Data-Center-Performance-Management
Mehr Durchblick im RZ
Wie energieeffizient ein Rechenzentrum arbeitet, drücken Kennzahlen aus wie Power Usage Effectiveness (PUE) oder Data Center Infrastructure Efficiency (DCIE). Das Problem ist, dass viele IT-Manager gar nicht wissen, wie viel Strom die einzelnen Komponenten verbrauchen und ob sie im RZ optimal platziert sind. Abhilfe schaffen Lösungen für das so genannte Data-Center-Performance-Management (DCPM).Das Kernproblem besteht für IT-Manager darin, dass es für sie schwer ist, valide Daten über den Energiebedarf der Komponenten im RZ zu erhalten. Häufig reduziert sich die Analyse darauf, die Angaben der Hersteller zu addieren, die diese zum Stromverbrauch der Server, Storage-Systeme und Netzwerkgeräte machen. Daraus ergeben sich allerdings nur "Pi mal Daumen"-Werte, auf deren Grundlage sich die Effizienz eines Rechenzentrums nicht optimieren lässt.
PUE-Werte ermitteln
Die Effizienz von Rechenzentren wird derzeit meist mithilfe der Kennwerte PUE und DCIE ermittelt (siehe Kasten). Beide wurden vom Green Grid Consortium definiert und sind mittlerweile weltweit als Maßstab akzeptiert. Der PUE-Wert der meisten Rechenzentren in Deutschland beträgt nach Angaben von HP und Fujitsu im Schnitt zirka 1,6 bis 2,0. Das bedeutet, dass man einem RZ 1,6 bis 2,0 Watt zuführen muss, damit bei den IT-Systemen 1 Watt "ankommt". Die restlichen 0,6 bis 1 Watt sind für die Klimatisierung, Beleuchtung und andere Verbraucher aufzuwenden. Nur RZs der neuesten Generation erreichen einen PUE-Wert von 1,1 bis 1,2.
Um PUE- oder DCIE-Daten zu ermitteln, ist es zunächst notwendig, den gesamten Energiebedarf des RZs zu erfassen. Dieser zeitaufwändige und fehlerträchtige Prozess lässt sich mithilfe einer DCPM-Lösung deutlich vereinfachen. Ein DCPM-System nutzt die Informationen, die Komponenten wie Stromzähler, Stromversorgungen, Kühlsysteme, Pumpen und Beleuchtungssysteme bereitstellen, um den gesamten RZ-Stromverbrauch zu ermitteln. Teilweise werden diese Daten über SMTP (Simple Network Transport Protocol) oder spezielle Applikationen bereitgestellt. Diese Messwerte lassen sich mit Daten aus anderen Informationsquellen kombinieren, darunter Excel-Tabellen oder die erwähnten Informationen aus den Produktdatenblättern der Hersteller.
Der zweite Schritt besteht darin, den Stromverbrauch der IT-Systeme zu ermitteln. Dazu zählen Server, Switches, Speichersysteme und andere Netzwerkkomponenten. Wichtig bei dieser Bestandaufnahme ist es, auch virtualisierte Komponenten (Server, Storage, Netzwerk) mit zu erfassen. Auf Basis beider Informationen - Stromverbrauch des RZs insgesamt und der IT-Ausrüstung - lassen sich PUE und DCIE ermitteln. Ein weiterer Vorteil einer solchen Inventur: Sie bringt ans Tageslicht, wie viele ungenutzte Server im RZ vorhanden sind. Nach einer Studie des Green Grid Technical Forums von 2010 zählen in einem RZ im Schnitt zehn bis 15 Prozent der Server-Systeme zur Kategorie der "Waisenkinder". Solche Rechner verbrauchen unnötig Strom und Kühlleistung, ohne einen Gegenwert zu liefern.
Geplante Änderungen im Vorfeld durchspielen
Auf Grundlage dieser Daten lassen sich Maßnahmen planen, um die Energieeffizienz und Umweltverträglichkeit eines Rechenzentrums zu verbessern. Problematisch ist es, wenn solche Änderungen nach dem Prinzip "Trial and Error" erfolgen. Racks testweise an anderen Standorten im RZ zu platzieren oder "mal schnell" eine Hot Zone einzurichten, ist aufwändig, fehlerträchtig und kann zu Störungen des Betriebs führen. Effizienter ist es, geplante Änderungen mit DCPM-Tools im Vorfeld zu simulieren. Dies setzt allerdings voraus, dass die Software virtuelle Modelle aller IT-Komponenten erstellt, zum Beispiel von Racks, Kühlsystemen und Stromversorgungen. Der Planer kann dann am Bildschirm prüfen, welche Auswirkungen Änderungen haben: Ob die Stromversorgung ausreicht, wenn ein weiteres High-Density-Rack in einem bestimmten Bereich aufgestellt wird, ob es zu Überhitzungsproblemen kommt oder wo im RZ noch Raum für ein Server-Cluster ist.
Wichtig ist, dass diesen Planspielen reale Daten zugrunde liegen, also Messungen des tatsächlichen Stromverbrauchs sowie der realen Auslastung und Wärmeentwicklung von IT-Systemen und der dazu gehörigen Hilfssysteme wie Stromversorgung und Kühlung. Diese Baseline-Messungen sollte man über einen längeren Zeitraum hinweg durchführen. Dies stellt sicher, dass die Software auch Ausnahmesituationen wie etwa Lastspitzen berücksichtigt. Nicht nur in der Planungsphase, sondern auch im laufenden Betrieb ist es wichtig, Daten wie Server-Auslastung, Stromverbrauch, Wärmentwicklung und Kühlleistung in Echtzeit zu überwachen. Dies schützt nicht nur vor bösen Überraschungen, sonder diese Informationen lassen sich auch für die Kapazitätsplanung heranziehen. So sind DCPM-Programme in der Lage, Szenarien auf Basis von Ist- und Soll-Daten durchzuspielen. Soll beispielsweise die Rechenleistung des RZs im kommenden Jahr um fünf Prozent steigen, errechnen die Tools, ob die vorhandenen Server-Kapazitäten, Stromversorgungen, USV und Kühlkapazitäten ausreichen - unter Berücksichtigung der Grenzwerte, die die Hersteller der einzelnen Komponenten vorgegeben haben.
Kontrolle im laufenden Betrieb
Dies geht weit über eine reine Messung und Optimierung der Energieeffizienz hinaus. Denn ein Schwachpunkt des PUE-und DCIE-Ansatzes ist, dass er Faktoren wie die RZ-Produktivität und -Auslastung nur unzureichend berücksichtigt. Eine höhere IT-Effizienz, bedingt durch Server- oder Storage-Virtualisierung, führt beispielsweise nicht zu einem besseren PUE- oder DCIE-Faktor. DCPM-Suiten berücksichtigen dagegen solche Punkte. Sie liefern dem IT-Verwalter daher ein präziseres Bild. Was in einem ersten Schritt zu tun ist, zeigt der Kasten links.
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