bereits zahlreiche Edge-Devices, also Etagen-Switches, von Extreme Networks im Einsatz (diverse „Summits“).
Im Hinblick auf den Investitionsschutz und zudem hervorragende Erfahrungen mit diesen Komponenten lag es nahe, die zusätzlich benötigten aktiven Komponenten ebenfalls auf Basis von Extreme Networks auszuwählen. Für das Projekt wurden folgende Switch-Komponenten des Herstellers sowie ein zentraler WAN-Router von Cisco im Netzwerk-(Re-)Design berücksichtigt:
Core-Switches, Backbone/ Sekundär-Ebene:
Black Diamond 6808: Switched Gigabit Ethernet (1000Base-SX/LX, Layer 3). Sechs Multilayer Chassis Switches Black Diamond 6808 von Extreme Networks (10-Slot-Chassis, Dual Load Sharing Switch Fabric, passive Backplane). 128 GBit/s non-blocking Layer2/3-Switching. Link Aggregation nach IEEE 802.3ad, Frame Tagging (802.1Q), Unterstützung von Policy Based QoS mit Bandbreitenlimitierung und CoS (802.1p, Diffserv). Skalierbar auf 10/100/1000-MBit/s und 10-GbE-Applikationen. 96 Millionen Pakete pro Sekunde. Vollduplex mit Wirespeed Switching/Routing, inklusive Wirespeed Filtering bis zur TCP/UDP-Port- Ebene.
Server-Switches:
Black Diamond 6808 und Alpine 3808: Switched 10/10/1000 MBit/s. Zur primären Anbindung der Server wurde das Black-Diamond-System eingesetzt. Zur redundanten Serveranbindung steht in jedem RZ das kleinere und daher preiswertere Alpine 3808-System bereit, das in weiten Teilen auf denselben Features wie der Black Diamond basiert. Der Alpine bietet jedoch I/O-Module mit geringerer Port-Dichte sowie eine kleinere Switch-Fabric (64 GBit/s).
Etagen-Switches, Tertiärebene und Cluster-Heartbeat:
Summit48si, Summit200: Switched Fast Ethernet (48 x 10/100Base-TX) mit 2 x GBIC-based 1000BaseX-Uplink. Der Summit48si verfügt über dieselbe Switching-Firmware wie der Black Diamond und das Alpine-System. Das Gerät unterstützt ebenfalls auf allen Ports Wirespeed Layer-3 und besitzt eine non-blocking Switch Fabric. Der Summit200-48 unterstützt ebenfalls 48x 10/100Base-TX sowie 2x 1000BaseT beziehungsweise alternativ 2x mini-GBICbased 1000BaseX-Uplinks. Das Feature-Set ist eine Teilmenge des „i“-Feature-Sets vom Black Diamond, Alpine und Summit-„i“, die Switch-Fabric leistet 13,6 GBit/s non-blocking. WAN-Router: Cisco 7206 VXR: Zur Anbindung von Außenstellen per 2-MBit/s-Fest- und 64- bis 128-kBit/s-Wählverbindung.
Rahmenbedingungen des Netzwerkdesigns
Das entwickelte Netzwerkdesign sowie die Vorgehensweise der Umsetzung basiert auf folgenden Zielen respektive Rahmenbedingungen:
sanfte Migration ohne radikale Änderungen (Minimierung der Downtime)
redundantes Netzwerk-Redesign ohne Single Point of Failure im Core-Bereich
TCP/IP als alleiniges Netzwerkprotokoll
Integration der vorhandenen Netzwerksysteme (Investitionsschutz),
automatische Netzrekonfiguration bei Ausfällen
redundante Serveranbindungen
Realisation eines neuen IP-Adresskonzepts
Ablösung des historisch bedingten, flachen IP-Adresskonzepts und Migration in eine neue Struktur, insbesondere mit getrennten IP-Adressbereichen für Server und Unterverteiler
Der Beginn der Planungen für das Redesgn lag im April 2003. Die Realisation begann im November 2003. Zuerst wurde das Rechenzentrum-A fertiggestellt (Februar 2004) und anschließend das Rechenzentrum-B (März 2004). Das Westforum ist Ende Mai 2004 integriert worden. Der Aufbau der zwei neuen Rechenzentren, der Umzug des vorhandenen RZs sowie die Integration des neuen Verwaltungsgebäudes (Westforum) wurde in vier Phasen unterteilt, welche nachfolgend skizziert sind.
Diese vier Phasen waren durch die Zielsetzung einer kostenoptimierten Umsetzung bestimmt. Hierzu zählt primär der Verzicht auf „Überbrückungskomponenten“. Also vor allem Switch-Systeme, die „nur“ den Umzug erleichtern, jedoch im Endausbau nicht mehr benötigt werden. Im urspünglichen Rechenzentrum des alten Verwaltungsgebäudes „VGB“ standen zwei redundante Core-Switches (Extreme Networks, Black Diamond 6808) an denen Etagen und Server angebunden waren. Zudem war noch ein Xylan-Omni-S/R-Switch im Einsatz, der zur Anbindung der weiteren KVB-Infrastruktur diente.
