25.DV-Treffen der MPG, 18.11-20.11. 2008, Paulinerkirche Göttingen
Programmentwurf r2.0
Abstracts
Vortrag: »'Green-IT' @ STRATO / Strategien zur Schonung von Geldbeutels und Umwelt«
Rene Wienholtz
Strato AG
STRATO - ein kurzer Unternehmensüberblick
- Ökologie trifft Ökonomie - warum gerade jetzt?
- Einsparpotentiale
Teil 1: Erarbeitung der Plattform Architektur
Teil 2: Generalüberholung der Server & Speichersysteme
Teil 3: Anpassung der Software zur besseren Ressourcenauslastung
Teil 4: Luftfluss- / Kühlleistungsoptimierung im Rechenzentrum
Teil 5: Wechsel zum Stromlieferanten für regenerative Energiequellen
- Zusammenfassung der Ergebnisse
Ökologie trifft Ökonomie - warum gerade jetzt?
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RZ-Bauten aus der 2000er Ära wurden auf Basis mittlerer System-Energiedichten geplant - das Problem beim Einsatz aktueller Rechner-Technologie heute: leere und gleichzeitig volle Rechenzentren (viel freie Fläche aber voll ausgelastete Klimaanlagen und Trafostationen). Eine Umrüstung im laufenden Betrieb ist allerdings kaum möglich.
ZIEL: Plattform Generalüberholung statt RZ Neu-/Umbau
Ältere hauseigene Software und auch zugekaufte Applikationen sind auf heutige Multicore-/Multithread-Hardware nicht angepasst, da sie zum Zeitpunkt ihrer Entwicklung nicht mit dieser Technologie konfrontiert war. Das Resultat ist teure und moderne Hardware, die nicht optimal ausgenutzt werden kann.
ZIEL: Code Optimierung und Lastverteilung / dyn. Rekonfiguration
Ressourcenpreise für nicht-regenerative Energien werden in den kommenden Jahrzehnten sehr stark steigen Es wird durch gesteigerte Nachfrage auch ein Anstieg der Preise für „Öko-Strom“ zu verzeichnen sein - dieser fällt aber geringer aus, so dass ggf. in 2009 oder 2010 erstmals ein Preis-Gleichstand existieren könnte.
ZIEL: Rechtzeitige Umstellung auf regenerative Energiequellen
Einsparpotentiale
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Einsparungen - Teil 1: Plattform Architektur
(Abbildung STRATO SWH Architektur)
Einsparungen - Teil 2: Generalüberholung der HW
Rechnersysteme:
- Vorher: über 100 Alt-Systeme auf Basis der Sun UltraSPARC-II und -III Chip-Generation
- Nachher: 28 Sun T2000 (T1) und 14 Sun X4200 (x64) Systeme
- Resultat: 73% (!) weniger Stromverbrauch / Hitzeentwicklung und 60% Platzersparnis durch die Generalüberholung
Massenspeichersysteme:
- Vorher: 4 NetApp FAS960c Cluster mit ca. 24 TB Netto Plattenkapazität und NetApp R200 als Festplatten-Backupgerät
- Nachher: 3 NetApp 6070 Cluster mit ca. 51 TB Netto Speicherplatz und einer NetApp 3050 für die Datensicherung
- Resultat: Verdopplung des Platzes sowie der I/O Kapazität bei gleicher Stromaufnahme und Wärmeabgabe
Daher: kein RZ Neu-/Umbau notwendig auf längere Sicht bis zum nächsten erwarteten Technologiezyklus
Einsparungen - Teil 3: Software Optimierung
- Einbau der Möglichkeit zur dyn. Rekonfiguration („Virtualisierung“)
- Systeme können zu jeder Zeit zwischen den Farmen hin- und her- geschoben werden und andere Aufgaben übernehmen
- damit liegt die Gesamtplattform Auslastung fast immer bei 90%
- Einsatz eines neueren Betriebssystems
- allein durch den Einsatz von Solaris 10 anstatt zuvor Solaris 8 konnte mit derselben
Hardware 20% mehr Last bearbeitet werden
- bessere Unterstützung der neuen Hardwareplattform durch Multithreading Kernel und alle anderen Systemapplikationen
- Code Optimierung der Eigenentwicklungen
- der Anteil der selbst entwickelten Software beträgt bei uns ca. 85%
- Optimierungen waren notwendig zur idealtypischen Unterstützung der Sun T1-Architektur
- die Anpassungen waren jedoch zumeist schnell (oftmals nur durch Neu-Übersetzung des Codes) getan
Einsparungen - Teil 4: Luftfluss-Optimierung
- Aufstellungsänderung der Racks
- viele Rechenzentren arbeiten noch immer nach dem Prinzip der Gesamtkühlung
- man will jedoch nicht die Wände sondern lediglich die Rechner kühlen
- die Rack Aufstellung läuft nun nach dem Schema „Kalter Gang / Heißer Gang“ (incl. Dach-Gangabschluss) und spart so 30% Energiekosten
- Verbesserung des Arbeitspunktes der Klimaanlagen
- durch Anhebung der Luftansaugtemperatur und Senkung Luftvolumens in Abstimmung mit den Herstellern konnten nochmals 13% eingespart werden
- Erneute Optimierung durch wissenschaftliche Methoden (derzeit steht eine Forschungskooperation mit der Technischen Universität Berlin in Anbahnung, die das Ziel hat mittels CFD und Messnetzen weitere Optimierungspotentiale zu heben)
Einsparungen - Teil 5: Regenerativstrom seit 2008
- Neben den Einsparungen von ca. 30% Energieaufwand pro Kunde sichert sich STRATO zur Zeit Ressourcen im Bereich regenerativer Stromerzeugung.
- Seit 01.01.2008 betreibt STRATO die Rechenzentren mit Strom der baden-württembergische NaturEnergie AG, welcher aus Wasserkraftwerken gewonnen wird.
- Strom aus Wasserkraft ist hier besonders geeignet, da die Erzeugung konstant ist, wie bei Verbrennungs- und Atomkraftwerken auch, und auch unser Energiebedarf ist Tag und Nacht nahezu identisch. Strom aus Windkraft bringt hier aufgrund der Wetterabhängigkeit wenig Nutzen.
- Die derzeit noch leicht höheren Kosten des umweltfreundlichen Stroms gegenüber der klassischen Energieversorgung werden durch die Ersparnisse kompensiert - daher gibt es keine Preisanhebung für unsere Kunden. Wir „wetten“ dahingehend sogar darauf, dass in 2-3 Jahren Regenerativstrom billiger sein wird als klassisch erzeugte Energie.
- STRATO ist hier als Webhoster als erster richtungsweisend in diese umweltschonende Thematik eingestiegen
Zusammenfassung
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- Durch die Optimierungen im Hardware, Software und Facility Bereich konnte der Energieeinsatz pro Kunde drastisch gesenkt werden.
- Der Aufwand für die Restrukturierung war um ein Vielfaches geringer als der Erwerb oder der Neubau eines weiteren Rechenzentrums, welches nun auf absehbare Zeit nicht benötigt wird.
- Der Einkauf von leicht teurerem Öko-Strom wird durch die o.g. Ressourceneinsparung absolut kompensiert. Damit bleibt die Situation bei der Marge für das Unternehmen stabil und auch die Preisgestaltung für die Kunden ändert sich nicht.
- STRATO erhielt Ende Oktober 2007 den Berliner Umweltpreis im Bereich „Wirtschaft & Innovation“ vom Bund Umwelt und Naturschutz Deutschland (BUND).
- Weitere Optimierungspotentiale werden voraussichtlich in 2008/2009 noch mit Hilfe der Wissenschaft gehoben werden können.