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Im Zusammenhang mit dem Projekt AC4DC entwickelte der Rechenzentrums-Modulhersteller Rittal das Klimatisierungskonzept im modularen, standardisierten Rechenzentrum „RiMatrix S“.
© Rittal
Energieeffiziente Informations- und Kommunikationstechnik
22.07.2014

Durch das neu entwickelte Last- und Powermanagement verbraucht ein optimiertes Rechenzentrum nur etwa halb so viel Energie wie ohne Optimierung.
© Offis

Stromverbrauch von Rechenzentrum halbiert

Ohne Einschränkungen für die Nutzer kann der Stromverbrauch eines Rechenzentrums halbiert werden. Dafür entwickelten Wissenschaftler im Forschungsprojekt AC4DC (Adaptive Computing for Green Data Centers) eine neue Steuerung, welche Server, Kühlsystem und alle anderen Komponenten eines Rechenzentrums optimal aufeinander abstimmt. Dieses ganzheitliche Konzept basiert auf einer Untersuchung von Methoden zur Optimierung des Energieverbrauchs von Rechenzentren.

Während der Abschlussveranstaltung des AD4DC-Projektes erklärte Projektkoordinator Bernd Hanstein, Vice President Product Management IT, beim Anlagenhersteller Rittal: „Die Betrachtung zeigt, dass ein Rechenzentrum bis zu 50 Prozent Energie einsparen kann – und damit auch erheblich zur Senkung des CO2-Austoßes und der Kosten beitragen kann. Rechenzentren müssen dabei so optimiert werden, dass nicht nur die IT-Dienstleistungen bedarfsgerecht bereitgestellt werden, auch die dafür notwendigen Ressourcen müssen energieeffizienter betrieben werden.“
Diese Einsparung ist möglich, wenn alle Komponenten eines Rechenzentrums optimal aufeinander abgestimmt sind. Dazu gehört die Dimensionierung und Softwarekonfiguration der Server, Speicher, Netzwerkgeräte sowie der Kühlsysteme und Stromabsicherung.

Rechenzentren sind Stromfresser

Rechenzentren zählen zu den größten Stromverbrauchern in der Informations- und Kommunikationstechnik (IKT). Gemäß einer Untersuchung des Borderstep-Instituts verbrauchten die etwa 2,4 Millionen Server in Deutschland im Jahr 2012 rund 9,4 Terawattstunden Strom. Das entspricht etwa der Stromproduktion von vier mittelgroßen Kohlekraftwerken. Der Energiebedarf des IKT-Bereiches wächst stetig. So prognostiziert eine im Auftrag des US-amerikanischen IT-Konzerns Cisco erstellte Studie in den nächsten vier Jahren jeweils eine weitere Zunahme des Datenverkehrs um 21 Prozent.
Als Ursache für den hohen Strombedarf von Rechenzentren nannten die Forscher im AD4DC-Projekt vor allem eine immer höhere Leistungsdichte, isoliert optimierte Einzelsysteme sowie ungenutzte Kapazitäten. Auf der Suche nach Einsparmöglichkeiten analysierten sie Endgeräte, einzelne Rechenzentren sowie im Verbund als Gesamtsystem. Ihr Ziel ist eine ganzheitliche Optimierung. Die Forscher nutzten dafür neu entwickelte Methoden, um Rechenlast, Infrastruktur und Daten zu managen - sowohl innerhalb des Rechenzentrums als auch rechenzentrumsübergreifend. Dabei bezogen sie auch die Kapazität von Endgeräten mit ein.

Übergreifendes Managementkonzept erschließt hohes Einsparpotenzial

Die neuen ganzheitlichen Konzepte wurden prototypisch implementiert und zum Beispiel im Rechenzentrum des Zweckverbandes Kommunale Datenverarbeitung Oldenburg (KDO) getestet. Das Optimierungskonzept berücksichtigt Nutzerverhalten, ökonomische Anforderungen, standortbezogene Parameter sowie Energie- und Materialeinsparpotenziale. Die Verbesserungen zielen dabei auf die Server, deren Verbindungsstrukturen, die Datenspeicher, die Klimatisierung und die Energiespeicherung in den Rechenzentren sowie auf Arbeitsplatzrechnern in angeschlossenen öffentlichen und privaten Verwaltungen ab. Diese Bereiche machen zusammen etwa 23 Prozent des Energiebedarfs der IKT in Deutschland aus, das entspricht 13 Terawattstunden pro Jahr.

Last- und Powermanagement

Das neu entwickelte Last- und Powermanagement (LPM) passt die Zahl der aktiven Server an den tatsächlichen Bedarf an. Es steuert zum Beispiel die Live-Migration von Diensten und das Abschalten nicht benötigter Server. Für den Test wurden acht Server mit sogenannten virtuellen Maschinen betrieben. Diese konnten – verglichen mit dem nicht-optimierten Betrieb – 57 Prozent, also mehr als die Hälfte der Energie einsparen (siehe Grafik).

Mit einem entwickelten Verfahren können nicht genutzte lokale Speicher – zum Beispiel von PCs – in Verbindung mit einer externen Speicherung in der Cloud als preiswerte und sichere Backup-Archive genutzt werden. Diese Software-Tools zur Nutzung lokaler Festplatten als Backup-Archiv für kleine und mittelständische Unternehmen werden derzeit in einer Pilot-Anwendung an der Universität Paderborn getestet.

Leitfaden für energieeffiziente IKT

Das Projekt „Adapative Computing for Green Data Centers“, kurz AC4DC, ist eines von zehn Projekten des Technologieprogramms „IT2Green – Energieeffiziente IKT für Mittelstand, Verwaltung und Wohnen“ des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie. Auf Grundlage der Forschungsergebnisse in den Projekten wurde der Green IT-Leitfaden „Energieeffiziente IKT in der Praxis“ entwickelt. Er zeigt, wie sich Energiespar-Maßnahmen in Rechenzentren und an Büroarbeitsplätzen umsetzen lassen.

(gh)

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Adressen

Projektleitung
Rittal GmbH & Co. KG

Links

Projektseite AC4DC

Technologieprogramm IT2Green

IT2Green-Leitfaden (PDF, 1,3 MB)
Energieeffiziente IKT in der Praxis

Cisco-Studie
„Cisco Visual Networking Index Global Forecast and Service Adoption for 2013 to 2018“

EnEff:Industrie
Weblink zum Portal mit Nachrichten und Berichten aus der Forschung für die energieeffiziente Industrie