Das Ende des Flaschenhalses: 64-Bit- Server Based Computing

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1 Das Ende des Flaschenhalses: 64-Bit- Server Based Computing

2 64-Bit-Computing im Datencenter vervielfacht die Leistungsfähigkeit von Server Based Computing (SBC) und Virtualisierungslösungen. In Verbindung mit einer geeigneten Thin Client- Umgebung eröffnet sich so ein großes Einsparpotential. Es ist kein Geheimnis mehr, dass Server Based Computing und Thin Clients die IT-Kosten in Unternehmen und Behörden nachhaltig senken. Neu ist allerdings die Dimension der Einsparungen, die sich durch den Technologiesprung der Serverlandschaften auf 64-Bit ergeben. Basiseinsparungen unter 32-Bit Seinen bisherigen Stellenwert unter den Konsolidierungsmaßnahmen verdankt SBC vor allem der zentralen Administration von Anwendungen und Endgeräten, aber auch der konzentrierten Datenhaltung und -sicherung sowie den reduzierten Energie-, Lizenz- und Supportaufwendungen all diese Kostenvorteile bestehen bereits in 32-Bit-Umgebungen und führen dort zu hohen Einsparungen bei den Betriebskosten (Total Cost of Ownership, TCO) von bis zu 70 Prozent gegenüber manuell administrierten PC-Umgebungen. Diese Zahl entstammt einer detaillierten Studie des Fraunhofer-Instituts für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT 1. Demnach reduzieren sich die TCO selbst gegenüber zentral administrierten PCs um 46 Prozent. Ähnlich hohe Einsparungen sind darüber hinaus auch in virtualisierten Computing- Umgebungen zu vermuten, wenn die Nutzer via Thin Client auf virtualisierte Serverumgebungen oder virtuelle PCs zugreifen. Enormes Einsparpotential auf der Serverseite Zur Vertiefung des Gesamtkostenvergleichs zwischen Thin Client- und PC-Umgebung analysiert eine weitere Studie des Fraunhofer UMSICHT den Stromverbrauch beider Desktop- Konzepte. 2 Demnach erweisen sich Thin Clients inklusive des Anteils an Server- und Kühlungsleistung als mindestens doppelt so effi zient wie PCs. In der Praxis dürfte das Einsparpotential sogar noch höher liegen, denn die beiden Studien des Fraunhofer UMSICHT gehen von etwa 20 Power-Usern je Citrix-Terminalserver aus. In weniger anspruchsvollen Szenarien sind eher 50 bis 70 User anzusetzen, was die serverbezogenen Kosten und damit die Energiekosten je Thin Client nochmals halbiert, wenn nicht sogar auf ein Drittel schrumpfen lässt. Doch selbst dieser Wert scheint angesichts der 64-Bit-Migrationswelle in den Datencentern überholt zu sein. Die 64-Bit-Revolution 64-Bit-Computing bietet gegenüber einer 32-Bit-Architektur zwei gravierende Vorteile: Es werden pro Arbeitsschritt doppelt so viele Bits verarbeitet und somit mehr Rechenoperationen pro Zeiteinheit bewältigt. Darüber hinaus lassen sich wesentlich größere Speicherbereiche direkt adressieren. Das bedeutet, dass die Anwendungen ungleich mehr Informationen im Arbeitsspeicher ansprechen und je Server wiederum weit mehr Thin Client-Nutzer mit ihren virtualisierten Anwendungen abgebildet werden können. Zudem müssen weniger Daten zwischengespeichert und auf die Festplatten verlagert werden, was bislang immer zu Einbußen bei der Performance geführt hat. Für die zentrale Bereitstellung von Anwendungen und/oder virtuellen Desktops steht somit wesentlich mehr nutzbare Serverkapazität bereit. Die aktuellen x64-versionen von Windows Server TM unterstützen maximal zwei TB (2.000 GB). Der theoretisch mögliche Wert liegt also achtfach höher als in einer 32-Bit-Architektur. Eine solche Relation lässt die zukünftige Relevanz dieses Technologiesprungs erahnen (vgl. Tabelle 1). Der 32-Bit-Flaschenhals und seine Folgen Demgegenüber können 32-Bit-Architekturen lediglich vier GB Speicher direkt ansteuern. Diese Einschränkung erscheint unter Microsoft Windows besonders gravierend, denn der Microsoft Windows Server TM 2003 reserviert allein zwei GB für den Betriebssystemkern (Kernel). Weitere zwei GB lassen sich zwar über den so genannten Shared Kernel-Speicher adressieren, so dass wieder vier GB für die Anwendungen zur Verfügung stehen, doch die Überlastung des Shared Kernel-Speichers führt zu einer niedrigeren Performance, schlimmstenfalls sogar zu Serverabstürzen. Da sich die Serversysteme in dieser Konstellation nicht vernünftig auslasten lassen, begründen viele IT-Manager ihre Serverfarmen auf relativ leistungsarme Hardwareplattformen mit jeweils nur ein oder zwei Prozessoren. Die Kehrseite dieser Entwicklung sind höhere Stromkosten, gestiegene Kühlungsanforderungen und unausgelastete Ressourcen bei Prozessoren und Arbeitsspeicher, was nicht nur zulasten der IT-Gesamtkosten, sondern auch der Umweltbilanz von Unternehmen und Behörden geht. 2/7

3 Tabelle 1: Leistungsmerkmale Microsoft Windows Server TM 2008 (32- und 64-Bit) Edition Standard Enterprise Datacenter Itanium (nur IA64) x-86 Maximale Anzahl von 32-Bit-Prozessoren pro Server Maximal unterstützter Arbeitsspeicher 4 GB 64 GB 64 GB - x64/ia64 Maximale Anzahl von 64-Bit-Prozessoren pro Server Maximal unterstützter Arbeitsspeicher 32 GB 2 TB 2 TB 2 TB Quelle: Microsoft Einsparungen durch 64-Bit x64-server erfreuen sich seit einigen Jahren einer hohen Nachfrage - zurecht, denn wie ein unabhängiger Performancetest der Firma Scapa Technologies nachweisen konnte, lässt sich die Zahl an Usern bzw. Anwendungen unter Windows Server 2003 x64 Edition im Vergleich zur 32-Bit-Version über alle Auslastungszustände hinweg verdreifachen. Das bedeutet ein enormes Einsparpotential, denn so lassen sich sechs Terminalserver durch nur zwei ersetzen. Im gleichen Verhältnis lassen sich darüber hinaus aber auch die anteiligen Datencenterkosten reduzieren, darunter die Aufwendungen für Wartung, Stromverbrauch, Management, Kühlung, unterbrechungsfreie Stromversorgungen, Softwarelizenzen (z.b. für Antivirensoftware) usw. All diese Einsparungen sind dauerhaft und tragen zur raschen Amortisation der Neuinvestitionen in einen 64-Bit-Server bei (vgl. Tabelle 2). Unter der Annahme, dass die Datencenter- und Wartungskosten je Server gleich bleiben und einer der bestehenden 32-Bit-Server für spezielle Anwendungen weiterbetrieben wird, macht sich die Investition bereits nach einem Jahr bezahlt. Von grundlegender Bedeutung sind hierbei auch die Stromeinsparungen durch Thin Client-Lösungen mit 64-Bit- Backend. Denn der Server- und Kühlungsanteil je Thin Client sinkt mit der höheren Nutzerzahl je Terminalserver. Auf Grundlage der Werte der Fraunhofer UMSICHT-Studie ergeben sich somit Stromeinsparungen von über 70 Prozent (vgl. Tabelle 3). Unter Windows Server 2008 ist sogar noch mehr Effi zienz zu erwarten. Die neue Generation des Betriebssystems besitzt grundsätzlich eine 64-Bit-Architektur und bietet laut Bill Laing, General Manager Windows Server Division, eine Reihe von Energiesparfunktionen, die den serverseitigen Stromverbrauch um weitere 20 Prozent senken. Weitere Einsparungen ergeben sich zudem für mittelständische Unternehmen, wenn sich die Zahl der Terminalserver dadurch auf unter acht drücken lässt. Denn so lassen sich die Server in der Regel noch manuell administrieren und die Kosten für eine Software zur Anwendungsverteilung werden gespart. Abb. 1: Anzahl der User Auswirkungen einer 64-Bit-Migration auf die Useranzahl in Citrix-Umgebungen Maximale Useranzahl je Terminalserver (Server: HP Proliant DL 385) Usable Degraded Impacted Ceiling Server Crashes Belastungszustand der Testumgebung Quelle: Scapa Technologies 32-Bit 64-Bit 3/7

4 Rückenwind für den Virtualisierungstrend Der Effi zienzsprung durch 64-Bit verspricht die aktuelle Serverkonsolidierungs- und Virtualisierungswelle zu beschleunigen. Die meisten Anbieter von Application Delivery-Lösungen bieten bereits 64-Bit-Versionen ihrer Software an, darunter VMware View, Citrix XenApp bzw. XenDesktop oder Microsoft Windows Server TM 2008 mit VDI Suite. Seit in die Server-Hardware von AMD (AMD-V ) und Intel (Intel VT) Virtualisierungstechnologien integriert werden, ergeben sich noch weitere Leistungssteigerungen, mit deren Hilfe sich Überdimensionierungen bei Servern und Kühlsystemen verhindern und der Energieverbrauch im Datencenter senken lassen. Doch das volle ökologische und ökonomische Potential solcher Lösungen lässt sich erst in Verbindung mit einer schlanken Arbeitsplatzinfrastruktur voll ausschöpfen. Konsolidierung im Front-End Hierfür bieten sich insbesondere universell einsetzbare Thin Clients an, die unterschiedliche Zugriffswege auf zentrale Anwendungen und Daten bieten und somit ein hohes Konsolidierungspotential eröffnen. Voraussetzung dafür ist jedoch, dass die Thin Client-Firmware die dazu nötigen Softwareclients, -tools und Protokolle beinhaltet, die nicht nur zentral bereitgestellte Windows -, Citrix - oder Linux-basierte Anwendungen bzw. Desktops unterstützen, sondern auch den direkten Zugriff auf SAP-, Host- und Web- bzw. Javabasierte Anwendungen, Multimediadateien oder Drucklösungen wie ThinPrint ermöglichen. Auf kostspielige Middleware kann somit verzichtet werden. Unter Verwendung eines integrierten SIP-Clients wird sogar die IP-Telefonie möglich. Dabei arbeitet der Thin Client mit Headset als Softphone. Selbst als Printserver lassen sich manche Thin Clients einsetzen. Darüber hinaus sind auch Technologien wichtig, die unter anderem für mehr Sicherheit, Konnektivität und Produktivität sorgen. So sollten Thin Clients auch Single Sign-on- und Authentifi zierungslösungen unterstützen. Ein integrierter VPN- Client macht Fernverbindungen sicherer, ein integrierter Smartcard-Reader kann als Basis für Roaming dienen. Zudem sollten die Thin Clients je nach Anwenderszenario auch verschiedene Netzwerk- und Übertragungstechnologien bieten, wie z.b. WLAN, DSL oder ISDN. In bestimmten Branchen sind ferner Dual- oder Multi-Monitor-fähige bzw. mobile Thin Clients wichtig. Für diese anwendungsspezifi schen Geräte sollte jedoch möglichst derselbe Umfang an Software und Technologien verfügbar sein - wie bei den Standardgeräten. Zudem sollten sich unterschiedliche Modelle des gleichen Herstellers einheitlich administrieren lassen. Tabelle 2: 64-Bit-Migration auf Citrix Presentation Server 4: Kosten und ROI Kosten für ein Upgrade auf 64-Bit-Lösung mit Windows Server 2003 x64 und Citrix Presentation Server 4 x64 Anschaffungskosten für 2 neue 64-Bit-Server Weiterverwendung eines 32-Bit-Servers (z.b. für 16-Bit-Applikationen) 0 jährl. Datencenterkosten (2 x x 32 Server) jährl. Wartungskosten (2 x x 32 Server) Gesamtkosten (3 Jahre) Gesamtkosten (5 Jahre) Kostenersparnis nach 3 Jahren Kostenersparnis nach 5 Jahren Return of Invest (ROI) in Jahren: 1,6 Quelle: Citrix, IGEL Technology 4/7

5 Tabelle 3: Stromeinsparungen in 32-Bit und 64-Bit Citrix-Umgebungen Thin Client mit Wirkleistung Server anteilig + Kühlleistung 3) (32-Bit Server-OS und -Hardware) Thin Client mit Wirkleistung Server anteilig + Kühlleistung 4) (64-Bit Server-OS und -Hardware) PC (ohne Serveranteil) Leistungsaufnahme 1) 41 W 22 W 85 W x 8 Stunden pro Tag 328 Wh 176 Wh 680 Wh x 220 Arbeitstage pro Jahr 72 kwh 38,72 kwh 149 kwh Jährliche Stromkosten 2) für: - 1 Arbeitsplatz 10,82 5,81 22,35-10 Arbeitsplätze 108,20 58,08 223, Arbeitsplätze 1.082,00 580, , Arbeitsplätze , , ,00 Ersparnis TC im Vergleich 51 % 74 % - zum PC Betriebsbedingte CO 2 Emissionen 5) pro Jahr für: - 1 Arbeitsplatz 45,36 kg 24,39 kg 93,87 kg - 10 Arbeitsplätze 453,6 kg 243,9 kg 938,7 kg Arbeitsplätze 4,54 t 2,44 t 9,39 t Arbeitsplätze 45,4 t 24,4 t 93,9 t 1) 2) 3) 4) 5) Wirkleistung im Durchschnitt; Basis Strompreis = 15 ct / kwh; Worst Case Szenario: 20 User / Terminalserver Berechnung auf Basis der Fraunhofer UMSICHT Studie mit 80 Usern und 25 Prozent Strom- und Kühlungsbedarf auf Serverseite, bedingt durch den Performance- und Effi zienzgewinn einer 64-Bit-Migration: Quelle: Scapa Technologies Quelle: Fraunhofer UMSICHT / IGEL Technology: Ökologischer Vergleich von PC- und Thin Client-Arbeitsplatzgeräten ( Produktion einer kwh mit dem deutschen Strommix verursacht 0,63 kg CO 2 Unter diesen Voraussetzungen ist sichergestellt, dass die schlanken Endgeräte sowohl höchste Ansprüche hinsichtlich der Effi zienz bei der Anwendungsbereitstellung unter 64-Bit-Architekturen erfüllen und darüber hinaus umfassende Möglichkeiten zur konsequenten Ausweitung des Konsolidierungspotenzials bieten im Back- wie im Front-End der Arbeitsplatzinfrastruktur. Migration in der Praxis: BKK futur Bei der BKK futur war die Migration auf 64-Bit schlichtweg obligatorisch. Nach der Fusion mit einer zweiten Betriebskrankenkasse waren zwei grundverschiedene IT-Umgebungen mit je 100 Nutzern binnen zweier Monate zu vereinheitlichen: hier eine Server Based Computing-Infrastruktur mit IGEL Thin Clients, dort ein Client/Server-Netzwerk mit PCs. Unter der Prämisse gleich viele Terminalserver und doppelte Userzahl baute die BKK futur die bestehende SBC-Architektur der fusionierten SEL BKK aus. Zu diesem Zweck wurden vier neue Server vom Typ Dell PowerEdge 2950 angeschafft, die mit je zwei Intel DualCore-Prozessoren, 8 GB RAM und SAS-Festplatten bestückt waren. Letztere garantieren im RAID 10-Verbund eine ausreichende Redundanz und Performance. Zur Abbildung von 16-Bit-Anwendungen wird einer der bestehenden Server weiterbetrieben, ihr Aufruf erfolgt als Published Application. Peter Salathe, Leiter Organisation & Services bei der BKK futur, zu den Ergebnissen: Der gleichzeitige Einsatz der Thin Client- und 64-Bit-Technologie senkt den Energieverbrauch der BKK futur für die kommenden drei Jahre im fünfstelligen Kilowattstundenbereich. Dafür sind einerseits die verbrauchsarmen Thin Clients von IGEL Technology verantwortlich, die gegenüber PCs etwa 50 Prozent an Stromkosten einsparen. Andererseits sind auch die Serverbetriebskosten halb so hoch wie bei der alternativen 32-Bit-Variante. 5/7

6 Dasselbe Verhältnis gilt entsprechend bei den serverbezogenen Softwarelizenzen, wie zum Beispiel Antivirenlösungen. Die Datencenterinfrastruktur inklusive USV- und Klimaanlagen können wir ohne Mehrkosten beibehalten. Die serverseitigen Hard- und Software-bezogenen Wartungs- und Administrationsaufwendungen bleiben trotz doppelter Userzahl ebenfalls konstant. Minimale Roll-out-Zeiten ermöglichten insbesondere die kostenfreie Administrationssoftware IGEL Universal Management Suite und die Roll-out-Managementtools der NetScript Zero Client Confi guration. Damit wurden die ab Werk gelieferten Thin Clients vom Typ IGEL LX Compact bzw. IGEL XP Compact (aktuell: IGEL UD3 LX bzw. IGEL UD3 ES) durch den bloßen Anschluss ans Netzwerk zu individuellen und sofort einsatzbereiten Arbeitsplätzen. 6/7

7 Das IGEL Universal Desktop-Konzept Ob Server Based Computing, virtuelle Desktops oder Cloud Computing die Universal Desktops von IGEL arbeiten mit unterschiedlichsten zentralen IT-Infrastrukturen zusammen. Für eine hohe Zukunftssicherheit sorgen insbesondere die leistungsfähige Hardware und Grafikperformance der Designgeräte sowie ihre laufend weiterentwickelte Firmware. Die Auswahl des passenden Modells kann bedarfsabhängig und kosteneffizient erfolgen dank diverser Bauformen, Betriebssysteme, alternativer Firmwareausstattungen (Tools, Clients und Protokolle) und zahlreicher Hardware-Optionen. Nicht zuletzt überzeugen die IGEL Universal Desktops durch ihren minimalen Energieverbrauch, lange Einsatzzeiten und die im Lieferumfang enthaltene Remote-Managementlösung IGEL Universal Management Suite. Umfangreiche Peripherieunterstützung IGEL Universal Desktops lassen sich in verschiedenste Peripherieumgebungen einbinden. Mehrere USB-Ports, Audio-Ein- und -Ausgänge sowie mindestens eine DVI-I-Schnittstelle gehören zur Standardausstattung. Dank optionalem Y-Videokabel sind sämtliche Modelle Dualview-fähig, Widescreen-Formate werden ebenfalls unterstützt. Darüber hinaus bietet IGEL USB-Seriell- bzw. USB-Parallel-Adapter, optionale Sockelfüße sowie integrierte Smartcard- Reader und unterstützt externe Sicherheitslösungen. Letztere erweitern die Konnektivität um WLAN und/oder eine zusätzliche serielle- bzw. parallele Schnittstelle. Für einen räumlich flexiblen Einsatz sind neben VESA-Montagevorrichtungen auch Gummifüße für den horizontalen Betrieb erhältlich. Zentrale Großbritannien USA Singapur Hongkong IGEL Technology GmbH Hanna-Kunath-Str. 31 D Bremen Tel +49 (0) Fax +49 (0) IGEL Technology Ltd 1210 Parkview Arlington Business Park Theale Reading Berkshire RG7 4TY UK Tel +44 (0) Fax +44 (0) IGEL Technology America, LLC 2106 Florence Avenue Cincinnati OH USA Tel Fax Kostenfrei (nur US): GET IGEL info@igelamerica.com IGEL Technology Care of: C. Melchers GmbH & Co. Singapore Branch 101 Thomson Road # 24-01/05 United Square Singapore Tel Fax IGEL Technology Care of: Melchers (H.K.) Ltd Shun Tak Centre West Tower Connaught Road C. Hong Kong Tel Fax IGEL ist eine geschützte Marke der IGEL Technology GmbH. Alle Hardware- und Software-Namen sind Marken oder eingetragene Marken der jeweiligen Hersteller. Änderungen und Irrtümer vorbehalten. info@igel.com 7/2010 IGEL Technology 99-DE-1-1