Green IT an der ETH Zürich. i 25. Mai 2010

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1 Green IT an der ETH Zürich praktische Beispiele i 25. Mai 2010 Dr. A. Dudler Direktor Informatikdienste, ETH Zürich 25. Mai 2010 ID 25. Mai 2010 ETH Zürich Informatikdienste

2 Agenda 1. Warum ist Green IT überhaupt ein Thema 2. Und wie gehen die Hochschulen allgemein damit um 3. Wo und wie handeln die Informatikdienste der ETH Zürich 25. Mai 2010 ID 2

3 Warum ist Green IT überhaupt ein Thema IT Industrie verantwortet 2% der CO2 Emissionen weltweit (= Airline Industrie) Greenpeace nennt Ipad und Cloud Klimakiller Eine google Abfrage hat den gleichen CO2 Ausstoss wie das Kochen einer Tasse Tee Energiekosten: Normaler Laptop p 50W (50 Fr./ Jahr) Potente WS mit 3-D Graphik 500W (500 Fr. / Jahr) Brutus Cluster 400 kw ( Jahr) (mehr noch!) Reduktion der Nutzung natürlicher Ressourcen 25. Mai 2010 ID 3

4 Warum ist Green IT überhaupt ein Thema Wir stossen an Grenzen: Hitze auf der Chipoberfläche eines Hochleistungsprozessors ist 10 mal grösser als eine Kochplatte Wir haben im RZ der ETH keine Stromreserven (Ausbau sehr teuer) Nach heutiger Technologie würden die Stromkosten eines ExaFlop Rechners ca Mio. CHF / Jahr betragen! 25. Mai 2010 ID 4

5 Und wie gehen die Hochschulen damit um Mai 2010 ID 5

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7 25. Mai 2010 ID Balakrishnan, Suresh, and Donald Z. Spicer. Climate Change, Campus Commitments, and IT (Research Bulletin, Issue 20). Boulder, CO: EDUCAUSE Center for Applied Research, 2008, available from

8 Wo und wie handeln die Informatikdienste der ETH Zürich weniger verbrauchen Virtualisierung von Servern Konzentration von Installationen (Brutus) bessere Effizienz der Infrastruktur Cool-Racks und Warm Kalt Korridore, CAB Aquasar vermeiden Videoconferenzen und Teleworking Reduktion des Papierverbrauchs 25. Mai 2010 ID 8

9 Virtualisierung von Servern Physische Server sind in der Regel zwischen % ausgelastet, Testserver noch weniger Die Idee ist, mehrere (virtuelle Server) auf einem physischen Server zu konsolidieren und damit die Nutzung zu verbessern Dies spart physische Server und damit Energie Es schafft auch eine zusätzliche Komplexität 25. Mai 2010 ID 9

10 Virtualisierung von Servern Aktuell umfasst die virtualisierte Umgebung der ETH Zürich 47 Hosts (Intel, AMD) mit Total 496 Cores auf denen 722 virtuelle Server unter Windows, Linux und Solaris betrieben werden. 25. Mai 2010 ID 10

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12 Virtualisierung von Servern Was haben wir virtualisiert Das Bibliothekssystem Aleph SAP Systeme Systeme der Lehrverwaltung Das Web-Hosting (ausser CMS Cluster, Hebst 2010) Mail-Frontends / Spamfilter Viele technische Systeme (Directorysysteme, Printserver, Fileserver) Viele Serversysteme in der Forschung 25. Mai 2010 ID 12

13 Konzentration der Cluster : Brutus Ausgangslage: Viele kleine dezentrale Rechencluster in Instituten t und Departementen Die Professoren wollen deren Hoheit nicht verlieren Insgesamt ist ein solches System aber wenig effizient (meist schlechte ht Infrastruktur, Auslastung, viel Systemmanagement Aufwand) Lösung: Shareholder-Modell 25. Mai 2010 ID 13

14 Brutus: Share-Holder Modell A group of professors who need computing power pool their money together e to finance a large, common cluster The IT Services take care of the acquisition, maintenance and operation of the cluster Each professor receives a share of the cluster proportional to his/her investment Shares are valid for the whole lifetime of the cluster 25. Mai 2010 ID 14

15 Brutus: Advantages for shareholders Flexibility They can use more than their share whenever they need additional computing power Economy Cheaper than buying an individual cluster No additional costs during the life-time of the cluster Quality The system is managed by HPC specialists First-class user support 25. Mai 2010 ID 15

16 Brutus: Advantages for ETH as a whole Efficiency Individual clusters are rarely used at full capacity Central clusters are always used at full capacity Lower management overhead Economy of scale Better prices through large purchases and open competition (call for tender) High-performance networking and storage are cost- effective only for large clusters 25. Mai 2010 ID 16

17 Brutus Cluster im May integrierte i Plattform 41 shareholders 30 computer racks (20 wassergekühlt; 10 luftgekühlt) 90 Teraflops (1 TF = floating-point ops/sec) 360 kw Stromverbrauch 600+ Benutzer processor cores 25. Mai 2010 ID 17

18 Brutus-Effizienz Vergleich (2004 = 100%) 9000% 8000% 7000% 6000% 5000% 4000% 3000% 2000% 1000% 0% dual-core processors quad-core processors Teraflops Processors Kilowatts 25. Mai 2010 ID 18

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20 Bessere Effizienz der Infrastruktur Nicht nur die Rechner brauchen Strom, auch die Kühlung und die Lüftung. Sehr gute Datacenters haben 20% Overhead, sehr schlechte 100%, die ETH liegt im Mittelfeld Abhilfe durch Kühlung durch Wasser statt durch Luft (Effizienz) Systematische Trennung von Kalt und Warmzonen Höherwertige Nutzung der Abwärme 25. Mai 2010 ID 20

21 Cool-Racks Kühlung durch Wasser statt Luft Das ganze Rack ist in sich abgeschlossen und wirkt wie ein Kühlschrank. Es wird durch einen Wasserkreislauf (Niedertemperatur) gekühlt. Die Rechner selber bleiben luft-gekühlt. 25. Mai 2010 ID 21

22 Cool-Racks 25. Mai 2010 ID 22

23 Keine Trennung von Warm- und dkalt Zonen 25. Mai 2010 ID 23

24 Trennung von Warm- und Kalt Zonen 25. Mai 2010 ID 24

25 Warm- Kalt Korridore im CAB 25. Mai 2010 ID 25

26 Warm- Kalt Korridore im CAB Umluftkühler im Serverraum sind mit EC-gesteuerten t Motoren ausgerüstet sind, sodass sie je nach Bedarf (Temp im Kaltgang) mehr oder weniger Leistung bringen können. Die kleinen Ventilatoren wurden durch Grössere ersetzt, sodass mehr Luft mit weniger Geschwindigkeit durch den Doppelboden fliesst. Zur Zeit laufen beide Geräte im CAB zwischen 40% - 50% gegenüber vorher als sie mit weniger installierter Rechenleistung immer 100% liefen. 25. Mai 2010 ID 26

27 Aquasar Gemeinsames Forschungsprojekt ETH Zürich und dibm Idee: Kühlung mit heissem Wasser, direkt auf den Rechenchips Das heisse Wasser hat einen hohen h Nutzwert t Damit wird die Energiebilanz des Systems Rechner + Heizung sehr viel besser. 25. Mai 2010 ID 27

28 Videoconferencing Teleteaching (Hörsaal zu Hörsaal) deutliche Zunahme, wir haben akuell u.a. Verbindungen mit Basel, Lausanne, Weimar, Paris Hohe Qualität garantiert ein gutes Erlebnis 25. Mai 2010 ID 28

29 Videoconferencing Gruppenvideoconferencing moderate Zunahme, Verbindungen weltweit, häufig sind USA, Fernost, Deutschland, Holland, Frankreich. 25. Mai 2010 ID 29

30 Reduktion Papierverbrauch Papierverbrauch in Studentenräumen der ETH Vor Print Release : 22 Mio. Seiten / Jahr Nach Print Releae : 15 Mio. Seiten / Jahr Nach Einführung der Verrechnung : Mio. S / Jahr? 25. Mai 2010 ID 30