Unersättlich ist keine Option
Von Perry Hayes, Supermicro
Millionen von Rechenzentren weltweit verschleißen jedes Jahr viele Tonnen an Hardware, verbrauchen so viel Strom wie ganze Länder und verursachen so viel CO₂-Emissionen wie die gesamte weltweite Luftfahrtindustrie. Technologische Fortschritte sind zwar schwer vorherzusagen, aber diverse Modelle gehen davon aus, dass der Energieverbrauch von Rechenzentren bis 2030 mehr als 10 % des weltweiten Strombedarfs ausmachen könnte, wenn hier nichts unternommen wird. Ein solches Wachstum würde einen ähnlichen Anstieg sowohl bei den Treibhausgasemissionen als auch beim Elektroschrott bedeuten. Ian Bitterlin, ein führender Experte für Rechenzentren aus Großbritannien, hat überschlagen, dass sich der Energieverbrauch von Rechenzentren alle vier Jahre verdoppelt.
Darüber hinaus hat Informa Engage 2018 hunderte IT-Verantwortliche zu deren RZ-Plänen befragt, und die Ergebnisse sind erstaunlich: Während Rechenzentren derzeit 3 % des weltweiten Stromverbrauchs ausmachen, schafft es das Thema Energieeffizienz beim Bau oder der Anmietung eines neuen Rechenzentrums gerade einmal auf den vierten Platz der Prioritätenliste. Darüber hinaus kennen die meisten Befragten die PUE (Power Usage Effectiveness) ihres Rechenzentrums – das wichtigste Maß für die Effizienz – schlichtweg nicht und halten ihre Datacenter oft auf unnötig niedrigen Temperaturen, wodurch viel Strom verschwendet wird.
Gangbare Lösungswege
Während des letzten halben Jahrzehnts wurden der rasch zunehmende Internet-Verkehr und die damit einhergehende Datenbelastung durch eine Vielzahl neuer Technologien und Designs ausgeglichen – was den Anstieg des Energieverbrauchs in Rechenzentren begrenzt. Das Lawrence Berkeley National Laboratory schätzt, dass der Energieverbrauch um 25 % zurückgehen würde, wenn 80 % der Server in den USA auf optimierte Hyperscale-Infrastrukturen umgestellt würden.
Für Unternehmen, die kein Hyperscale-Rechenzentrum benötigen oder es sich nicht leisten können, ist unterdessen eine neue Kategorie ressourcenoptimierter Systeme für Rechenzentren entstanden. In den letzten Jahren haben sich viele neue Servertechnologien und Rechenzentrumsarchitekturen darauf konzentriert, die Ressourcen und Effizienz zu maximieren und gleichzeitig den Energiebedarf zu minimieren. Diese Lösungen umfassen Designverbesserungen und überdenken den Aufbau von Standardrechenzentren.
Schwarz auf Weiß
Dieser Beitrag ist zuerst in unserer Magazinreihe „Rechenzentren und Infrastruktur“ als Beilage zur iX erschienen. Einen Überblick mit freien Download-Links zu sämtlichen Einzelheften bekommen Sie online im Pressezentrum des MittelstandsWiki.
Großes Potenzial bietet vor allem die Entwicklung effizienterer Kühltechniken. Eine beliebte Lösung ist zum Beispiel ein Standort in kalten oder windigen Klimazonen, wo sich Freikühlung nutzen lässt; eine andere besteht darin, weniger Server eingeschaltet zu lassen, um keine Energie im Leerlauf zu verschwenden. Facebook etwa hat 2014 das System Autoscale erfunden, das die Anzahl der Server reduziert, die in verkehrsarmen Zeiten eingeschaltet bleiben, was eine Energieeinsparung von etwa 10 bis 15 % ermöglicht. Einige Unternehmen wie Google setzen auf künstliche Intelligenz, um ihre internen Kühlsysteme durch Anpassung an Wetter- und Betriebsbedingungen zu optimieren; damit lässt sich der Energieverbrauch für die Kühlung um fast 40 % senken.
Ein entgegengesetzter Ansatz besteht darin, Serversysteme so zu entwerfen, dass sie bei höheren Temperaturen funktionieren: Anstatt die Systeme auf eine bestimmte Temperatur zu kühlen, kann man neuere Hardware bei höheren Temperaturen laufen lassen, ohne die Zuverlässigkeit zu beeinträchtigen. Dies erfordert dann deutlich weniger Kühlung und damit weniger Strom für die Systeme.
Ein weiterer Schwerpunkt liegt darin, den Stromverbrauch effizienter zu gestalten. Eine aktuelle Studie von ControlUp ergab, dass bis zu 77 % der untersuchten rund 148.000 Server mit Hardware überversorgt waren, was den Stromverbrauch im aktiven Betrieb erhöht. Um diesem Problem entgegenzuwirken, empfehlen sich gepoolte Ressourcen, die sich Server zwischen Systemen teilen können.
Nachhaltige Architekturen
Noch eine Neuerung ist das „disaggregierte“ (differenzierte) Systemdesign, das mit dem drei bis fünfjährigen Forklift-Upgrade-Modell (einem Komplettaustausch der Rechner) für Rechenzentren bricht, indem es eine modulare, nachhaltige Infrastruktur ermöglicht, die nur die Aufrüstung bestimmter Elemente notwendig macht. Durch das Zusammenstellen eines Servers mit unabhängig erweiterbaren Subsystemen können Unternehmen viel selektiver und effizienter bei der Wahl dauerhafter Hardware sein. So unterstützt Intel mit seiner neuesten Generation von CPUs stark disaggregierte Systemdesigns, was erheblich zur Verringerung von Elektroschrott beiträgt.
Auch das Center for Environmental Research der NASA nutzt RZ-Lösungen, die im Einklang mit dem Klimaschutz stehen. Lesley Ort vom Global Modeling & Assimilation Office der NASA bemerkt dazu, dass die NASA „das Problem der Treibhausgase nicht verschlimmern will, während wir es gleichzeitig untersuchen.“ Während solche Organisationen Fortschritte bei der Erforschung und Bekämpfung der Umweltprobleme durch Rechenzentren machen, müssen viele Technologieunternehmen die Auswirkungen ihrer Produkte und Dienstleistungen noch in den Griff bekommen.
Der wichtigste nächste Schritt wird darin bestehen, die Unternehmen dazu zu bringen, die Bedeutung und den Nutzen umweltfreundlicherer Rechenzentren zu erkennen. Die Technologien, um diesem zunehmenden Problem zu begegnen, sind vorhanden und einsatzbereit. Sie bieten den doppelten Vorteil, dass sie sowohl die Leistungsfähigkeit optimieren als auch Umweltbelastung zu verringern. Unsere Rechenzentren müssen der Umwelt nicht schaden, wenn wir heute die richtigen Maßnahmen ergreifen.
Perry Hayes ist President und Managing Director bei Supermicro in den Niederlanden, wo der große kalifornische RZ-Ausrüster sein europäisches Standbein hat. Supermicro zählt zu den führenden Server-Anbietern für Rechenzentren, Cloud Computing, Enterprise IT, Hadoop/Big Data, HPC sowie eingebettete Systeme weltweit und achtet dabei konsequent auf umwelt- und ressourcenschonende Konzepte mit Blick auf die Gesamtbelastung für die Umwelt (TCE – Total Cost to the Environment), z.B. mit energieeffizienten MicroBlade-Servern.
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