Statement: Infrastruktur-Loadbalancing
Energiekosten sparen im Rechenzentrum
Die Bereitstellung von Energie ist in den Rechenzentren zu einem erheblichen Kostenfaktor geworden. Auch wenn die Strompreise noch moderat ausfallen, mittelfristig, darin sind sich die Experten einig, wird Energie immer teurer werden. Höchste Zeit also, den hohen Energiekosten mit geeigneten Maßnahmen entgegenzusteuern.
Die Analysten von Gartner gehen davon aus, dass bereits 2010 das erste Jahr sein wird, in dem diese Kostensteigerung spürbar wird. Eine sich erholende Wirtschaft und der verstärkte Fokus auf Umwelt und Klima seien die Gründe. Solche Einschätzungen rütteln Rechenzentrumsbetreiber auf. Zumal hier die Stromkosten unter steigenden Verarbeitungslasten das erträgliche Maß überschritten haben. Die bisherigen Bestrebungen in Richtung »Virtualisierung« und »Green IT« haben den Anstieg der Betriebskosten lediglich gebremst. Der IT-Stromverbrauch deutscher Rechenzentren hat sich dennoch seit 2000 in etwa verdoppelt. Etwa die Hälfte davon entfällt auf die IT-Infrastruktur.
Doch wie dem steigenden Stromverbrauch entgegensteuern? Dafür sollten im ersten Schritt grundlegende Überlegungen getroffen werden. Die IT-Infrastruktur im Rechenzentrum, wie Klimatisierung, Stromverteilung und -absicherung, sollte so eingerichtet und abgestimmt werden, dass die IT-Dienste für die Geschäftsprozesse mit möglichst wenig Überkapazitäten erbracht werden können. Die Server-Lasten fallen im Verlauf der Woche unterschiedlich aus. Auch im Tag-/Nacht-Vergleich schwankt der IT-Bedarf der Fachabteilungen. Zu Niedriglastzeiten kann die Verarbeitung von Applikationen und Daten auf einen Teil der Server konzentriert werden, die innerhalb benachbarter Schrankreihen angesiedelt sind. Nicht nur, dass Server unter Volllast weit wirtschaftlicher arbeiten als Server unter Teillast. Auch die Klimatisierung und Stromabsicherung kann so zeitweise auf diesen Teilbereich konzentriert werden. Es muss in Summe weniger Kälte erzeugt und weniger Strom bereit stehen. Außerdem arbeiten auch USV-Anlagen unter Volllast deutlich energieeffizienter als unter Teillast.
Werden die RZ-Gewerke als Regelkreise begriffen und gemanagt, kann jedes einzelne Gewerk hinsichtlich des Last-Energiezufuhr-Verhältnisses optimal eingestellt und aufeinander abgestimmt werden. Die Steuerung der IT-Infrastrukturkomponenten erfolgt hierbei durch eine Management-Software. Harmoniert diese Software mit Server- und Energie-Management-Systemen wie von IBM oder Microsoft, lässt sich die Bereitstellung aller IT-Infrastruktur-Ressourcen und damit ihr Energieverbrauch auf das Auslastungsprofil einzelner Applikationen abstimmen. Sobald bei einzelnen Serverschränken oder Schrankreihen tolerable Grenzwerte über- beziehungsweise unterschritten werden, passt die Software die Infrastrukturleistung entsprechend an – beispielsweise die Kältezufuhr an steigende Serveraktivitäten. Dieses automatische Loadbalancing sichert auch die IT-Verfügbarkeit ab. Der Administrator kann benachrichtigt werden, um bei Bedarf regelnd einzugreifen.
Die Management-Software in Verbindung mit der Einzelstrommessung intelligenter Steckdosenleisten erlaubt zudem, die Leistungsaufnahme jeder einzelnen Komponente auszuwerten. Die RZ-Verantwortlichen können sich einen detaillierten Überblick verschaffen, wo innerhalb der bestehenden IT-Infrastruktur Auslastung und Energiezufuhr im Missverhältnis stehen. Das hilft, der Energievergeudung durch Rechner, Klimatisierung und Stromabsicherung gezielt entgegenzuwirken, indem an den Schwachpunkten der Effizienzgrad verbessert wird.
Die gebräuchlichste Kennziffer dieses Effizienzgrades ist der PUE-Wert (Power-Usage-Effectiveness). Er errechnet sich aus dem Quotienten des Stromverbrauchs des Rechenzentrums geteilt durch den Stromverbrauch der IT-Geräte wie Server, Switch-Systeme, Speicher-Systeme etc. Später, im energieoptimierten RZ-Betrieb, kann die Management-Software dazu genutzt werden, um Langzeitanalysen zum Energieverbrauch und Kältebedarf zu erstellen. Das Management und die Optimierung der Regelkreise mit ihren Komponenten kann so vorausschauend an konkreten PUE-Zielgrößen orientiert werden.
Inwieweit sich ein wohl durchdachtes und gut geregeltes RZ in Energieeinsparungen auszahlt, wird anhand realer Anwendungen deutlich. Der Werkzeugbauer Leitz aus Oberkochen hat seine Energiekosten für die Klimatisierung um 70 Prozent reduziert und nun einen PUE-Wert von 1,28 erreicht. Der durchschnittliche Wert liegt in Deutschland bei ungefähr 2. Im RZ der Celler Brunnenbau werden die Server-Schränke nicht nur intelligent geregelt, sondern zusätzlich mittels Geothermie gekühlt. So erreicht über 90 Prozent der eingespeisten Energie die Server – ein fantastischer PUE-Wert von unter 1,1.
Bernd Hanstein ist Hauptabteilungleiter System Solutions Produktmanagement bei Rittal
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