Arista Networks: Stromsparende Switche
Energieeffizient ist nicht gleich Leistungsverlust
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Hochintegrierter Single-Chip-Lösungen sparen Energie
Für Hersteller, die darauf abzielen, den Energieverbrauch ihrer Switches zu senken, gibt es im Design entsprechend nur einen erfolgversprechenden Weg, um die Energieeffizienz zu optimieren: die Entwicklung hochintegrierter Single-Chip-Lösungen.
Dies wurde beispielsweise bei der 10-Gigabit-Ethernet-Switching-Platform „Arista 7150S“ umgesetzt. Im Vergleich mit anderen Top-of-Rack-Switches ist sie mit 350ns Latenz deutlich schneller, benötigt nur einen Bruchteil der Energie pro Port mit Leitungsgeschwindigkeit und bietet darüber hinaus noch viele weitere Funktionen, welche im Rechenzentrum benötigt werden.
Herkömmliche ASIC-Designs werden nie in der Lage sein, auch nur annähernd die gleiche Leistungseffizienz zu erreichen. Wer dies versucht, kann auch ausprobieren, einen modernen Computer mit einzelnen Transistoren zu konstruieren und zu bauen.
Strom wird vorwiegend von den Chips und den Lichtwellenleitern konsumiert und in zweiter Linie von den Leistungsumwandlungseinheiten, obwohl in diesem Bereich bereits viele der angedachten Fortschritte umgesetzt wurden. Um den Stromverbrauch zu reduzieren, müssen mehr integrierte Schaltkreise eingesetzt werden. Zudem arbeiten Silizium-Photonik-Chips mit Lichtwellenleitern effizienter als herkömmliche Laser-Transceiver.
Rund 70 Prozent der Energieoptimierung lässt sich über das Chip-Design bewerkstelligen -- der Rest ist harte Arbeit, die sich über das gesamte Systemdesign erstreckt. So verfügt der Arista 7500 über eine Front-to-Rear-Luftführung, die den Betrieb auch in großen und schmalen Racks erlaubt, aber keine S-förmigen Verwirbelungen wie die meisten vergleichbaren Systeme erzeugt. Durch die Vermeidung dieser Switch-internen Turbulenzen kann mit weniger Ventilatorenleistung eine gleichmäßigere, leistungsmäßig jedoch identische Kühlung erreicht werden.
Die FAN-Module haben dadurch nicht nur weniger zu tun als in herkömmlichen Systemen, sie werden zudem über eingebettete Sensoren für die Umgebungstemperatur und den aktuellen Auslastungsfaktoren des Geräts in ihrer Umdrehungsgeschwindigkeit variabel angepasst. So wird die Rotationsgeschwindigkeit des Lüfters automatisch vom System angehoben, wenn höhere Leistungsabforderungen oder Umgebungstemperaturen eine erhöhte Kühlleistung diktieren. Last, but not least sind die modernen Switches mit Netzteilen ausgestattet, welche die Gold-Zertifizierung der Climate-Savers-Computing-Initiative erreichen und bei der Umwandlung von Wechselspannung zu Gleichspannung bei einem Wirkungsgrad von mehr als 90 Prozent die Umwandlungsverluste minimieren.
Auf der anderen Seite zählt nicht nur der reale Stromverbrauch der Netzwerkkomponenten, der die Betriebskosten beeinflusst, denn es entstehen neben der aufzubringenden Kühlleistung noch weitere Folgekosten. So gibt es aufgrund der steigenden Leistungsdichte inzwischen Kunden, für die der bereitgestellte Strom pro Rack nicht mehr ausreicht, um dieses komplett zu bestücken. Die Aussicht, durch den Einsatz energiesparender Komponenten alle Einschübe belegen zu können, um in der Summe kompaktere und in den laufenden Kosten dadurch sparsamere Lösungen zu realisieren, ist gewiss ein Kaufanreiz. Weiterhin sind für die Notstromversorgung verbrauchsoptimierter Switches weniger Kapazitäten einzuplanen, entsprechend können Notstromaggregate und USVs kleiner dimensioniert werden. Und letztlich schafft auch eine hohe Leistungsdichte die Voraussetzung für eine Konsolidierung, die neben den rein technischen Aspekten zusätzliche Möglichkeiten zur effizienteren Energienutzung bietet.
- Energieeffizient ist nicht gleich Leistungsverlust
- Hochintegrierter Single-Chip-Lösungen sparen Energie
- Energieverbrauch runter, Leistung rauf
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