Der Energieverbrauch der IT-Infrastruktur rückt angesichts steigender Energiepreise in den Mittelpunkt. Um die Kosten im Zaum zu halten, bestehen mehrere Ansatzpunkte: der Einsatz energiesparender Serversysteme, die Ausrichtung des gesamten Data Centers an energiesparenden Konzepten und die Reduzierung von Serverhardware durch Virtualisierung. In diesem Beitrag wollen wir alle drei Ansätze mit ihren Möglichkeiten, aber auch den Anforderungen an die Verwaltung darstellen.
Green-IT ist derzeit ein Hype-Thema und mag als Schlagwort klingen, fußt aber, aufgrund steigender Energiepreise, durchaus auf Fakten. Nicht nur, dass sich der Preis für Energie in den letzten Jahren drastisch erhöht hat, es steigt auch der Verbrauch der Systeme. Und schließlich nimmt der gesamte Themenkomplex des schonenden Umgangs mit den Ressourcen einen immer wichtigeren Stellenwert ein. Die gesellschaftlichen und politischen Diskussionen um steigenden Ölpreis, CO2-Austoss, Hybridautos, den Energieverbrauch der Rechenzentren oder mehr allgemein der Umweltbilanz werden schon bald Rückwirkungen auf die Rolle und Bedeutung der IT-System haben. In Kalifornien etwa gewähren die Energieanbieter bereits heute Nachlässe beim Einsatz von energiesparenden Rechenzentrumskomponenten. Wenngleich diese Bemühungen ihre Nachhaltigkeit noch beweisen müssen , den Anstieg des IT-Einsatzes im Generellen werden sie nicht bremsen können .
Ob Gesundheitskarte, Vorratsdatenspeicherung, Terrorabwehr, Basel-II, lebenslange Steuernummer, ausgefeiltere BI-Auswertungen, zielgruppenbezogenes Marketing, modernere Kommunikationstechniken mit voluminösen Daten oder schlicht neuere Betriebssysteme – sie alle werden das Volumen der Datenspeicherung und Rechenleistung auch in Zukunft in die Höhe treiben. Gleichzeitig geraten immer mehr Rechenzentren an den Rand ihrer Kapazität. Laut einer Untersuchung der Gartner Group stoßen bereits in den kommenden zwei Jahren bis zu 50 Prozent der Rechenzentren an die Grenzen ihrer Leistungsfähigkeit. Und dies gleich mehrfach. Der Engpass zeigt sich zum einen in einem ein schlichten Platzproblem für neue Geräte. Daneben treten Versorgungprobleme hinsichtlich der benötigten Energie auf. Ein dritter Aspekt ist die benötigte Kühlleistung, die neue Kühlsysteme erfordert und sich wiederum in höherem Energiebedarf niederschlägt. Bereits heute wird der Großteil der zugeführten Energie nicht für den Betrieb der IT-Baugruppen sondern für deren Kühlung aufgewandt.
Aufgrund der Ausweitung des Bedarfs für IT und der steigenden Kosten oder gar harten Limitierungen, die eine schrittweise Ausweitung der IT-Dienste gar unmöglich machen, führt in Zukunft kein Weg an der effizienteren Nutzung von Strom vorbei. Diese liegt, analog zu den oben genannten Engpässen, vor allem in drei Bereichen:
Um den Energieverbrauch der Serversysteme zu senken muss deren Architektur dahingehend verändert werden, dass sich alle Komponenten an den Anforderungen der Energieeffizienz orientieren. Dies beginnt bei der Auswahl der elementaren Baugruppen, wie etwa der Speicherbausteine, Festplatten oder Netzwerkverbindungen, setzt sich fort in der Auswahl effizienter Netzteilen, dem Design der Rechnersysteme und endet schließlich bei intelligenten Provisionierungskonzepten zur dynamischen Bereitstellung der Rechenleistung für die Applikationen. HP hat daher seine gesamte neue Server-Reihe, wie etwa die Integrity-Modelle, konsequent auf energiesparenden Betrieb ausgelegt und im Design der Rechner berücksichtigt. Eine zentrale Rolle nehmen dabei die Prozessoren ein. Hierbei setzt man nun konsequent auf die Itanium-Reihe von Intel. Durch die Hinwendung zur Multicore-Technik, die auf ein Mehr an Rechenkernen bei gleichzeitiger Beibehaltung der Taktfrequenz setzt, reduziert man die benötigte Energie erneut. So senkte Intel beispielsweise den Energieverbrauch des Dual Core-Itanium auf 104 Watt. Gegenüber dem Single Core-Modell mit 130 Watt entspricht dies einer Reduzierung des Stromverbrauchs um nahezu 30 Prozent bei einer gleichzeitigen Verdopplung der Rechenleistung auf zwei Kerne. Parallel dazu verzichtet man auf eine weiterer Erhöhung der Taktfrequenz der Systeme, denn jeder Takt bedeutet Stromfluss, also Energieverbrauch. Je niedriger die Taktung der Systeme, umso geringer ist der Energieverbrauch. Dies darf natürlich nicht auf Kosten der Leistung für die Applikationen und damit der Benutzer geschehen, sondern soll unnütze Taktzyklen bei nicht ausgelasteten Systemen reduzieren. All diese Maßnahmen zur Energieeinsparung können aber nur im Verbund mit den Betriebssystemen, den Applikationen und der Verwaltungssoftware greifen. Daher ist der gesamte Software-Stack in der HP-Verwaltungssoftware, dem Virtual Server Environment (VSE), darauf ausgerichtet.
Die stringente Orientierung an energiesparenden Konzepten der HP-Server setzt sich im Design der Blade-Systeme (Enclosure) und den darin eingebetteten Blade-Server und weiteren IT-Baugruppen fort. Anders als bei den traditionellen Serversystemen, die jeweils ein eigenes Netzteil mit Lüfter aufweisen, stellt diese Systeme eine zentrale Stromversorgung für alle Baugruppen bereit und reduziert somit den Energiebedarf an der Quelle. Ähnliches gilt für das Design hinsichtlich der Lüfter oder Netzwerkverbindungen. Flankierend dazu steht die Optimierung des Luftstroms zur Kühlung und Abfuhr der Abwärme. Die Systeme sind somit autark im Betrieb und in seinen Leistungen optimiert. Sie stellen damit ein kleines optimiertes Rechenzentrum in einem Gehäuse dar. Im Gegensatz zum Neuaufbau eines vollständigen Rechenzentrums schaffen sie einen optimierten Mikrokosmos der IT.
Die größte Einsparung aber bringt jener Rechner, der, weil nicht mehr benötigt, gänzlich abgeschaltet wird. Dies wiederum führt zu den Techniken der Virtualisierung. Sie ermöglicht die Konsolidierung mehrerer physischer Server auf Wenige. Nach den bisherigen Erfahrungen lassen sich dabei zehn und mehr logische Server in den virtuellen Instanzen eines Servers betreiben, was wiederum Einsparungen von bis zu 90 Prozent nach sich zieht.
All die geschilderten Ansätzen, ob die Optimierung des Aufbaus eines Rechenzentrums oder einer Untermenge wie einem Rack mit mehreren Einschüben, der dynamischen Zuweisung von Rechenleistung an die Nutzer oder Applikationen und schließlich der Virtualisierung von Servern oder IT-Diensten, haben dennoch eine Gemeinsamkeit: die Dynamik auf Veränderungen zu reagieren. Steigende Service-Anforderungen müssen sich letztendlich in einem Mehr an Hardwareleistung wiederspiegeln, egal welcher Ausprägung dies sein mag. Ob es sich dabei um eine Erhöhung der Taktung der CPU, dem Hinzunehmen weiterer CPU-Cores und Bladesysteme oder dem Starten weiterer paralleler Applikationsdienste handelt, spielt aus der Sicht des Benutzers keine Rolle. Für ihn zählt letztendlich nur der geleistete Dienst, der in den Service Level Vereinbarungen (SLA) festgelegt ist. Umgekehrt erlaubt eine sinkende Nachfrage nach den IT-Diensten, wie beispielsweise nachts oder am Wochenende, eine Reduzierung der Rechenleistung. Dieses kann durch niedrige Taktraten, der Abschaltung von Rechnerbaugruppen oder auch einer Anpassung der Zeitscheiben des Schedulers erfolgen.
Damit aber die Rückkopplung von steigender oder sinkender Servicenachfrage überhaupt zu Veränderungen der Rechenleistung führen kann, müssen die Komponenten aufeinander abgestimmt sein. Erst die Kenntnis über eine Erhöhung der Benutzeranforderung, kann zu einer Ausweitung der Rechenleistung, wie beispielsweise der CPU-Taktung, führen. Wenn dies dann wiederum eine steigende Temperatur nach sich zieht, so ist im nächsten Schritt die Lüfterdrehzahl und damit das Kühlvolumens anzupassen. Damit die Optimierung auf allen Stufen greifen kann, müssen physikalische oder logische Sensoren die Istzustände zuverlässig abgreifen. Dies passiert durch die Integration der jeweiligen Module mit dem HP System Insight Manager. Die Sensoren melden dazu die aktuellen Systemzustände an den System Insight Manager, der gesteuert durch Trigger und Schwellwerte die notwendigen Aktionen ergreift bzw. diese im Verbund mit den weiteren Systemtools anstößt.
Hierbei schließt sich wiederum der Kreis zu einer integrierten und umfassenden Verwaltung wie sie HP im VSE bietet. Der Insight Power Manager, eine Komponente des System Insight Manager, liefert die Informationen über den Stromverbauch und Leistung und schafft damit die Grundlage für eine dynamische Leistungssteuerung. Am oberen Ende der Verwaltungsscala steht der global Workload Manager, der in Abhängigkeit der Servicelast die Rechnerleistung austariert.
Der Bedarf für Rechenleistung wird auch in Zukunft steigen. Ebenso die Kosten für Energie. Um daher die Gesamtkosten im Griff zu behalten, werden intelligente Verwaltungssysteme benötigt. Statt eines 7*24*365 Betriebs müssen sich die Verwaltungstools der Zukunft am tatsächlichen Bedarf für Rechenleistung orientieren. Das gesamte Rechnersystem wird damit zu einem geschlossenen Regelkreis. Die macht ausgefeiltere Verwaltungssysteme, etwa wie sie HP im Virtual Server Environment und den Plug-Ins des System Insight Manager bietet, notwendig. Damit lässt sich nicht nur der Energieverbauch der Systeme senken, sondern das Konzept ermöglicht gleichzeitig einen Betrieb der IT-Dienste in Abstimmung mit den Servicevereinbarungen.
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