Energieressourcen effizient verwalten
Grünes Power-Management
Für viele IT- und Facility Manager steht heute die Frage der Rechenzentrumseffizienz im Fokus. Für mehr Einblick ist der erste Schritt der Prozess der Messung. Dabei beginnt jedoch auch das Malheur. Jüngste Studien haben gezeigt, dass Manager nicht sicher sind, was gemessen werden kann und mit welcher Genauigkeit. Oft kommen nur sehr ungenaue Tools zum Einsatz, um das Problem in den Griff zu bekommen. Dies wiederum belastet die Ausgaben und behindert Administratoren bei der Einrichtung eines effizienten Rechenzentrums.RZ-Verantwortliche sind in der Lage, viel sinnvoller zu planen und zu wirtschaften, je mehr sie über detaillierte Informationen zu ihrer Betriebsumgebung verfügen. Wer sich also rechtzeitig um ein effizientes Energie-Management kümmert, hat den ersten "grünen" Schritt bereits getan. Angesichts steigender Energiepreise und der Unsicherheit bezüglich der weltweiten Verfügbarkeit von Energie fokussieren die Führungsetagen in Unternehmen mehr denn je die effiziente Verwaltung und das Einsparen von Stromkosten. Gerade in Rechenzentren nimmt diese Problematik einen hohen Stellenwert ein. Untersuchungen zeigen, dass in einem Betrieb mit hohem IT-Einsatz der Verbrauch des Rechenzentrums bis zu 25 Prozent des Gesamtenergieverbrauchs betragen kann.
In Datacentern ist zudem eine weitere Kette von Ereignissen zu beobachten: Aufgrund der zunehmenden Nutzung von Blade- und Virtualisierungstechnik nimmt auch die Server-Dichte rasant zu. Daraus resultiert unter anderem ein Temperaturanstieg, wodurch dann die HVAC-Systeme, die in den Datacentern für Kühlung sorgen, zunehmend ausgelastet sind. Dadurch steigen wiederum die Energiekosten - ein Umstand, der vielen IT-Verantwortlichen Sorgen bereitet, da sich diese Kosten durchaus zu einer nicht mehr tragbaren Belastung entwickeln können. Nicht zuletzt behindern sie bereits geplante Green-IT-Maßnahmen umweltbewusst denkender Unternehmen.
Die allumfassende Lösung trägt für viele den Namen "Green IT". Der Begriff ist jedoch leicht fehlinterpretierbar, denn auf den ersten Blick ist die IT nicht "grün", und das nicht nur aufgrund des steigenden Energieverbrauchs. Gleichwohl verfügt die IT über "grünes" Potenzial. Klar ist: Sollen die Energiekosten gesenkt werden, ohne die Verfügbarkeit der IT-Geräte zu gefährden, sind die Überwachung von Stromverbrauch und Temperatur des Rechenzentrums sowie die Anpassung von Heizung, Kühlung und Luftführung unerlässlich. Doch wo sollte man als zukunftsorientiertes Unternehmen ansetzen? Welche Tools stehen zum Erfassen der Daten zur Verfügung, die zur Ausarbeitung eines effizienteren und "grüneren" Rechenzentrums benötigt werden?
Angst vor zu hohen Investitionen
Deutsche Bank Research und das Green-IT-Beratungsbüro beim Bitkom haben im vergangenen Jahr Anbieter und Anwender zum Thema Green IT befragt. Dabei zeigte sich, dass nur 26 Prozent der befragten Unternehmen derzeit den Drang verspüren, in Green-IT-Projekte zu investieren. Als Gründe für derartige Maßnahmen werden häufig die Hitzeentwicklung im Server-Raum sowie die steigenden Energiekosten genannt. Bei der Umsetzung "grüner" IT-Projekte hindern die meisten Unternehmen das hohe Investitionsrisiko (43 Prozent) und die bislang noch unzureichende unternehmensinterne Erfahrung in diesem Bereich (33 Prozent).
Auf Basis der Erhebungen kommen Deutsche Bank Research und das Green-IT-Beratungsbüro zu folgender Empfehlung: "Jeder Optimierung sollte ein ausführliches Monitoring der Energieverbräuche vorausgehen. Wenn diese Analysen über einen längeren Zeitraum vorgenommen werden, lassen sich auch versteckte Energieverbräuche und Lastspitzen an Wochenenden und nachts aufdecken."
Als die Energieverwaltung noch einen geringen Stellenwert hatte, verließen sich IT-Manager bei der Ermittlung des Gesamtenergieverbrauchs eines Rechenzentrums auf einfache Berechnungen, die auf den Leistungsangaben für die jeweiligen Geräte basierten. Darüber hinaus sagten viele Branchenanalysten wie Gartner bereits vor Jahren deutliche Energiedefizite voraus. Einige Unternehmen verfügen über die nötige Flexibilität, mit ihren Rechenzentren auf Orte mit einer verlässlicheren und günstigeren Energieversorgung auszuweichen. Dem größeren Teil der Unternehmen ist dies jedoch schlicht nicht möglich. Geschieht nichts gegen diese Defizite, bedeutet dies, dass sich IT-Manager oder Leiter von Rechenzentren im Falle einer unzureichenden Energiemenge zu Spitzenzeiten mit einer schwierigen Entscheidung konfrontiert sehen: Welche Anwendungen sind zugunsten anderer zu vernachlässigen, um den allgemeinen Betrieb aufrechtzuerhalten?
Ungefähre Messwerte sind nicht die Lösung
Aufgrund der stärkeren Sensibilisierung für Energieprobleme und der Verfügbarkeit von Tools für exakte Messungen sollten sich IT-Administratoren und Leiter von Rechenzentren nicht mehr auf die Herstellerangaben zum Energieverbrauch der Geräte verlassen und anerkannte Branchenannahmen berücksichtigen. Ungefähre Werte waren in der Vergangenheit ausreichend, angesichts der drohenden Energiekrise genügen die daraus oft abgeleiteten Schätzwerte heutzutage nicht mehr. Nur die Messung an den einzelnen Servern gibt Managern die Möglichkeit zur exakten Ermittlung des Energieverbrauchs des jeweiligen Geräts. Diese genauen Zahlen können dann zur Planung und Erzielung einer höheren Energieeffizienz dienen. Die Erkenntnisse, die durch die Echtzeitüberwachung der einzelnen Server gewonnen wurden, ermöglichen IT-Administratoren eine bessere Verwaltung und geben ihnen größere Sicherheit bei der Entscheidung, welche Geräte sich abschalten lassen. Eine Grundlage dafür bilden folgende Punkte:
Das Ermitteln inaktiver Verarbeitungsgeräte,
das Ermitteln von Verarbeitungsgeräten mit geringer Effizienz (also Geräte mit hohem Energieverbrauch und geringer Rechenleistung) und
die Optimierung der Kapazitätsplanung anhand der Konzeptleistung für die gesamte Infrastruktur zur Energiesicherung und -verteilung sowie zur Kühlung.
Zwar geben Server-Hersteller auf dem Typenschild jedes Servers einen Energieverbrauchswert an. Administratoren von Rechenzentren wissen jedoch, dass es sich hierbei um einen "Worst Case"-Wert handelt. Für gewöhnlich erreicht der Energieverbrauch eines Servers niemals den angegebenen Wert. Deshalb ist eine einfache Methode zum Erhöhen der Server-Dichte, die Herstellerangabe zum Energieverbrauch, abhängig von der Auslastung des Servers, um einen bestimmen Prozentsatz zu verringern.
Wie lassen sich also diese Kennzahlen auf effiziente und exakte Weise ermitteln? Dabei gibt es mehrere Ansätze, bei denen es jedoch einige wesentliche Aspekte zu beachten gilt. Eine Möglichkeit ist der Einsatz von Messgeräten für Zweigstromkreise sowie die Messung des Stromverbrauchs von Einzelgeräten. Bei Ersteren handelt es sich um elektrische Geräte zum Messen des aktuellen Stromverbrauchs aller Stromkreise, die über eine elektrische Schalttafel abgewickelt werden. Nähert sich der Stromverbrauch dem Auslösewert der Sicherung, informiert das System die Anwender darüber. Dies ist besonders wichtig in Rechenzentren, in denen sich beispielsweise zusätzliche Server in einen Stromkreis einbinden lassen, der sich ohnehin bereits an seiner Kapazitätsgrenze bewegt. Messgeräte für Zweigstromkreise messen ständig den Stromverbrauch für alle Stromkreise und gewährleisten, dass eine Benachrichtigung erfolgt, bevor eine Sicherung ihre Belastungsgrenze erreicht.
Eine Alternative sind Aggregatoren für Umgebungswerte von Rechenzentren. Diese sind speziell darauf ausgerichtet, relevante Informationen zum Stromverbrauch sowie andere Umgebungswerte für das Rechenzentrum zu sammeln. Die gesammelten Informationen konsolidiert und analysiert das System, um RZ-Leitern fundierte Details hinsichtlich des Stromverbrauchs der IT und der Geräte des Rechenzentrums zu liefern.
Die effizienteste und vom Informationsgehalt detailreichste Methode ist allerdings der Einsatz intelligenter PDUs für Server-Schränke. Mithilfe dieser PDUs erhalten IT-Mitarbeiter die Möglichkeit, den Stromverbrauch jedes beliebigen Servers, jeder Speichereinheit sowie jedes anderen IT-Geräts zu überwachen. Dadurch lassen sich Geräte ermitteln, die zu wenig ausgelastet sind, sowie Geräte, die sich ihrer maximalen Auslastung nähern oder diese überschreiten. Insgesamt ist der Stromverbrauch auf der kompletten Rechenzentrumsebene überprüf- und steuerbar.
Eine intelligente Server-Schrank-PDU ist über einen Webbrowser oder eine Befehlszeilenschnittstelle per Remote-Zugriff steuerbar. Derartige PDUs messen den Stromverbrauch sowohl auf PDU- als auch auf Anschlussebene. Sie unterstützen Warnhinweise, die auf benutzerdefinierten Grenzwerten basieren, und bieten Sicherheit durch Kennwörter, Authentifizierung, Autorisierung und Verschlüsselung. Darüber hinaus verfügen PDUs über zahlreiche Funktionen für das Umgebungsmanagement. Einige Modelle sind sehr flexibel anpassbar, unterstützen die neuesten Branchenstandards wie SNMP TRAPs/SETs/GETs, IPMI, SMASH CLP und lassen sich problemlos in bestehende Unternehmensinfrastrukturen, beispielsweise LDAP?, Active-Directory?, RADIUS- und NFS-Server, integrieren.
Berechnung der Energieeffizienz
Dennoch können diese Tools ihr volles Potenzial nicht entfalten, wenn das zugehörige Modell lediglich auf einer statischen Umgebung basiert. Denn Rechenzentren sind dynamisch. Die Auslastung der Server ist nicht konstant, wodurch sich auch die Werte für Stromverbrauch und Wärmeentwicklung/-abführung ändern. Dies erfordert wiederum die angemessene Kühlung bestimmter Server-Schränke oder Computerreihen. Somit besteht der nächste Schritt in der Ermittlung der Energieeffizienz des Rechenzentrums. Dies geschieht ansatzweise mittels der Berechnung des so genannten PUE-Wertes (PUE = Power Usage Effectiveness).
Der PUE errechnet sich aus dem Gesamtstromverbrauch des Rechenzentrums dividiert durch den Stromverbrauch der IT-Geräte. Der erste Wert steht in dieser Gleichung für die elektrische Energie, die für den Betrieb des gesamten Rechenzentrums - also für Server, IT-Geräte, Beleuchtung, Kühlung, Lüftung etc. - benötigt wird. Der "Stromverbrauch der IT-Geräte" steht für die elektrische Energie, die ausschließlich für die Server und die IT-Geräte nötig ist. Der PUE-Wert kann zwischen 1,0 und unendlich liegen. Ein an 1,0 grenzender PUE-Wert bedeutet hundertprozentige Effizienz. In diesem Fall würde also die gesamte Energie für die IT-Geräte genutzt werden. Aktuell liegen noch keine umfassenden Daten vor, anhand deren sich der tatsächliche Bereich des PUE-Werts für Rechenzentren ableiten ließe. Vorläufige Untersuchungen deuten jedoch darauf hin, dass viele Rechenzentren einen PUE-Wert von mindestens 3,0 aufweisen; mit dem richtigen Konzept sollte jedoch ein PUE-Wert von 1,6 erreichbar sein.
Software für das Power-Management
Um Energieressourcen im Rechenzentrum effizient einzusetzen, können Datacenter-Manager zum Beispiel auf den Einsatz einer Power-Management-Software zurückgreifen. Sie sammelt und analysiert Daten wie etwa den kWh-Verbrauch oder die Temperatur im Rack und führt zudem detaillierte Thermalanalysen durch. Darüber hinaus ermöglicht eine gute Software die kontrollierte Remote-Abschaltung ungenutzter Server, wodurch sich bis zu 25 Prozent Energiekosten einsparen lassen.
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